一种增强致密防腐型喷射混凝土制造技术

本发明专利技术涉及高性能混凝土领域，公开了一种增强致密防腐型喷射混凝土，包括按重量份数计的如下成分：水泥300‑400份、增强掺合料100‑150份、砂800‑900份、碎石750‑850份、减水剂5‑10份、引气剂1‑5份、防腐剂50‑70份、速凝剂20‑40份、水100‑150份；所述增强掺合料包括：硅灰20‑30份、粉煤灰20‑30份、改性纳米材料10‑20份、纳米碳纤维5‑10份。本发明专利技术提供的喷射混凝土具有更好的防渗性、抗裂性、致密性和耐久性，同时与岩石之间的粘结性更好，早期强度更高，能达到安全快速支护的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种增强致密防腐型喷射混凝土
本专利技术涉及高性能混凝土
，具体而言，涉及一种增强致密防腐型喷射混凝土。
技术介绍
高盐岩地层包括高氯盐地层和高硫酸盐地层，高氯盐地层由于NaCl含量极高，甚至可高达到80％，纯度较高，其具有强溶解性、强腐蚀性和膨胀性三大特点。在高盐岩底层进行铁路隧道施工时，会存在以下问题：(1)钢结构混凝土内的钢筋容易与NaCl溶液中的Cl-发生反应，产生钢筋锈蚀，减弱钢筋性能，且产生的铁锈物质体积较原钢筋体积增大，将进一步扩展砼的裂纹；(2)NaCl溶液渗透到混凝土裂纹中可能会重结晶也产生体积膨胀，同样会加剧砼结构的开裂；(3)盐岩地层不断溶解，使得隧道结构受力发生变化，特别是引起基础下沉变形。这些有害效应将导致钢筋砼结构的严重破坏，如果地下水不断地排出或存在频繁的干湿交替环境中，还会加剧破坏进程，最终结构危及行车的安全。因此，防止高盐岩底层地下水活动，避免含盐地下水进入结构中破坏结构性能，是这类铁路隧道施工要把握的关键。喷射混凝土是用压力喷枪喷涂灌筑细石混凝土的施工法，常用于灌注隧道内衬、墙壁、天棚等薄壁结构或其他结构的衬里以及钢结构的保护层，喷射混凝土是将预先配好的水泥、砂、石子、水和一定数量的外加剂装入喷射机，利用高压空气将其送到喷头和速凝剂混合后，以很高的速度喷向岩石或混凝土表面而形成。铁路隧道施工过程中，喷射混凝土是面接触围岩的最佳支护措施，同时也是除灌浆止水外，阻挡地下水的第二防线，而且，由于初支喷射混凝土紧跟掌子面，会受爆破影响产生微裂纹，对其抗渗性能有较大影响。因此，对高盐岩隧道施工用喷射混凝土的性能要求除了要有较好的流动性、较高的早期强度等性能外，还应该具有良好的抗渗性和抗裂性，以避免含盐地下水进入结构中破坏结构性能，甚至影响后期施工。
技术实现思路
针对现有技术中上述的不足，本专利技术的目的在于提供一种增强致密防腐型喷射混凝土，其能保证喷射混凝土流动性好，早期强度高的条件下，提高喷射混凝土的致密性和防腐性，从而增加其抗渗性及抗裂性，防止地下水的渗透对结构性能以及后期施工的影响。为了达到上述目的，本专利技术采用的解决方案是：一种增强致密防腐型喷射混凝土，包括按重量份数计的如下成分：水泥300-400份、增强掺合料100-150份、砂800-900份、碎石750-850份、减水剂5-10份、引气剂1-5份、防腐剂50-70份、速凝剂20-40份、水100-150份；所述增强掺合料包括：硅灰20-30份、粉煤灰20-30份、、改性纳米材料10-20份、纳米碳纤维5-10份；所述改性纳米材料包括改性纳米CaCO3和改性纳米TiO2。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提供的喷射混凝土，在传统混凝土的基础上引入增强掺合料，主要引入纳米碳纤维和改性纳米材料；这些纳米材料具有极小的尺寸，可以快速填充在混凝土的缝隙间，增加浆体材料的堆积密度，减少空隙率，使混凝土更加密实，缓解混凝土早期的氯离子渗透，有效的提高了混凝土的抗渗性。2.本专利技术的喷射混凝土中引入的纳米碳纤维，在混凝土的水化产物中纵横交织，相互搭接成立体网状结构，能够提高混凝土的整体性；而且纳米碳纤维分布在C-S-H凝胶中，纤维单丝被C-S-H凝胶颗粒包裹，起到了分子链的作用，增强了凝胶体的韧性和整体性，从而提高了混凝土的抗裂性；除此之外，纳米碳纤维还可以对混凝土内部的微空隙、微裂缝起到桥接作用，有效阻止了微裂缝的进一步发展，进一步促进了混凝土的抗裂性能。3.本专利技术创新性的对纳米TiO2和纳米CaCO3进行了改性，在与水拌合的过程中可有效避免纳米TiO2和纳米CaCO3与大量水分子结合，使水泥水化程度更彻底，提高混凝土抗压强度和弹性模量，大大提高了其耐候性和分散性；同时改性后的纳米材料在与基体共混时分散更均匀，更好的增加混凝土结构的致密性，从而更好的抗氯离子扩散及抗氯盐及硫酸盐侵蚀，提高了喷射混凝土的致密性，从而提高了混凝土的抗渗性能及防腐性能。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术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。下面对本专利技术实施例提供的一种增强致密防腐型喷射混凝土进行具体说明。一种增强致密防腐型喷射混凝土，包括按重量份数计的如下成分：水泥300-400份、增强掺合料100-150份、砂800-900份、碎石750-850份、减水剂5-10份、引气剂1-5份、防腐剂50-70份、速凝剂20-40份、水100-150份；所述增强掺合料包括：硅灰20-30份、粉煤灰20-30份、改性纳米材料10-20份、纳米碳纤维5-10份；所述改性纳米材料包括改性纳米CaCO3和改性纳米TiO2，改性纳米CaCO3：改性纳米TiO2＝1:0.5～2。作为优选的，上述增强致密防腐型喷射混凝土，包括按重量份数计的如下成分：水泥350-400份、增强掺合料100-130份、砂800-850份、碎石750-800份、减水剂7-10份、引气剂1-3份、防腐剂50-60份、速凝剂20-30份、水100-130份；所述增强掺合料包括：硅灰20-25份、粉煤灰20-25份、改性纳米材料10-15份、纳米碳纤维7-10份；所述改性纳米材料包括改性纳米CaCO3和改性纳米TiO2，改性纳米CaCO3：改性纳米TiO2＝1:1～1.2。硅灰和粉煤灰由于粒径较小，可填充混凝土内部孔隙，导致混凝土大孔孔径降低，进一步提高混凝土强度和致密性，特别是在氯盐污染侵蚀、硫酸盐侵蚀、高湿度等恶劣环境下，可使喷射混凝土的耐久性提高一倍甚至数倍，能有效抑制碱骨料反应，降低喷射混凝土的回弹率；同时，随着粉煤灰和硅灰掺量增大，浆体内部孔结构逐渐被细化，孔隙曲折度增加，渗透性降低，提高混凝土抗渗能力，但粉煤灰的活性一般需要一个月或更长时间的激发，这就为喷射混凝土后期(28d以后)强度的持续增长“储备能量”。本专利技术创新性的在混凝土中引入纳米碳纤维，因纳米碳纤维颗粒具有很高的表面活性，掺入混凝土中可以加速水泥的水化，从而使喷射混凝土快速凝结，提高早期强度，实现对岩石的初期支护；并且由于纳米碳纤维的晶核作用和吸附作用，水化产物逐渐形成了以纳米颗粒为核心的网状结构，这种结构有利于提高混凝土的力学性能；同时抑制了大晶体的形成，降低了晶体的取向程度，从而改善水泥石与骨料的界面结构，进一步提高其与水泥、骨料的粘结强度，提高混凝土的抗压强度，有利于前期的支护防护。同时，纳米碳纤维的分子链作用加强体系中组分之间的联系，增强了混凝土的整体性，进而提高混凝土的强度，随着混凝土在外界作用力下不断发生破坏，微裂缝逐渐扩展，纳米碳纤维在裂缝发展过程中受到的拉应力逐渐增大，最终挣脱水泥浆体的束缚，消耗掉部分断裂破坏力，从而对混凝土微裂缝起到的抑制作用。纳米CaCO3及纳米TiO2颗粒微细，在纳米碳纤维加速水泥水化的过程中，促进了纳米CaCO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强致密防腐型喷射混凝土，其特征在于，包括按重量份数计的如下成分：/n水泥300-400份、增强掺合料100-150份、砂800-900份、碎石750-850份、减水剂5-10份、引气剂1-5份、防腐剂50-70份、速凝剂20-40份、水100-150份；/n所述增强掺合料包括：硅灰20-30份、粉煤灰20-30份、改性纳米材料10-20份、纳米碳纤维5-10份；/n所述改性纳米材料包括改性纳米CaCO

