本發(fā)明涉及混凝土制備，具體涉及一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、噴射混凝土廣泛應(yīng)用于鐵路、公路、水利、采礦等行業(yè)，噴射混凝土是通過空氣壓力的作用，將高坍落度的混凝土高速噴射到受噴面上，瞬間形成永久性襯砌的混凝土。高性能噴射混凝土需要同時(shí)具備良好的可泵性和可噴性、較高的強(qiáng)度及優(yōu)異的耐久性能。良好的可噴性是降低混凝土回彈率和提高一次噴射厚度的關(guān)鍵，而較高的強(qiáng)度和耐久性能是確保其對復(fù)雜環(huán)境隧洞圍巖變形的保護(hù)作用及提升其結(jié)構(gòu)使用壽命。噴射混凝土由水泥、礦物摻合料、外加劑、水等組成，對水灰比、膠凝材料用量、砂率等有特殊要求，不同的組成、配比及制備方法得到的噴射混凝土的工作性能及耐久性能差異較大，因此選擇噴射混凝土組成、配比及制備方法非常重要。

2、專利文獻(xiàn)cn?117886575中所公開的噴射混凝土主要是通過增加改性添加劑和功能劑提高其強(qiáng)度和降低回彈率；而專利文獻(xiàn)cn?118084437所公開的噴射混凝土制備方法是通過對速凝劑進(jìn)行改性，從而改善鋼纖維的分散效果，降低其回彈率。但現(xiàn)有技術(shù)中噴射混凝土制備方法存在的缺陷，一方面是只考慮噴射混凝土的低回彈率和高強(qiáng)度，未考慮其抗裂性能；另一方面是考慮了噴射混凝土的抗裂性能，但是沒有涉及其耐久性能。

3、因此，尋求一種全新的噴射混凝土的制備方法解決上述缺陷，是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土及其制備方法。本發(fā)明創(chuàng)造性地采用納米氣凝膠、聚丙烯纖維、改性蛭石制備噴射混凝土，利用納米氣凝膠具有保水吸濕的特性，在混凝土內(nèi)部起到內(nèi)養(yǎng)護(hù)的作用，從而降低內(nèi)部水分散失速率，減弱混凝土的收縮，同時(shí)利用聚丙烯粗纖維具備高的斷裂強(qiáng)度和彈性模量與改性蛭石形成的復(fù)合交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相互作用下可以大大提高噴射混凝土的抗裂性能和耐久性能；更進(jìn)一步地，改性蛭石在混凝土發(fā)生開裂時(shí)，改性液從蛭石內(nèi)部空腔流出，粘附并固化于裂口處實(shí)現(xiàn)自修復(fù)效果，從而能夠更好地限制隧洞結(jié)構(gòu)變形，提高復(fù)雜環(huán)境下隧道襯砌的服役壽命。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，由以下重量份原料組成：普通硅酸鹽水泥420-450份、納米氣凝膠10-60份、粗骨料850-950份、細(xì)骨料700-800份、聚丙烯纖維5-35份、減水劑5-15份、纖維素3-5份、水170-190份、改性蛭石300-400份。

4、優(yōu)選的，所述改性蛭石通過以下方法制得：

5、s11.酸解：按質(zhì)量份將500-600份蛭石浸沒于濃度為1-3mol/l的鹽酸溶液中1-2h；

6、s12.煅燒：將經(jīng)過步驟s11處理的蛭石升溫至400-500℃，保溫1-2h后取出，制得膨脹蛭石；

7、s13.蛭石改性：按質(zhì)量份將300-400份膨脹蛭石浸入改性液中，并同時(shí)抽真空處理，靜置1-2h后取出，制得改性蛭石。

8、優(yōu)選的，所述改性液按質(zhì)量份包括以下組分：100-200份三硫代碳酸鈉、300-400份水、80-100份酚醛樹脂、80-100份環(huán)己二甲醇二乙烯基醚、10-20份偶氮二異丁腈、15-30份3-縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷。

9、優(yōu)選的，步驟s13中，所述抽真空處理的工作參數(shù)為：真空度0.5-2pa。

10、優(yōu)選的，所述普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級大于等于42.5級；所述減水劑為聚羧酸減水劑。

