一种高强度低回弹率喷射混凝土及其施工工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高强度低回弹率喷射混凝土及其施工工艺，属于建筑混凝土技术领域，该喷射混凝土由水泥15％‑20％，硅灰3％‑4％，天然沸石岩粉2％‑3％，砂子40％‑50％，碎石25％‑35％，钢纤维0％‑2％，液体无碱速凝剂0.8％‑1.2％，聚羧酸高性能减水剂0.3％‑0.5％组成，所述百分数为重量百分数。本发明专利技术的喷射混凝土强度高，且后期强度无倒缩现象，同时，该喷射混凝土回弹率低至3％，与现有施工技术相比能节约大量原材料，真正实现建材行业的绿色健康可持续发展。

Shotcrete with high strength and low rebound rate and its construction technology

The present invention relates to a high strength low rebound rate shotcrete and its construction technology, which belongs to the technical field of building concrete. The shotcrete consists of cement 15% and 20%, silica fume 3% 4%, natural zeolite powder 2% 3%, sand 40% 50%, lithotripsy 25% 35%, steel fiber 0% 2%, liquid alkali free coagulant 0. 8%, 1.2%, polycarboxylic superplasticizer 0.3%, 0.5%, and the percentage is the weight percentage. The strength of the shotcrete is high, and the later strength does not shrink. At the same time, the springback rate of the shotcrete is as low as 3%. Compared with the existing construction technology, it can save a lot of raw materials and truly realize the sustainable green and sustainable development of the building materials industry.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度低回弹率喷射混凝土及其施工工艺
本专利技术涉及一种高强度低回弹率喷射混凝土及其施工工艺，属于建筑混凝土
，特别是高强度喷射混凝土

