1.本发明涉及建筑工程材料技术领域，具体而言，涉及一种环保型喷射混凝土浆体、环保型喷射混凝土及其施工方法。
背景技术：
2.喷射混凝土是借助喷射机械，利用空气压缩或其他动力，按一定比例配合的拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面上凝结硬化而成的一种混凝土，使用骨料粒径为5~10 mm，比表面积大，需要高浆体量包裹，水泥用量较普通混凝土更多，一般单方用量高出100~150 kg，常用c20~c30等级的喷射混凝土水泥用量在420~500 kg/m3。相比于其它混凝土，喷射混凝土配合比设计水泥用量高，成本高、不环保。现有技术中，虽然有很多关于混凝土中水泥替代材料的研究，但是大都不适用于喷射混凝土，若直接在喷射混凝土中使用，容易导致输送性能降低、强度降低、附着性能降低等，导致工程难以实施。因此，开发一种可减少水泥用量而又不影响原有性能的环保型喷射混凝土浆体十分有必要。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种环保型喷射混凝土浆体，其配方科学合理，精心配置的低成本可以在保持环保型喷射混凝土浆体的输送性能、强度性能的前提下，有效减少水泥用量，达到低成本、绿色环保的效果。
4.本发明的另一目的在于提供一种环保型喷射混凝土及其施工方法，该施工方法采用上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂混合湿喷，得到的环保型喷射混凝土在降低了水泥用量的情况下，依旧保持有较佳的性能。
5.本发明的实施例是这样实现的：一种环保型喷射混凝土浆体，按重量份数计，其包括：水泥13~16份，低成本掺合料0.5~3份，砂38~44份，碎石32~38份，减水剂0.2~0.3份，以及水8~10份；其中，按照质量百分比计，低成本包括：石灰石粉20%~40%，矿渣粉20%~50%，粉煤灰10%~30%，膨胀剂0~10%。
6.一种环保型喷射混凝土的施工方法，其包括：将上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂进行湿喷混合。
7.一种环保型喷射混凝土，其采用上述环保型喷射混凝土的施工方法制备得到。
8.本发明实施例的有益效果是：本发明实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其包括水泥、低成本掺合料、砂、碎石、减水剂、以及水。其配方科学合理，原料简单易得，通过精心配置的低成本掺合料，可以在保持环保型喷射混凝土浆体的输送性能、强度性能的前提下，有效减少水泥用量，达到低成本、绿色环保的效果。本发明实施例还提供了一种环保型喷射混凝土及其施工方法，该施工方法采用上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂混合湿喷，其不仅操作简单方便，而
且得到的环保型喷射混凝土在降低了水泥用量的情况下，依旧保持有较佳的性能。
具体实施方式
9.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
10.下面对本发明实施例的一种环保型喷射混凝土浆体、环保型喷射混凝土及其施工方法进行具体说明。
11.一种环保型喷射混凝土浆体，按重量份数计，其包括：水泥13~16份，低成本掺合料0.5~3份，砂38~44份，碎石32~38份，减水剂0.2~0.3份，以及水8~10份；其中，按照质量百分比计，低成本包括：石灰石粉20%~40%，矿渣粉20%~50%，粉煤灰10%~30%，膨胀剂0~10%。
12.其中、石灰石粉、矿渣粉、粉煤灰是其主要成分，三者都具备广泛的来源，具有成本低廉的优势。三者按照特定比例混合后，可以用于部分替代喷射混凝土中的水泥，并且保持喷射混凝土的强度性能。膨胀剂作为一种可选的助剂，其可以补偿喷射混凝土收缩，从而提高喷射混凝土的抗渗、抗裂性能。
13.进一步地，在本发明实施例中，砂为高石粉含量的机制砂，砂中石粉含量为7wt%~20wt%。利用机制砂中的石粉可以改善骨料级配和孔隙率，从而改善喷射混凝土的强度性能。
14.可选地，砂的细度模数为2.5~3.5。细度式中，级配良好的砂、碎石可以确保混凝土密实，降低孔隙率，保证喷射混凝土的强度性能。
15.低成本掺合料的粒度为100~200目。需要说明的是，本发明所指的目数仅代表对粒度最大值的限定，例如，低成本掺合料的粒度为100目，表示低成本掺合料为过100目筛后的筛下料；同理，粒度为200目，表示低成本掺合料为过200目筛后的筛下料。在上述范围内， 低成本掺合料和水泥的粒度相当，可以更好地实现对水泥的替代，而不影响到喷射混凝土的整体性能。
16.进一步地，水泥和低成本掺合料的的质量比为1：0.1~0.25。也即是，低成本掺合料可以替代10%~20%的水泥。在上述替代范围内，至少可以保证喷射混凝土的强度不降低，部分情况下，喷射混凝土的强度甚至还有5%~10%左右的提高。
17.可选地，碎石的粒径为5~10 mm；水泥的强度等级达到p.o 42.5以上。在上述范围内，碎石和水泥与其它成分的配合较佳，利于得到性能更好的喷射混凝土。减水剂可以为聚羧酸减水剂、萘磺酸减水剂、氨基磺酸减水剂等，优选聚羧酸减水剂。
18.值得一提的是，该环保型喷射混凝土浆体的配方比例是可以根据具体的强度需求来进行调整的。我们将配方中的水泥和低成本掺合料一起称为凝胶材料，将砂和石一起称为骨料。通常情况下，要获得强度等级更高的喷射混凝土，可以适当的降低骨料的用量，增加凝胶材料的用量，也即是降低骨胶比（骨料/凝胶材料）；例如，在本发明中，对于c30强度的喷射混凝土来说，其骨胶比约为4~5；对于c25强度的喷射混凝土来说，其骨胶比约为4.8~
5.6；对于c20强度的喷射混凝土来说，其骨胶比约为5.5~6.3。
19.本发明实施例还提供了一种环保型喷射混凝土的施工方法，其包括：将上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂进行湿喷混合。
