本发明涉及高性能混凝土领域，更具体的说，它涉及一种喷射混凝土及其制备方法。
背景技术：
：喷射混凝土是通过喷射机将混凝土高速喷射到受喷面上，快速凝结硬化而成的一种混凝土，因此，喷射混凝土需要具备良好的流动性，以及早期强度高的特点。喷射混凝土在施工过程中，水泥中的石膏在速凝剂的作用下成为硫酸钠，失去缓凝效果，从而促使水泥中的c3a迅速水化，析出c3a的水化产物晶体，水泥泥浆迅速硬化，达到早强的效果，同时掺入速凝剂的混凝土一般可以在五分钟内初凝，十分钟内终凝。水泥泥浆在速凝剂的作用下，虽然混凝土在初期的强度提高，但是受喷面上的混凝土在后期强度会显著降低。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种喷射混凝土，该混凝土初凝较快，早期强度较高，同时后期强度可以达到使用标准。本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种喷射混凝土，按重量份数计，其原料包括硅酸盐水泥415～475份，粉煤灰40～60份，砂820～860份，5-10mm粒径碎石724～764份，速凝剂28～36份，聚羧酸减水剂1.1～1.9份，有机促凝剂1.2～2.0份，亚甲基双丙烯酰胺2.3～2.7份，溶剂10～16份，水182～190份。优选的，按重量份数计，其原料包括硅酸盐水泥445份，粉煤灰50份，砂840份，5-10mm粒径碎石744份，速凝剂32份，聚羧酸减水剂1.5份，有机促凝剂1.6份，亚甲基双丙烯酰胺2.5份，溶剂13份，水186份。通过采用上述技术方案，速凝剂加入混凝土体系中，水泥中的caso4在速凝剂的作用下成为na2so4，失去缓凝作用，从而促使水泥中的c3a迅速水化，与水结合生成c3ah6晶体，c3ah6晶体析出，水泥泥浆迅速硬化。有机促凝剂在水泥水化的过程中与水泥中的金属离子络合，形成结构比较稳定的络合离子，络合离子在水泥水化的过程中生成溶解度很小的络盐，随着体系中c3ah6晶体析出的同时也析出，喷射混凝土的早期强度提高。亚甲基双丙烯酰胺在水泥水化放热的过程中交联自聚，同时分子中的酰胺基团极性较强，部分酰胺基团在水泥泥浆中离解成多电荷的大分子量的阴离子，由于阴离子上的电荷较多，可以自聚成为线性分子的聚合物逐渐团聚成为曲线状，增加了水泥泥浆的粘度。同时，水泥泥浆中生成的络合离子随着自聚产物的生成与之相结合，随后析出的络盐吸附于亚甲基双丙烯酰胺聚合产物上。随着水泥的水化进入后期，水泥中未水化的部分遇水生成ca2+，生成的ca2+再次形成络离子吸附于亚甲基双丙烯酰胺的聚合物上，混凝土中的ca(oh)2含量减少，混凝土体积发生膨胀的程度大大减小，混凝土在水泥水化过程中强度持续增加，混凝土后期强度提高。粉煤灰的粒径较细，粉煤灰代替部分水泥使用，促进了水泥水化产物的转化，提高了喷射混凝土的强度；同时，粉煤灰遇水后有粘附性，附着力强，有效的降低了混凝土的回弹。此外粉煤灰有轻微膨胀的作用，一定程度上补偿了混凝土干燥收缩，提高了喷射混凝土的强度。优选的，所述有机促凝剂为硝基腐植酸和腐植酸钠的混合物。优选的，所述硝基腐植酸和腐植酸钠的重量比为3∶1。通过采用上述技术方案，硝基腐植酸与腐植酸钠采用天然腐植酸经化学反应提炼而成，具有羟基、醌基、羧基等较多的活性基团，同时具有较大的内表面积，有较强的吸附以及络合能力。硝基腐植酸与腐植酸钠与水泥泥浆中的金属离子发生络合反应，其生成的络合产物结构比较稳定。同时硝基腐植酸相比于腐植酸钠的酸性较强，同时引入了含氮基团，能有效调节水泥泥浆中的酸碱度，防止水泥泥浆中的ph过高，ca2+的直接沉淀生成ca(oh)2，使生成的络合产物结构稳定。