技术介绍
混凝土是由水、骨料、胶凝材料和外加剂组成的多相混合物。喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定配合比的水泥、沙、石子及外加剂等拌合料，通过喷管喷射到受喷面上，在很短的数分钟之内凝结硬化而成型的混凝土补强加固材料。随着我国基础设施的发展，混凝土防护、修补、隧道单层衬砌等领域对高质量喷射混凝土的需求日益加剧，然而目前的材料配方和施工技术尚未达到要求。目前，喷射混凝土最高强度等级仅能达到C40，且后期强度大都有倒缩现象，不利于喷射混凝土长期性能发展。现有喷射混凝土施工技术多为干喷法，也就是将水泥、沙子、石子和速凝剂按一定比例混合成干拌合料后，用搅拌机搅拌均匀，再投入到干式喷射机内用压缩空气输送到喷头，在喷头处加入水混合后，以一定的压力、距离喷射到受喷面上。该技术不仅粉尘大、污染环境、危害工人身体健康，而且难以控制质量、强度较低、回弹率大。现有的高强度喷射混凝土的配方包括水泥、砂、石子、偏铝酸钠类速凝剂、高活性偏高岭土、聚梭酸盐减水剂或奈磺酸甲醛缩合物减水剂；其中，水泥、砂和石子的质量比为1:2:2，偏铝酸钠类速凝剂的用量为所述水泥用量的2％；高活性偏高岭土的用量为所述水泥用量的5％；聚梭酸盐减水剂或奈磺酸甲醛缩合物减水剂的用量为所述水泥用量的0.2％。上述技术方案的缺点：喷射混凝土实际强度仍然偏低，仅达到30-45MPa，严格来讲不算高强喷射混凝土；配比所用偏铝酸钠类速凝剂会对混凝土后期强度造成严重的影响，对混凝土耐久性不利；对喷射技术未进行规定，回弹率高。现有的一种喷射混凝土，包含如下重量分数的物质混合而成，粒径0-2.36mm的石英砂120份，粒径2.36-4.75mm的砂子183份，水泥42.5级R型220份，茶系高效减水剂4份，6mmPP纤维3份，膨胀剂40份，纳米级赤铁矿矿渣粉100份，粒径4.75-10mm的机制石300份。上述技术方案的缺点：未给出强度具体值，早强、高强特点不明确；3d强度达到设计强度的90％以上，早期强度发展过快，会对后期混凝土强度造成影响，且水化热必然增大，限制了应用范围。研究发现，天然沸石岩粉用于喷射混凝土，比粉煤灰和矿渣粉具有更高的火山灰活性。因此，利用我国大量分布的天然矿石资源用作混凝土矿物掺合料，不仅具有较好的适用性和经济性，且可替代部分水泥，低碳环保。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种喷射混凝土，使其具有高强度和低回弹率。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种高强度低回弹率喷射混凝土，由水泥15％-20％，硅灰3％-4％，天然沸石岩粉2％-3％，砂子40％-50％，碎石25％-35％，钢纤维0％-2％，液体无碱速凝剂0.8％-1.2％，聚羧酸高性能减水剂0.3％-0.5％组成，所述百分数为重量百分数。所述“水泥”市场上购得的可用于喷射混凝土的水泥。所述“硅灰”是市场上购得的可用于喷射混凝土的硅灰，优选平均粒径在0.1μm～0.3μm，比表面积为20m2/g～28m2/g的硅灰，将硅灰掺量提高到总质量的3％-4％，胶凝材料体系的尺寸分布更合理，硅灰较完整地填充了水泥颗粒之间的空隙，整个系统的密实度提高，且具有高早强的特点。所述“天然沸石岩粉”为市场上购得的天然沸石岩粉，优选Ⅰ级沸石岩粉，天然沸石岩粉含有大量活性SiO2和Al2O3，可与Ca(OH)2和CaSO4反应生成水化硅酸钙凝胶(C-S-H)和钙矾石(AFt)，该产物可作为微集料改善水泥浆级配状况，提高混凝土拌合物的结构黏度，增加喷射混凝土的粘结性，有利于喷射混凝土施工；此外，天然沸石岩粉具有多孔结构，可吸附水泥浆体的水，随着水化不断进行，浆体自由水减少，沸石岩粉逐渐释放沸石水，起到自养护的作用。所述“砂子”是市场上购得的可用于喷射混凝土的砂子。所述“碎石”是市场上购得的可用于喷射混凝土的碎石。所述“钢纤维”是市场上购得的可用于喷射混凝土的钢纤维，优选25mm钢纤维，可增加喷射混凝土的韧性，使其吸收冲击能力增强，抗压强度比不加钢纤维的喷射混凝土低6-8MPa，抗劈拉强度增大。所述“液体无碱速凝剂”为硫酸铝类液体无碱速凝剂，是市场上购得的可用于喷射混凝土的硫酸铝类液体无碱速凝剂，如江苏苏博特有限公司销售的SBT-1型速凝剂，其与硅灰和天然沸石岩粉产生的交互作用，可消除速凝剂对强度的不利影响。所述“聚羧酸高性能减水剂”是市场上购得的可用于喷射混凝土的聚羧酸高性能减水剂，如天津悦鸣科技发展有限公司销售的YM-1型减水剂。所述水泥为P·O42.5级硅酸盐水泥。所述砂子的平均粒径为4.75mm以下，优选0.75mm-4.75mm，更优选1.75mm-4.75mm。所述碎石的平均粒径为4.75mm-15mm。所述液体无碱速凝剂掺量比推荐掺量(推荐掺量为出厂商家给定的8wt％)调低2％，喷射效果较理想，可显著降低回弹率。本专利技术的另一个目的是提供上述高强度低回弹率喷射混凝土的施工工艺。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案达到的：一种高强度低回弹率喷射混凝土的施工工艺，其步骤如下：(1)按照配方配制高强度低回弹率喷射混凝土，使水胶比(指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值)介于0.32-0.36之间，考虑到回弹率，将砂率(砂率SP＝砂的用量S/(砂的用量S+石子用量G)×100％；是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率)调为50％-70％；使喷射混凝土的变形能力值Γ在3-7之间；(2)喷射：1)在实际喷射前，先调试好湿喷机的速凝剂泵流量和空压机的压力、确保管道通畅，并用水泥浆或水泥砂浆进行喷射以润滑喷射管道；2)混凝土拌好后，先打开速凝剂泵、空压机和湿喷机，待速凝剂从喷头喷出时再将混凝土卸入湿喷机开始工作，此时喷射手需观察喷头处出料连续后再进行喷射作业，并控制喷头与受喷面的距离保持在0.6m-1.0m，其与受喷面的角度为90°，同时控制大板模具与水平面成80°夹角；3)所需空压机风压工作范围为0.8MPa-1.0MPa，风量为21m3/min-24m3/min，湿喷机压力为0.3MPa-0.5MPa，以保证混凝土成型密实；4)喷射时先从模具底部开始喷射，依下往上，喷头做小幅度的圆周运动，一次连续喷射施工，再喷射其它模具。优选地，所述步骤(1)中，混凝土倒置坍落度筒排空时间不超过10s。优选地，当厚度大于100mm，需要分层施工时，可先用硬扫帚除去上一层表面的水泥浮浆，以保证喷射混凝土质量。优选地，所述步骤(1)中，式中Γ表示变形能力值，D1和D2表示混凝土垂直方向的扩展度，D0表示坍落度筒的下底直径，其数值为200mm，扩展度、坍落度按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2016测试。有益效果：本专利技术的高强度低回弹率喷射混凝土在喷射后1d强度高达26MPa，28d强度达到C60强度等级，且后期强度无倒缩现象，比基准混凝土采用普通浇注成型强度更高。硫酸铝类无碱液体速凝剂与硅灰和天然沸石岩粉的交互作用减弱了速凝剂对强度的不利影响；天然沸石岩粉用于喷射混凝土，比粉煤灰和矿渣粉具有更高的火山灰活性，具有较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述喷射混凝土由水泥15％‑20％，硅灰3％‑4％，天然沸石岩粉2％‑3％，砂子40％‑50％，碎石25％‑35％，钢纤维0％‑2％，液体无碱速凝剂0.8％‑1.2％，聚羧酸高性能减水剂0.3％‑0.5％组成，所述百分数为重量百分数。

【技术特征摘要】
1.一种高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述喷射混凝土由水泥15％-20％，硅灰3％-4％，天然沸石岩粉2％-3％，砂子40％-50％，碎石25％-35％，钢纤维0％-2％，液体无碱速凝剂0.8％-1.2％，聚羧酸高性能减水剂0.3％-0.5％组成，所述百分数为重量百分数。2.如权利要求1所述的高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述水泥为P·O42.5级硅酸盐水泥。3.如权利要求1所述的高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述硅灰的掺量为水泥质量的15％-20％。4.如权利要求1所述的高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述天然沸石岩粉为Ⅰ级沸石岩粉。5.如权利要求1所述的高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述钢纤维为25mm钢纤维。6.如权利要求1所述的高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述砂子的平均粒径为4.75mm以下。7.如权利要求1所述的高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述碎石的平均粒径为4.75mm-15mm。8.如权利要求1所述的高强度低回弹率喷射混凝土，其特征在于：所述液体无碱速凝剂为硫酸铝类液体无碱速凝剂。9.权利要求1-8中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祖琦，宋普涛，王巧，周永祥，王旭宏，吕涛，夏京亮，王晶，高超，
申请(专利权)人：中国建筑科学研究院，建研建材有限公司，中国核电工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11