一种低成本高强度喷射混凝土及其制备方法与流程

本发明属于喷射混凝土生产，具体涉及到一种低成本高强度喷射混凝土及其制备方法。

背景技术：

1、喷射混凝土是借助喷射机械，将按一定比例混合的拌和料利用压力高速喷射到受喷面上而成型的一种混凝土。喷射混凝土相较于普通混凝土具有免于支模、成型迅速的优点，有效加快了工程进度，在隧道工程、基坑边坡防护、地下工程中获得了广泛应用。但喷射混凝土与普通混凝土一样易于开裂，存在韧性欠佳，破坏呈脆性等问题，在一定程度上限制了喷射混凝土的发展。

技术实现思路

1、为了解决现有技术喷射混凝土存在的问题，本发明提供了一种低成本高强度喷射混凝土及其制备方法，一方面所有原料来源广泛，成本低廉，还可以以消化固废的形式降低环境污染；另一方面原料之间相辅相成，显著提高了喷射混凝土的强度和抗裂性能。

2、第一方面，本发明提供了一种低成本高强度喷射混凝土，包括以下重量份的原料：水泥400-600份、粗骨料100-200份、掺合料50-100份、细骨料300-600份、减水剂10-20份、速凝剂10-20份以及水250-350份；

3、其中所述速凝剂通过以下方法制备得到：

4、将铝灰用气体燃料煅烧，得到的产物与聚合硫酸铝混合，得到固体原料；

5、将草酸与二乙醇胺热溶解后，形成热溶液；

6、将所述固体原料溶解于热溶液中，再加入硫酸镁和白及胶，制得。

7、进一步地，所述粗骨料包括质量比为(1～2):(1～2)的碎砖和细石；

8、其中，所述碎砖粒径为2～5mm的占比为80wt％，碎砖粒径为5～10mm的占比为20wt％；

9、所述细石粒径为2～4mm的占比为30wt％，细石粒径为4～7mm的占比为50wt％，细石粒径为7～10mm的占比为20wt％。

10、进一步地，所述掺合料为硅灰、粉煤灰、生物炭以及蛭石的混合物，所述蛭石的粒径小于3mm。

11、进一步地，所述生物炭通过以下方法制备得到：

12、将干燥的生物质材料粉碎成直径1～5mm的颗粒，在600～800℃条件下无氧热解30～60min，再次粉碎，过120～200目筛，即可制得。

13、进一步地，所述硅灰中二氧化硅的含量不低于95wt％，所述粉煤灰为f类二级粉煤灰。

14、进一步地，所述细骨料包括质量比为1:1:(0.5～2)的河沙、玻璃纤维和植物纤维，所述细骨料的粒径不大于1mm。

15、进一步地，所述植物纤维包括麻纤维、构树纤维以及秸秆纤维，所述植物纤维通过以下方法制备得到：

16、将麻类植物、构树皮以及秸秆破碎后得到纤维结构，将纤维结构浸泡于草酸溶液中软化，除去杂质，得到植物纤维。

17、进一步地，所述速凝剂包括以下重量份原料：铝灰40～60份、聚合硫酸铝40～50份、草酸2～5份、二乙醇胺5～10份、硫酸镁5～10份以及白及胶10～20份；

18、其中，草酸与二乙醇胺用50～100倍质量的70～80℃热水溶解，气体燃料与铝灰的用量比为5～12m3/t。

19、第二方面，本发明提供了一种第一方面任一所述的低成本高强度喷射混凝土的制备方法，包括以下步骤：

20、将水、1/3水泥、减水剂和粗骨料混合均匀，得到第一浆料；

21、在第一浆料中再加入1/3水泥、细骨料、掺合料后混合均匀，得到第二浆料；

22、在第二浆料中加入剩余水泥，搅拌均匀后加入速凝剂制得。

23、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

24、1、本发明采用硅灰、粉煤灰、生物炭以及蛭石复配作为掺合料，可以有效抑制由速凝剂引起的喷射混凝土强度的降低，早期强度的不足以及后期强度倒缩的问题；

25、本发明采用碎砖和细石作为粗骨料的原料，采用河沙、玻璃纤维和植物纤维作为细骨料的原料，可以互相作用，提高物料整体的抗压强度，并且可以降低水泥的用量，在降低成本的同时提高材料的强度；

26、本发明采用特制的速凝剂，稳定性强，速凝效果好，一方面可以大幅缩短混凝土凝结时间，一方面可以改善速凝剂与水泥的适应性，使混凝土浆体结构更为致密，对后期混凝土抗压强度的维护具有积极作用。

技术特征：

1.一种低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，包括以下重量份的原料：水泥400-600份、粗骨料100-200份、掺合料50-100份、细骨料300-600份、减水剂10-20份、速凝剂10-20份以及水250-350份；

2.根据权利要求1所述的低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，所述粗骨料包括质量比为(1～2):(1～2)的碎砖和细石；

3.根据权利要求1所述的低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，所述掺合料为硅灰、粉煤灰、生物炭以及蛭石的混合物，所述蛭石的粒径小于3mm。

4.根据权利要求3所述的低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，所述生物炭通过以下方法制备得到：

5.根据权利要求3所述的低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，所述硅灰中二氧化硅的含量不低于95wt％，所述粉煤灰为f类二级粉煤灰。

6.根据权利要求1所述的低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，所述细骨料包括质量比为1:1:(0.5～2)的河沙、玻璃纤维和植物纤维，所述细骨料的粒径为不大于1mm。

7.根据权利要求6所述的低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，所述植物纤维包括麻纤维、构树纤维以及秸秆纤维，所述植物纤维通过以下方法制备得到：

8.根据权利要求1所述的低成本高强度喷射混凝土，其特征在于，所述速凝剂包括以下重量份原料：铝灰40～60份、聚合硫酸铝40～50份、草酸2～5份、二乙醇胺5～10份、硫酸镁5～10份以及白及胶10～20份；

9.一种权利要求1～8任一项所述的低成本高强度喷射混凝土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种低成本高强度喷射混凝土及其制备方法，属于喷射混凝土生产技术领域。本发明公开的低成本高强度喷射混凝土，包括以下重量份的原料：水泥400‑600份、粗骨料100‑200份、掺合料50‑100份、细骨料300‑600份、减水剂10‑20份、速凝剂10‑20份以及水250‑350份。本发明公开的混凝土可以解决传统混凝土存在的抗压强度低、存在裂缝等问题，并且采用大量的工业和农业废弃物进行生产，在大幅度降低生产成本的基础上保持混凝土的各项性能，有效处理了建筑垃圾，节约自然资源，推断绿色环保型建筑材料的发展。

技术研发人员：杨乾,韦良文,刘向阳,孙亮,熊成宇,张学富,汪前伟,黄耀民
受保护的技术使用者：中交一公局第四工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19