优选的，所述速凝剂为聚合硫酸铝、碳酸钠、生石灰的混合物。优选的，所述聚合硫酸铝、碳酸钠、生石灰的重量比为0.5∶1∶0.5。通过采用上述技术方案，速凝剂是混凝土产生早期强度的重要外加剂，速凝剂促使水泥中的石膏生成na2so4，使水泥泥浆失去缓凝效果，其中聚合硫酸铝克服了铝矾土贮存期短的缺点。优选的，所述聚羧酸减水剂为马来酸酐聚羧酸减水剂与丙烯酸聚羧酸减水剂的混合物。通过采用上述技术方案，马来酸酐聚羧酸减水剂与丙烯酸聚羧酸减水剂是高效减水剂，对水泥有很好的分散效果，同时马来酸酐聚羧酸减水剂与丙烯酸聚羧酸减水剂可以调节水泥泥浆中的酸碱度，防止加入的速凝剂使水泥泥浆碱度过高。优选的，所述溶剂为乙二醇和乙酸乙酯的混合物。通过采用上述技术方案，溶剂使用乙二醇与乙酸乙酯的混合物，是聚合硫酸铝、碳酸钠以及生石灰分散在溶剂中，速凝剂与水泥泥浆混合时，有利于速凝剂的在水泥泥浆中分散。本发明的另一目的在于提供上述所述喷射混凝土的制备方法。本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：s1：按规定称取硅酸盐水泥、粉煤灰加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10min，得到混合物；s2：按规定重量称取砂、5-10mm粒径碎石，加入s1得到的混合物中，搅拌时间为15min，之后再加入水，继续搅拌，搅拌时间为7min，得到混合物；s3：按规定重量称取聚羧酸减水剂，加入s2得到的混合物中，搅拌时间为9min，之后加入有机促凝剂，搅拌5min，得到混合物；s4：按规定重量称取速凝剂、亚甲基双丙烯酰胺以及溶剂，将速凝剂、亚甲基双丙烯酰胺加入溶剂中搅拌3min，得到混合物；s5：将s3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入s4得到的混合物，s3得到的混合物与s4得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷向受喷面上。通过采用上述技术方案，水泥和粉煤灰通过聚羧酸减水剂的作用均匀分散在水中，同时速凝剂与亚甲基丙烯酰胺首先分散在溶剂中，之后加入喷射机的喷头处，与喷射机喷头处喷出的水泥泥浆进行混合，两种混凝物在经过短暂结合后，喷射在受喷面上。喷射于受喷面上的混凝土在水泥水化初期析出大量晶体，喷射混凝土立即硬化。喷射完毕后，对喷射后的混凝土进行养护成型，达到使用强度标准。综上所述，本发明具有以下有益效果：1、利用速凝剂在水泥水化初期阻止石膏生成na2so4，失去缓凝效果，从而促进水泥析出大量的c3ah6晶体，混凝土达到初凝要求。同时，有机促凝剂在水泥水化的过程中与水泥中的金属离子络合，随着水泥体系中c3ah6晶体的析出同时也析出，受喷面上喷射的混凝土早期强度较高。2、随着水泥水化放热的过程，亚甲基双丙烯酰胺开始发生自聚反应，同时由于酰胺基团极性较强，促使析出的晶体附着在自聚产物上，受喷面上喷射的混凝土后期强度提高。具体实施方式本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。各实施例中所用到样品的规格如表1所示。表1以下各实施例中所用到样品的规格各实施例中所用的原料配比如表2所示。