一种用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂及隧道喷射混凝土制造技术

本发明专利技术公开了一种用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂及隧道喷射混凝土，属于隧道施工领域。本发明专利技术的用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂，能够有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。本发明专利技术的缓释型固钙剂的隧道喷射混凝土，不仅在前期有较好的渗流防结晶作用，后续的渗流过程会使得更多的固钙剂发挥作用，喷射混凝土更加致密，起到抵抗长期渗流结晶的目的，对富水隧道，尤其是具有侵蚀性地下水的富水隧道，可以有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。渗流结晶问题。渗流结晶问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂及隧道喷射混凝土


[0001]本专利技术属于隧道施工领域，尤其是一种用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂及隧道喷射混凝土。

技术介绍

[0002]随着高速公路建设突飞猛进式的发展，随之而来的隧道渗漏水等病害也不断增多，其中隧道排水系统结晶堵塞问题越来越突出。在富含地下水地区，喷射混凝土由于钙溶出作用且不断受到各种侵蚀性的地下水侵蚀，地下水易渗透喷射混凝土侵入隧道内部，影响隧道结构耐久性及施工进程。在喷射混凝土中凝胶材料不断水化生成氢氧化钙、水化硅酸钙等水化产物，当富含侵蚀性离子的地下水不断穿过混凝土内部时，水泥水化产物被溶蚀带出，随侵蚀液流入隧道排水系统内，进而加速排水系统发生结晶堵塞，该过程称为隧道喷射混凝土“钙溶蚀结晶”现象。
[0003]公路隧道目前常用复合式衬砌形式，即初期支护+二次衬砌形式，为了保证二次衬砌的使用性能和耐久性，需在二次衬砌和初期支护之间增设防水板和排水系统，二次衬砌和初期支护之间的防水板和排水系统，为地下水的输送排放提供了空间，地下水经过环向排水管，顺着防水板达到纵
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横向排水管，最终从隧道侧沟或中央排水沟排出隧道，这一排水方式解除了隧道衬砌的压力，尽可能确保二次衬砌免遭地下水的侵蚀，减少隧道的渗漏水。但复合式衬砌也导致了一定的问题，尤其是对于初期支护和隧道排水管，地下水长期在初期支护混凝土中的渗流，一方面会使初期支护喷射混凝土中的有效成分逐渐流失，最终失去强度；另一方面，被带出的初期支护中的有效成分或地下水中的泥沙等会沉淀在排水管内，久而久之堵塞排水管。一旦排水系统发生堵塞，致使衬砌背后的地下水不能及时排走，进而以压力的形式作用于支护结构外侧与路面底部，使得衬砌与路面承受了额外的附加水压，导致大量隧道建成后短时间就出现了衬砌开裂、渗漏水及路面冒水等病害现象，严重危及隧道营运安全。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂及隧道喷射混凝土。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂，由以下方法制备得到：
[0007]1)以重量份数计，将20
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40份碳酸锂、15
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30份氢氧化铝、10
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20份硅酸铝粉、5
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10份纳米二氧化硅和5
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10份纳米碳酸钙进行球磨，得到混合粉料；
[0008]2)将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入硬脂酸、甲基丙烯酸或/或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；
[0009]3)将所述包覆式混合料进行干燥，得到包覆结构聚合粉末。
[0010]进一步的，在步骤1)中，所述氢氧化铝的粒径为0.5～2μm；
[0011]所述硅酸铝粉，粒径为200～300μm；
[0012]在步骤1)中，所述纳米二氧化硅的粒径为15
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20nm，比表面积为≥150m2/g。
[0013]进一步的，在步骤1)中，所述纳米碳酸钙的平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m2/g。
[0014]进一步的，在步骤2)中加入的硬脂酸、甲基丙烯酸或/或氨基磺酸的总体质量为混合粉料质量的3％～5％。
[0015]进一步的，步骤1)的球磨具体为：
[0016]将原料高速分散混合后加入球磨机中，再加入Al2O3磨球，在300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，制得混合粉料。
[0017]进一步的，Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15):1。
[0018]进一步的，步骤3)的干燥方式为：
[0019]在旋转蒸发器中干燥3～5h。
[0020]一种隧道喷射混凝土，以重量份数计，包括以下组分：
[0021]普通硅酸盐水泥420份，水216份，细骨料813份，粗骨料803份，粉煤灰30份，速凝剂18份，减水剂4.6份，权利要求1
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6任一项所述的缓释型固钙剂10份。
[0022]进一步的，所述细骨料为机制砂，细度模数为2.6；
[0023]所述粗骨料为粒径为5～8mm的碎石；
[0024]所述速凝剂为无碱液体速凝剂；
[0025]所述减水剂为粉末聚羧酸减水剂。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0027]本专利技术的用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂，能够有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。
[0028]本专利技术的隧道喷射混凝土，掺加了缓释型固钙剂的喷射混凝土，7d平均抗压强度可达38.57MPa，28d平均抗压强度可达到53.70MPa，7d平均抗拉强度可达2.70MPa，28d平均抗拉强度可达到3.54MPa，与围岩的粘结强度可达到3.20MPa以上。掺加缓释型固钙剂后的喷射混凝土具有低孔隙率、高致密性的特点，抗渗性能好，对地下水对衬砌的侵蚀有良好的抵制效果，对隧道安全运营提供了富裕的安全储备。本专利技术的缓释型固钙剂的隧道喷射混凝土，不仅在前期有较好的渗流防结晶作用，后续的渗流过程会使得更多的固钙剂发挥作用，喷射混凝土更加致密，起到抵抗长期渗流结晶的目的，对富水隧道，尤其是具有侵蚀性地下水的富水隧道，可以有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题，进一步保障隧道结构安全和防排水系统的通畅运行。与普通混凝土相比，添加有缓释型固钙剂的喷射混凝土施工性能好，喷射速度快、回弹量小，与普通混凝土相比，本专利技术的喷射混凝土可以节约1/3的喷射时间。
附图说明
[0029]图1为实施例1～4和对比例1钙离子浓度变化；
[0030]图2为实施例3缓释型固钙剂的电镜扫描图；
[0031]图3为实施例3渗流150d后混凝土电镜扫描图。
具体实施方式
[0032]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0033]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂，其特征在于，由以下方法制备得到：1)以重量份数计，将20
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40份碳酸锂、15
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30份氢氧化铝、10
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20份硅酸铝粉、5
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10份纳米二氧化硅和5
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10份纳米碳酸钙进行球磨，得到混合粉料；2)将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入硬脂酸、甲基丙烯酸或/或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；3)将所述包覆式混合料进行干燥，得到包覆结构聚合粉末。2.根据权利要求1所述的用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂，其特征在于，在步骤1)中，所述氢氧化铝的粒径为0.5～2μm；所述硅酸铝粉，粒径为200～300μm；在步骤1)中，所述纳米二氧化硅的粒径为15
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20nm，比表面积为≥150m2/g。3.根据权利要求1所述的用于隧道喷射混凝土缓释型固钙剂，其特征在于，在步骤1)中，所述纳米碳酸钙的平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m2/g。4.根据权利要求1所述的用于隧道...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶飞，张海宝，田崇明，张俊元，姜寅，曾二龙，同月苹，张亚明，李永健，王坚，韩兴博，宋桂锋，王庆龙，
申请(专利权)人：西安斯派新材料科技有限公司云南腊满高速公路有限公司，
类型：发明
国别省市：