一种混凝土喷浆材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种混凝土喷浆材料，包括：水泥、砂子、石子、聚合物、粉煤灰、硅粉、高效减水剂和速凝剂。本发明通过改变材料组成，即在喷浆料中加入聚合物和其它添加料，通过干拌料在管道输送中仍保持较好的悬浮状态，基本保证喷浆材料组分的不分离，确保喷出料的配比。
【专利说明】一种混凝土喷浆材料
【技术领域】
[0001]本发明涉及混凝土【技术领域】，特别是涉及一种混凝土喷浆材料。
【背景技术】
[0002]随着我国煤矿开采相继进入深部，巷道岩体表现明显的大变形、大地压、难支护等非线性软岩力学特征，采用合理的、适合工程实际的巷道支护技术，以保证巷道围岩的稳定性。
[0003]现在，在我国煤矿岩石巷道支护中普遍采用高强度的锚网喷支护工艺，这对有效控制煤矿巷道围岩的变形，保证巷道的稳定性，促进煤矿巷道支护技术改革，提高单进和降低支护成本起到重要作用。但是，随着开采深度的增加，巷道围岩强度和完整性逐渐降低、稳定性下降，支护跟进掘进迎头的要求增强，这对锚喷支护提出了更高的要求，目前喷浆支护存在的问题有:
1.喷层开裂问题，原因是喷层材料本身缺乏韧性，从而造成龟裂、爆裂或整块脱落。
[0004]2.喷层脱层问题，原因是材料与界面的粘附性低造成的。
[0005]3.喷浆料回弹率高。[0006]4.粉尘浓度大。
[0007]5.致密性差。
[0008]6.喷浆工艺难以把握，质量控制难度大。
[0009]目前急需解决喷浆过程中存在的以上几个问题，才能保证巷道支护效果，保持巷道的长期稳定。同时还能解决支护速度慢，占用支护时间长，以及喷浆支护存在的回弹、粉尘问题。
[0010]改变喷浆料可以通过聚合物对喷浆料的改性来实现，聚合物改性水泥产品，即聚合物改性水泥基材料，在我国矿山建设领域尚没有研究和使用过聚合物改性水泥基复合材料的类似产品。目前在我国矿山建设领域支护与加固方面普遍采用的仍是普通混凝土和普通水泥砂衆广品。
【发明内容】
[0011]本发明的目的就是针对上述存在的缺陷而提供一种混凝土喷浆材料。本发明通过改变材料组成，即在喷浆料中加入聚合物和其它添加料，通过干拌料在管道输送中仍保持较好的悬浮状态，基本保证喷浆材料组分的不分离，确保喷出料的配比。
[0012]本发明的一种混凝土喷浆材料技术方案为，包括:水泥、砂子、石子、聚合物、粉煤灰、娃粉、闻效减水剂和速凝剂。
[0013]包括按重量份计以下组分:水泥100份、砂子200份、石子200份、聚合物5_6份、粉煤灰5-15份、硅粉5-10份、高效减水剂1.2-2份和速凝剂3_5份。
[0014]所述水泥要有合格证，过期失效水泥禁止使用，采用水泥标号不低于42.5 #普通硅酸盐，平均粒径为11-15 μ m。[0015]所述沙子采用河砂，下井前要过筛，颗粒粗细均匀，含泥量按重量计不大于3%。
[0016]石子米用瓜子石作为骨料，颗粒直径为5-10mm。
[0017]所述聚合物为聚丙烯酸酯固体粉末。
[0018]所述高效减水剂采用市购高效减水剂。
[0019]所述速凝剂采用J-85型，每批出厂要有合格证，过期失效禁止使用。
[0020]本发明的有益效果为:为解决现在喷浆过程中喷浆支护存在的问题，喷浆材料选用水泥、砂子作为基体材料，以聚合物、矿物添加料及其它添加剂作为增强改性材料组成的喷浆料。本发明通过改变材料组成，即在喷浆料中加入聚合物和其它添加料，通过干拌料在管道输送中仍保持较好的悬浮状态，基本保证喷浆材料组分的不分离，确保喷出料的配比。具体为:
1.改变喷浆料可以通过聚合物对喷浆料的改性来实现，聚丙烯酸酯类共聚物的各项改性指标和工程要求较为接近，故材料中的聚合物选用聚丙烯酸酯类共聚物。
[0021]2.水泥作为喷浆料中的基本组成材料，主要作为凝胶材料使用，根据配料要求，主要采用普通硅酸盐水泥。