表2各实施例中的组分含量以上各实施例中的喷射混凝土的制备方法如下：s1：按规定称取硅酸盐水泥、粉煤灰加入搅拌机中进行搅拌，搅拌时间为10min，得到混合物；s2：按规定重量称取砂、5-10mm粒径碎石，加入s1得到的混合物中，搅拌时间为15min，之后再加入水，继续搅拌，搅拌时间为7min，得到混合物；s3：按规定重量称取聚羧酸减水剂，加入s2得到的混合物中，搅拌时间为9min，之后加入有机促凝剂，搅拌5min，得到混合物；s4：按规定重量称取速凝剂、亚甲基双丙烯酰胺以及溶剂，将速凝剂、亚甲基双丙烯酰胺加入溶剂中搅拌3min，得到混合物；s5：将s3得到的混合物装入喷射机中，利用高压空气输送至喷头处，同时在喷射机的喷头出通入s4得到的混合物，s3得到的混合物与s4得到的混合物经过混合后，从喷头处高速喷向受喷面上。以上各实施例制备的喷射混凝土所采用的评价指标及检测方法如下：抗压强度：喷射混凝土在施工的同时，将混凝土喷射在按照gb/t50010《混凝土结构设计规范》中制成标准试块的模具内，在第1天、第7天、第14天、第28天时测得的具有95％保证率的抗压强度。初凝时间：喷射混凝土在施工的同时，将混凝土喷射在盛浆杯内，从混凝土喷射在盛浆杯内开始计时，直至300g的钢针自由降落刚好不能贯通到底所经过的时间。终凝时间：喷射混凝土在施工的同时，将混凝土喷射在盛浆杯内，从混凝土喷射在盛浆杯内开始计时，直至300g的钢针自由降落刚好不能贯入混凝土表面所经过的时间。以上各实施例的性能指标如表3所示。表3各实施例制备的喷射混凝土的性能测试结果从上述表中可以看出，本发明中的喷射混凝土可以在3min内达到初凝，5min内达到终凝的指标，并且经过抗压强度性能测试，喷射混凝土的初期强度以及后期强度满足喷射混凝土的施工规范要求。各对比例中所用的原料配比如表4所示。表4各对比例中的组分含量各对比例的制备方法与实施例1一致。以上各对比例的性能指标如表5所示。表5各对比例制备的混凝土的性能测试结果性能测试结果对比例1对比例2对比例3对比例4对比例5对比例6第1天抗压强度/mpa9.329.068.9511.4510.939.53第28天抗压强度/mpa31.2532.3931.9229.3135.2332.21初凝时间/s2.692.582.431.582.031.65终凝时间/s5.385.034.964.854.964.90从上表中可以看出，对比例1中不加入有机促凝剂，水泥在水化过程中只有c3ah6晶体析出，随着水泥水化的持续进行，亚甲基双丙烯酰胺发生自聚，c3ah6晶体吸附于自聚产物的能力减弱，因此，对比例1制备的混凝土的前期强度以及后期强度均低于实施例1中制备得到的混凝土。其中，对比例2与对比例3中分别只加入硝基腐植酸与腐植酸钠，混凝土体系中的酸碱度无法进行调节，可能导致ca2+的直接沉淀生成ca(oh)2，或者影响速凝剂对水泥的速凝效果，相比于实施例1，对比例2与对比例3制备得到的喷射混凝土的强度均下降，同时凝结时间增长。对比例4不加入亚甲基双丙烯酰胺，在速凝剂的作用下，水泥在水化过程中只析出c3ah6晶体以及结构稳定的络盐，混凝土前期强度虽然与实施例1相差不多，但是随着混凝土硬化过程中，混凝土后期强度相比于实施例1大幅度下降。对比例5不采用粉煤灰替代部分水泥，制备得到的喷射混凝土的强度低于实施例1中的强度，同时水泥泥浆的黏度高于实施例1制备得到的混凝土，凝结时间增长。对比例6中不使用溶剂对速凝剂进行初步分散，水泥泥浆与速凝剂干料在喷射机喷头处混合，随后喷射至受喷面上，由于两者混合时间较短，速凝剂不能很好的分散于水泥泥浆中，可能在水泥泥浆中发生团聚，受喷面上的混凝土的速凝剂分布不均，导致混凝土的强度下降。本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。当前第1页12