一种低回弹率湿喷混凝土及其配合比设计方法技术

本发明专利技术属于混凝土材料技术领域，具体涉及一种低回弹率湿喷混凝土及其配合比设计方法。本发明专利技术的低回弹率湿喷混凝土的组分包括胶凝材料、骨料和水，水胶比为0.35

【技术实现步骤摘要】
一种低回弹率湿喷混凝土及其配合比设计方法


[0001]本专利技术属于混凝土材料
，具体涉及一种低回弹率湿喷混凝土及其配合比设计方法。

技术介绍

[0002]随着国内公路、铁路隧道、城市地铁及地下工程的迅速发展，喷射混凝土成为了这些工程建设中不可或缺的一部分。湿喷混凝土技术由于其施工时粉尘小、强度高等特点，被广泛应用于支护工程中。然而，由于湿喷混凝土配合比设计及湿喷操作工艺等原因，回弹率居高不下，造成了巨大的材料浪费和施工效率低下，同时对工程安全质量及自然环境造成了一定影响。
[0003]喷射混凝土的配合比设计直接决定了其拌合物性能。较强的黏聚力和保持射流连续性能够降低湿喷混凝土回弹率，因此可泵性和黏聚性成为了喷射混凝土拌合物性能中至关重要的指标。
[0004]目前的湿喷混凝土配合比设计方法中，胶凝材料用量和砂率等关键数据均以经验数据为基础，并以强度、坍落度等指标来检验混凝土配合比的适用性。然而，这种方法未能从根本原理上科学地设计混凝土配合比。湿喷混凝土是一种细石混凝土，而常规的坍落度测试指标难以准确表征其工作性能。此外，室内试验也不能很好地表征湿喷混凝土的可泵性能和回弹性能。混凝土黏度过大时泵送困难，而黏度过小时则容易造成回弹。
[0005]因此，需要提出一种针对上述问题的改进技术方案。该方案应当包括科学的混凝土配合比设计方法，能够从根本原理上提高混凝土拌合物的可泵性和黏聚性，从而降低回弹率，减少材料浪费，提高施工效率，同时也能够保证工程安全质量和自然环境的保护。