【技术特征摘要】
1.一种增强致密防腐型喷射混凝土，其特征在于，包括按重量份数计的如下成分：
水泥300-400份、增强掺合料100-150份、砂800-900份、碎石750-850份、减水剂5-10份、引气剂1-5份、防腐剂50-70份、速凝剂20-40份、水100-150份；
所述增强掺合料包括：硅灰20-30份、粉煤灰20-30份、改性纳米材料10-20份、纳米碳纤维5-10份；
所述改性纳米材料包括改性纳米CaCO3和改性纳米TiO2。


2.根据权利要求1所述的增强致密防腐型喷射混凝土，其特征在于，包括按重量份数计的如下成分：
水泥350-400份、增强掺合料100-130份、砂800-850份、碎石750-800份、减水剂7-10份、引气剂1-3份、防腐剂50-60份、速凝剂20-30份、水100-130份；
所述增强掺合料包括：硅灰20-25份、粉煤灰20-25份、改性纳米材料10-15份、纳米碳纤维7-10份；
所述改性纳米材料包括改性纳米CaCO3和改性纳米TiO2。


3.根据权利要求1或2所述的增强致密防腐型喷射混凝土，其特征在于，所述改性纳米材料包括如下重量比例的组分：改性纳米CaCO3：改性纳米TiO2＝1:0.5～2。


4.根据权利要求3所述的增强致密防腐型喷射混凝土，其特征在于，所述改性纳米材料的改性方法包括如下步骤：(a)对纳米材料进行无机改性；(b)对步骤(a)改性后的纳米材料进行有机改性，所述纳米材料为纳米CaCO3或纳米TiO...

【专利技术属性】
技术研发人员：向敏，刘世杰，李享涛，李忠，袁善文，白小可，李锋刚，孙涛，周杰，杨经伟，李康，刘志韬，
申请(专利权)人：中铁二局第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51