[0022]3.粉煤灰掺入喷浆料后，会对材料的结构和性能产生影响，主要表现在以下三个方面:
(O形态效应:粉煤灰中含有大量的玻璃微珠，颗粒完整、表面光滑。因此能明显的改善混合料的和易性；且密度均小于水泥颗粒，能使浆体的体积增加，所以粉煤灰可以明显增加浆液的和易性。
[0023](2)活性效应:粉煤灰中的化学成分与水泥、水拌和后发生化学反应，生成水化硅酸钙等凝胶，对水泥浆起到增强作用。
[0024](3)粉煤灰微集料填充作用有利于浆液材料硬化中和毛细孔的填充和细化。
[0025]加入粉煤灰的目的主要利用粉煤灰的形态效应，即在不增加材料容重的情况下，使浆体的体积增加,填充到空隙中去,从而有利于形成密实的结构。
[0026]4.硅粉掺入的作用:由于硅灰颗粒极细，可以填充和阻塞浆体硬化体的空隙，提高密实度，所以加入硅粉的目的是改善浆体的力学性能、界面结构和孔结构。
[0027]5.减水剂具有很强的表面活性作用，能够打破浆体的絮凝作用，是细微的分体颗粒充分的分散在浆体中，使硅粉的细小颗粒填充到水泥凝胶体的毛细孔中，实现增强效果。
[0028]6.速凝剂加快混合料的凝固时间，减少回弹料，并且对钢筋无腐蚀，抗渗性良好。
[0029]【专利附图】
【附图说明】:
图1所示为减水剂掺入量对浆液硬化体强度的影响；
图2所示为粉煤灰掺入量对浆液硬化体强度的影响；
图3所示为硅粉掺入量对浆液硬化体强度的影响；
图4所示为聚合物掺入量对浆液抗折强度的影响；
图5所示为聚合物掺入量对浆液抗压强度的影响。
[0030]【具体实施方式】:
为了更好地理解本发明，下面用具体实例来详细说明本发明的技术方案，但是本发明并不局限于此。
[0031]实施例1本发明的一种混凝土喷浆材料包括按重量份计以下组分:水泥100份、砂子200份、石子200份、聚合物5份、粉煤灰10份、硅粉8份、高效减水剂2份和速凝剂4份。
[0032]所述水泥要有合格证，过期失效水泥禁止使用，采用水泥标号不低于42.5 #普通硅酸盐，平均粒径为11-15 μ m。
[0033]所述沙子采用河砂，下井前要过筛，颗粒粗细均匀，含泥量按重量计不大于3%。
[0034]石子米用瓜子石作为骨料，颗粒直径为5-10mm。
[0035]所述聚合物为聚丙烯酸酯固体粉末。
[0036]所述高效减水剂采用上海花王化学有限公司生产的“迈地”高效减水剂。
[0037]所述速凝剂采用J-85型，每批出厂要有合格证，过期失效禁止使用。
[0038]该混凝土喷浆材料回弹率为14%。
[0039]实施例2
本发明的一种混凝土喷浆材料包括按重量份计以下组分:水泥100份、砂子200份、石子200份、聚合物6份、粉煤灰15份、硅粉10份、高效减水剂2份和速凝剂5份。
[0040]所述水泥要有合格证，过期失效水泥禁止使用，采用水泥标号不低于42.5 #普通硅酸盐，平均粒径为11-15 μ m。
[0041]所述沙子采用河砂，下井前要过筛，颗粒粗细均匀，含泥量按重量计不大于3%。
[0042]石子米用瓜子石作为骨料，颗粒直径为5-10mm。
[0043]所述聚合物为聚丙烯酸酯固体粉末。
[0044]所述高效减水剂采用上海花王化学有限公司生产的“迈地”高效减水剂。
[0045]所述速凝剂采用J-85型，每批出厂要有合格证，过期失效禁止使用。
[0046]该混凝土喷浆材料回弹率为14.3%。
[0047]实施例3
本发明的一种混凝土喷浆材料包括按重量份计以下组分:水泥100份、砂子200份、石子200份、聚合物6份、粉煤灰5份、硅粉5份、高效减水剂1.2份和速凝剂3份。
[0048]所述水泥要有合格证，过期失效水泥禁止使用，采用水泥标号不低于42.5 #普通硅酸盐，平均粒径为11-15 μ m。
[0049]所述沙子采用河砂，下井前要过筛，颗粒粗细均匀，含泥量按重量计不大于3%。