11、優(yōu)選的，所述納米氣凝膠為球形顆粒，粒徑在100-300nm。

12、優(yōu)選的，所述聚丙烯纖維直徑100-400μm，彈性模量在4000-7000mpa。

13、優(yōu)選的，所述細(xì)骨料為人工砂，細(xì)度模數(shù)范圍為2.5-2.8；所述粗骨料為石子，粒徑范圍為5-10mm。

14、優(yōu)選的，所述纖維素選自羧甲基纖維素、羥丙基纖維素中的一種或多種；所述纖維素的粘度為5萬-10萬。

15、一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土的制備方法，用于制備所述噴射混凝土，包括以下步驟：

16、s1.按照設(shè)定的比例稱取普通硅酸鹽水泥、納米氣凝膠、粗骨料、細(xì)骨料、聚丙烯纖維、纖維素、改性蛭石，然后倒入攪拌機(jī)中干混60-90s；

17、s2.然后稱取相應(yīng)比例的減水劑和水，均勻混合后加入攪拌機(jī)攪拌均勻，制得所述高抗裂、低回彈率的噴射混凝土。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

19、1.本發(fā)明利用低粘度的纖維素，提高噴射混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度，從而降低噴射混凝土的回彈率；

20、2.本發(fā)明創(chuàng)造性地采用納米氣凝膠、聚丙烯纖維、改性蛭石制備噴射混凝土，利用納米氣凝膠具有保水吸濕的特性，在混凝土內(nèi)部起到內(nèi)養(yǎng)護(hù)的作用，從而降低內(nèi)部水分散失速率，減弱混凝土的收縮，同時(shí)利用聚丙烯粗纖維具備高的斷裂強(qiáng)度和彈性模量與改性蛭石形成的復(fù)合交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相互作用下可以大大提高噴射混凝土的抗裂性能和耐久性能；更進(jìn)一步地，改性蛭石在混凝土發(fā)生開裂時(shí)，改性液從蛭石內(nèi)部空腔流出，粘附并固化于裂口處實(shí)現(xiàn)自修復(fù)效果，從而能夠更好地限制隧洞結(jié)構(gòu)變形，提高復(fù)雜環(huán)境下隧道襯砌的服役壽命。

技術(shù)特征：

1.一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，由以下重量份原料組成：普通硅酸鹽水泥420-450份、納米氣凝膠10-60份、粗骨料850-950份、細(xì)骨料700-800份、聚丙烯纖維5-35份、減水劑5-15份、纖維素3-5份、水170-190份、改性蛭石300-400份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，所述改性蛭石通過以下方法制得：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，所述改性液按質(zhì)量份包括以下組分：100-200份三硫代碳酸鈉、300-400份水、80-100份酚醛樹脂、80-100份環(huán)己二甲醇二乙烯基醚、10-20份偶氮二異丁腈、15-30份3-縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，步驟s13中，所述抽真空處理的工作參數(shù)為：真空度0.5-2pa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，所述普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級大于等于42.5級；所述減水劑為聚羧酸減水劑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，所述納米氣凝膠為球形顆粒，粒徑在100-300nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，所述聚丙烯纖維直徑100-400μm，彈性模量在4000-7000mpa。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，所述細(xì)骨料為人工砂，細(xì)度模數(shù)范圍為2.5-2.8；所述粗骨料為石子，粒徑范圍為5-10mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土，其特征在于，所述纖維素選自羧甲基纖維素、羥丙基纖維素中的一種或多種；所述纖維素的粘度為5萬-10萬。

10.一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土的制備方法，用于制備權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述噴射混凝土，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及混凝土制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高抗裂、低回彈率的噴射混凝土及其制備方法。本發(fā)明創(chuàng)造性地采用納米氣凝膠、聚丙烯纖維、改性蛭石制備噴射混凝土，利用納米氣凝膠具有保水吸濕的特性，在混凝土內(nèi)部起到內(nèi)養(yǎng)護(hù)的作用，從而降低內(nèi)部水分散失速率，減弱混凝土的收縮，同時(shí)利用聚丙烯粗纖維具備高的斷裂強(qiáng)度和彈性模量與改性蛭石形成的復(fù)合交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相互作用下可以大大提高噴射混凝土的抗裂性能和耐久性能；更進(jìn)一步地，改性蛭石在混凝土發(fā)生開裂時(shí)，改性液從蛭石內(nèi)部空腔流出，粘附并固化于裂口處實(shí)現(xiàn)自修復(fù)效果，從而能夠更好地限制隧洞結(jié)構(gòu)變形，提高復(fù)雜環(huán)境下隧道襯砌的服役壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：郭海濤,狄鵬,張俊杰,閆建龍,劉良成,王曉寧,宋雨,劉佳歡,張宇,閆煥庭,魏召召,謝均,李寬,李巖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵四局集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9