20.进一步地，对环保型喷射混凝土浆体与速凝剂的湿喷方式为稀薄流湿喷工艺。稀薄流湿喷工艺具有更好的原料适应性，就本发明的环保型喷射混凝土浆体来说，采用稀薄流湿喷工艺相比于采用稠密流湿喷工艺来说，喷射混凝土的成型强度要高出约5%~10%。
21.可选地，速凝剂为无碱速凝剂，水泥与速凝剂的质量比为1：0.07~0.09。按照上述比例混合，混凝土成型的效果更好，能够有更好的强度保证。进一步地，无碱速凝剂可以选择市售的商品化无碱速凝剂，不仅来源广泛，选择空间更大，而且不需要针对性改进速凝剂，可以节约研发成本。
22.本发明实施例还提供了一种环保型喷射混凝土，其采用上述环保型喷射混凝土的施工方法制备得到。其可以达到c20等级喷射混凝土水泥用量不大于340kg/m3，c25等级喷射混凝土水泥用量不大于370kg/m3，c30等级喷射混凝土水泥用量不大于400 kg/m3。显著地减少了水泥用量，具有低成本、绿色环保的优点。
23.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
24.实施例1本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，按重量份数计，包括：水泥285份，低成本掺合料35份，砂1040份，碎石827份，减水剂3.6份，以及水183份。
25.其中，砂为机制砂，细度模数为2.6，石粉含量12%；碎石的粒径为5~10 mm；水泥的强度等级达到p.o 42.5r；减水剂为聚羧酸减水剂；低成本掺合料包括：石灰石粉30%，矿渣粉40%，粉煤灰20%，膨胀剂10%。
26.制备成的环保型喷射混凝土浆体要求坍落度在200~220mm范围内，以达到喷射混凝土的输送需求。
27.本实施例还提供了一种环保型度喷射混凝土的施工方法，其包括：将上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂采用稀薄流湿喷工艺进行混合喷射；其中，速凝剂为市售无碱速凝剂，28 d的强度保证率大于100%；水泥与速凝剂的质量比为1：0.07。
28.实施例2本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其与实施例1所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为270份，低成本掺合料调整为50份。
29.实施例3本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其与实施例1所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为260份，低成本掺合料调整为60份。
30.实施例4本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，按重量份数计，包括：水泥370份，低成本掺合料50份，砂949份，碎石776份，减水剂4.2份，以及水205份。
31.其中，砂为机制砂，细度模数为2.8，石粉含量12%；碎石的粒径为5~10 mm；水泥的强度等级达到p.o 42.5r；减水剂为聚羧酸减水剂；低成本掺合料包括：石灰石粉40%，矿渣
粉35%，粉煤灰20%，膨胀剂5%。
32.制备成的环保型喷射混凝土浆体要求坍落度在200~220mm范围内，以达到喷射混凝土的输送需求。
33.本实施例还提供了一种环保型度喷射混凝土的施工方法，其包括：将上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂采用稠密流湿喷工艺进行混合喷射；其中，速凝剂为市售无碱速凝剂，其1 d胶砂强度大于16 mpa，28的强度保证率大于100%；水泥与速凝剂的质量比为1：0.09。
34.实施例5本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其与实施例4所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为355份，低成本掺合料调整为65份。
35.实施例6本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其与实施例4所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为340份，低成本掺合料调整为80份。
36.实施例7本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，按重量份数计，包括：水泥350份，低成本掺合料50份，砂1224份，碎石949份，减水剂4.2份，以及水205份。
37.其中，砂为机制砂，细度模数为3.2，石粉含量10%；碎石的粒径为5~10 mm；水泥的强度等级达到p.o 42.5；减水剂为聚羧酸减水剂；低成本掺合料包括：石灰石粉20%，矿渣粉46%，粉煤灰30%，膨胀剂4%。
38.制备成的环保型喷射混凝土浆体要求坍落度在200~220mm范围内，以达到喷射混凝土的输送需求。
39.本实施例还提供了一种环保型度喷射混凝土的施工方法，其包括：将上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂采用稠密流湿喷工艺进行混合喷射；其中，速凝剂为市售无碱速凝剂，其1 d胶砂强度大于16 mpa，28的强度保证率大于100%；水泥与速凝剂的质量比为1：0.08。
40.实施例8本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其与实施例4所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为338份，低成本掺合料调整为62份。