[0050]石子米用瓜子石作为骨料，颗粒直径为5-10mm。
[0051]所述聚合物为聚丙烯酸酯固体粉末。
[0052]所述高效减水剂采用上海花王化学有限公司生产的“迈地”高效减水剂。
[0053]所述速凝剂采用J-85型，每批出厂要有合格证，过期失效禁止使用。
[0054]该混凝土喷浆材料回弹率为14.1%。
[0055]实施例4
喷浆料各材料对浆体力学性能的影响
通过实验在其它配料不变的情况下，改变一种组分的掺入量，根据力学性能的改变选取合适的掺入量。
[0056]( I)减水剂掺入量对浆液硬化体强度的影响
由说明书附图图1可知，随着高效减水剂掺量的增加喷浆液硬化体的抗折强度、抗压强度均下降，可见减水剂的掺量对浆液硬化体的强度和流动性具有主要影响，存在最佳的减水剂掺量使得浆液的流动性、强度达到最佳值，综合考虑浆液的流动性和强度等因素，高效减水剂的适宜掺量为水泥用量的2%。
[0057](2)粉煤灰掺入量对浆液硬化体强度的影响
从说明书附图图2看出，浆液硬化体强度先随着粉煤灰掺量的增加而提高，当粉煤灰掺量为30%时，强度达到最大值，抗折强度较不掺的提高了 29%，抗压强度提高了 39%。在继续增加粉煤灰掺量，强度有所下降。综合以上结果不难看出，在掺入粉煤灰比例为10% -30%时，试件的强度达到最佳值。综合考虑粉煤灰对浆液流动性的影响，其在水泥中的掺入比例应控制在10%左右合理。
[0058]( 3)硅粉掺入量对浆液硬化体强度的影响
从说明书附图图3看出，硅粉的掺入对材料的抗折、抗压强度都有比较大的作用，掺入5%的硅粉时抗折、抗压强度较不掺硅粉有明显的提高，根据实验数据考虑综合因素硅粉应控制在5%-10%。
[0059](4)聚合物掺入量对浆液硬化体强度的影响
从说明书附图图4看出，随着聚合物掺入量的增加，试件的抗折强度呈现增大趋势，当掺入量为6%以上时，材料抗折强度开始下降。
[0060]从说明书附图图5看出，随着聚合物掺入量的增加，试件的抗压强度逐渐降低，当掺入量为7%以上时，材料抗压强度变化很小。 [0061]综合考虑聚 合物掺 入量占水泥用料的5%_6%左右较为适宜。
[0062]实施例5
以下测试中所用本发明喷浆材料为本发明实施例1的混凝土喷浆材料。
[0063]回弹率
测定方法:采用pz-5型喷衆机，喷巷道墙壁,喷衆厚度为50mm,在垂直岩层墙面下紧靠岩层地基放置厚度为8_的塑料布一块(面积不小于5m2)接接喷浆回弹料，测试回弹率如表1所示。
[0064]表1
【权利要求】
1.一种混凝土喷浆材料，其特征在于，包括:水泥、砂子、石子、聚合物、粉煤灰、硅粉、高效减水剂和速凝剂。
2.根据权利要求1所述的一种混凝土喷浆材料，其特征在于，包括按重量份计以下组分:水泥100份、砂子200份、石子200份、聚合物5-6份、粉煤灰5_15份、硅粉5_10份、高效减水剂1.2-2份和速凝剂3-5份。
3.根据权利要求1所述的一种混凝土喷浆材料，其特征在于，所述水泥标号不低于42.5 #，平均粒径为11-15 μ m。
4.根据权利要求1所述的一种混凝土喷浆材料，其特征在于，所述沙子采用河砂，含泥量按重量计不大于3%。
5.根据权利要求1所述的一种混凝土喷浆材料，其特征在于，采用瓜子石作为骨料，颗粒直径为5-10mm。
6.根据权利要求1所述的一种混凝土喷浆材料，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯酸酯固体粉末。·
【文档编号】C04B28/00GK103708782SQ201310710474
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年12月21日 优先权日:2013年12月21日
【发明者】王顺新, 刘成章, 孙伟 申请人:兖州煤业股份有限公司