技术实现思路
<br/>[0006]本专利技术的目的在于提供一种低回弹率湿喷混凝土及其配合比设计方法，以有助于解决或改善湿喷混凝土可泵性差或回弹率过大的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种低回弹率湿喷混凝土，所述低回弹率湿喷混凝土的组分包括胶凝材料、骨料和水，水胶比为0.35
‑
0.40；所述骨料的全级配紧密空隙率为A，所述低回弹率湿喷混凝土的浆体体积比为B，1.05≤B/A≤1.10。
[0008]优选地，所述胶凝材料包括水泥和/或粉煤灰；所述低回弹率湿喷混凝土的组分还包括外加剂和/或回弹抑制剂；所述外加剂包括减水剂和/或速凝剂。
[0009]优选地，所述胶凝材料用量根据骨料级配、骨料全级配紧密空隙率A以及B/A取值范围计算得到：
[0010][0011]其中，水泥用量＝胶凝材料总量
×
(1
‑
P1)；
[0012]粉煤灰＝胶凝材料总量
×
P1；
[0013]上式中，P1为胶凝材料中粉煤灰的质量百分数；ρ
p1
为粉煤灰的表观密度，单位为千克每立方米；ρ
c
为水泥的表观密度，单位为千克每立方米。
[0014]优选地，所述粉煤灰的掺量为胶凝材料总量10％
‑
20％，所述回弹抑制剂的掺量为5％，所述减水剂的掺量为0.8％
‑
1.2％。
[0015]优选地，所述回弹抑制剂包括组分X、组分Y和水；所述组分X为纳米碳酸钙；所述组分Y为聚苯乙烯丁二烯共聚物乳液；所述组分X、组分Y和水的质量比为3:1:7。
[0016]优选地，所述减水剂的减水率≥25％，含气量≤6.0％；所述减水剂为聚羧酸减水剂。
[0017]优选地，所述速凝剂的用量为胶凝材料的2％
‑
9％；所述速凝剂为无碱速凝剂。
[0018]优选地，所述骨料包括粗骨料和细骨料，所述粗骨料为碎石，所述细骨料为河沙或机制砂；所述碎石的粒径≤16mm。
[0019]优选地，所述低回弹率湿喷混凝土的组分包括所述回弹抑制剂，所述低回弹率湿喷混凝土的入泵坍落度为210
‑
230mm，倒坍落度排空时间为4
‑
10s，且混凝土倒排时呈连续流体状；或，所述低回弹率湿喷混凝土的组分不包括所述回弹抑制剂，所述低回弹率湿喷混凝土的入泵坍落度为160
‑
200mm，倒坍落度排空时间为4
‑
10s，且混凝土倒排时呈连续流体状。
[0020]本专利技术还提供了一种低回弹喷射混凝土配合比设计方法，其采用下述技术方案：一种低回弹喷射混凝土配合比设计方法，包括下述步骤：(1)至少以坍落度和倒坍落度排空时间为控制指标，进行配比物料组分的设计；(2)通过骨料全级配颗粒分析法和最小紧密空隙率指标确定合理砂率；(3)以浆体体积比与骨料的全级配紧密空隙率的比值作为浆集比调整的依据；(4)掺入回弹抑制剂；(5)确定合适水胶比。
[0021]有益效果：
[0022]本专利技术所提供的低回弹率湿喷混凝土具有许多优点，如良好的工作性能、低回弹率、适用性强等，适用于各种不同类型的材料。此外，本专利技术的低回弹率湿喷混凝土具有良好的可泵送性和黏聚性能(以坍落度和倒坍落度排空时间指标表征湿喷混凝土的可泵送性)，可保证喷射射流的连续性，从而降低湿喷混凝土的回弹率。
附图说明
[0023]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：
[0024]图1为本专利技术一种实施例提供的低回弹率湿喷混凝土用于不同方向喷射施工时结构示意图；
[0025]图2为Fuller理论曲线；
[0026]图3为全级配紧密空隙率曲线。
[0027]附图标记：
[0028]1‑
拱部；2
‑
边墙；3
‑
拱底。
具体实施方式
[0029]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，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，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所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]下面将结合实施例来详细说明本专利技术。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0031]本专利技术针对目前湿喷混凝土存在的可泵性差或回弹率大的问题，提供一种低回弹率湿喷混凝土。本专利技术实施例的低回弹率湿喷混凝土的组分包括胶凝材料、骨料和水，水胶比(水与胶凝材料的质量比)为0.35
‑
0.40(例如，0.35、0.36、0.37、0.38、0.39或0.40)；骨料的全级配紧密空隙率为A，低回弹率湿喷混凝土的浆体体积为B，1.05≤B/A≤1.10(例如，B/A为1.05、1.055、1.06、1.065、1.07、1.075、1.08、1.085、1.09、1.095或1.10)。
[0032]本专利技术旨在通过使B/A(浆体体积比/全级配紧密空隙率)≥1.05，以提高湿喷混凝土的可泵送性，并减小其回弹率。本专利技术所提供的低回弹率湿喷混凝土具有许多优点，如良好的工作性能、低回弹率、适用性强等，适用于各种不同类型的材料。此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低回弹率湿喷混凝土，其特征在于，所述低回弹率湿喷混凝土的组分包括胶凝材料、骨料和水，水胶比为0.35
‑
0.40；所述骨料的全级配紧密空隙率为A，所述低回弹率湿喷混凝土的浆体体积比为B，1.05≤B/A≤1.10。2.根据权利要求1所述的低回弹率湿喷混凝土，其特征在于，所述胶凝材料包括水泥和/或粉煤灰；所述低回弹率湿喷混凝土的组分还包括外加剂和/或回弹抑制剂；所述外加剂包括减水剂和/或速凝剂。3.根据权利要求2所述的低回弹率湿喷混凝土，其特征在于，所述胶凝材料用量根据骨料级配、骨料全级配紧密空隙率A以及B/A取值范围计算得到：其中，水泥用量＝胶凝材料总量
×
(1
‑
P1)；粉煤灰＝胶凝材料总量
×
P1；上式中，P1为胶凝材料中粉煤灰的质量百分数；ρ
p1
为粉煤灰的表观密度，单位为千克每立方米；ρ
c
为水泥的表观密度，单位为千克每立方米。4.根据权利要求2所述的低回弹率湿喷混凝土，其特征在于，所述粉煤灰的掺量为胶凝材料总量10％
‑
20％，所述回弹抑制剂的掺量为5％，所述减水剂的掺量为0.8％
‑
1.2％。5.根据权利要求2所述的低回弹率湿喷混凝土，其特征在于，所述回弹抑制剂包括组分X、组分Y和水；所述组分X为纳米碳酸钙；所述组分Y为聚苯乙烯丁二烯共聚物乳液；所述组分X、组分Y和水的质量比为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海波，纪纯杰，王好明，汪志勇，郭仲杰，欧尔才，季胜，解畅，刘卫，姚大闯，王勇，
申请(专利权)人：中铁四局集团第七工程有限公司，
类型：发明
国别省市：