41.实施例9本实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其与实施例4所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为320份，低成本掺合料调整为80份。
42.对比例1本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例1所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将低成本掺合料替换为等质量的水泥。
43.对比例2本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例1所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为240份，低成本掺合料调整为80份。
44.对比例3
本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例4所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将低成本掺合料替换为等质量的水泥。
45.对比例4本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例4所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为320份，低成本掺合料调整为100份。
46.对比例5本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例7所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将低成本掺合料替换为等质量的水泥。
47.对比例6本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例7所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，将水泥调整为300份，低成本掺合料调整为100份。
48.对比例7本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例1所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，其低成本掺合料由单一的石灰石粉构成。
49.对比例8本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例1所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，其低成本掺合料由单一的矿渣粉构成。
50.对比例9本对比例提供了一种混凝土浆体，其与实施例1所提供的环保型喷射混凝土浆体组成基本相同，区别在于，其低成本掺合料由单一的粉煤灰构成。
51.试验例采用实施例1~9所制成的环保型混凝土，以及对比例1~9所制成的混凝土，切割成100mm*100mm*100mm的试块，并对试块的28 d抗压强度进行测试，同时，将实施例1、实施例4、实施例7的环保型喷射混凝土浆体通过稠密流湿喷工艺进行湿喷，得到的混凝土作为对比例10~12，测试结果如表1所示。
52.表1. 试块强度测试结果序号28d抗压强度（mpa）序号28d抗压强度（mpa）实施例124.4对比例124.1实施例224.8对比例221.6实施例324.3对比例335.3实施例436.3对比例429.7实施例537.0对比例528.5实施例635.8对比例626.1实施例729.9对比例714.6实施例829.3对比例818.1实施例928.9对比例912.7
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对比例1022.3
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对比例1134.4
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对比例1227.6
如表1所示，本发明实施例1~3所提供的环保型混凝土，其强度达到了c20等级，由实施例1~3可以看出，在用低成本掺合料替代水泥时，替代比在10%~20%之间时，强度数值与未替代时（对比例1）相当，而当替代比超出20%（对比例2）时强度则有明显的下降。同样地，实施例4~6、实施例7~9所提供的环保型混凝土，分别达到了c30等级和c25等级，通过与未替代（对比例3、对比例5）、过量替代（对比例4、对比例6）对比，可以得到同样的结论。
53.除此之外，对比例7~9分别采用了单一的石灰石粉、矿渣粉、粉煤灰作为低成本掺合料对水泥进行替代，与对比例1相比，强度都有显著的降低，其中，采用粉煤灰时降低最多，仅达到12.7 mpa；采用石灰石粉时次之，仅达到14.6 mpa；采用矿渣粉时最好，但也经由18.1 mpa；说明采用三种掺合料的单一替代并不具备可操作性性。
54.进一步地，对比例10~12分别将实施例1、实施例4、实施例7的环保型喷射混凝土浆体采用稠密流湿喷工艺进行湿喷，结果虽然依旧达到了对应的强度标准，但表现出强度数据的明显下滑，下滑幅度大约为5%~10%。说明稀薄流湿喷工艺更适合本发明实施例的环保型混凝土。
55.综上所述，本发明实施例提供了一种环保型喷射混凝土浆体，其包括水泥、低成本掺合料、砂、碎石、减水剂、以及水。其配方科学合理，原料简单易得，通过精心配置的低成本掺合料，可以在保持环保型喷射混凝土浆体的输送性能、强度性能的前提下，有效减少水泥用量，达到低成本、绿色环保的效果。本发明实施例还提供了一种环保型喷射混凝土及其施工方法，该施工方法采用上述环保型喷射混凝土浆体与速凝剂混合湿喷，其不仅操作简单方便，而且得到的环保型喷射混凝土在降低了水泥用量的情况下，依旧保持有较佳的性能。
56.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。