一种大断面隧道用衬砌混凝土及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大断面隧道用衬砌混凝土及其制备方法，属于建筑材料技术领域。所述衬砌混凝土包括以下重量份数的各组分：水泥300～400份、粉煤灰40～50份、矿粉40～70份、细骨料600～650份、粗骨料1050～1150份、水150～200份、减水剂7～11份、引气剂5～10份；所述减水剂包括以下重量份数的各原料：聚醚大单体100份、不饱和羧酸单体5～7份、3,4

【技术实现步骤摘要】
一种大断面隧道用衬砌混凝土及其制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，具体涉及一种大断面隧道用衬砌混凝土及其制备方法。

技术介绍

[0002]圆形隧道大多数采用全圆针梁台车进行混凝土衬砌，因其具有混凝土浇筑施工快捷、全断面一次成型和效率高成本低等优点受到广泛应用。但是，在实际应用过程中也存在一些问题，如：进行隧道底部混凝土衬砌时，由于针梁台车的钢模板位于混凝土的上方，而气泡是从下往上移动，当气泡移动至混凝土的顶部时，由于钢模板的遮挡导致气泡无法顺利排出，进而导致混凝土出现蜂窝麻面、气孔、水泡(如图1所示)等问题；此外，浇筑停歇一段时间后，混凝土表面有泌水现象，泌水造成混凝土表面出现水泡、起皮、水纹(如图2所示)等缺陷；影响混凝土的表面光滑度，导致混凝土的外观质量较差，不满足混凝土实体质量和表面平整度要求。在实际施工中一般采取加密台车底部工作窗口，加强振捣过程控制等方法进行改进；如中国专利CN114033436A公开了一种全圆针梁衬砌台车及其施工方法，将目前全圆针梁衬砌台车的底部模板采用覆盖面积极小的滑动模板取代，整个隧道底部衬砌过程中除滑动模板覆盖面外其余隧道底部处于敞开状态，在滑动模板纵向两侧均可进行振捣作业，且因滑动模板面积小，其覆盖下混凝土也在有效振捣区内；边模、侧模及顶模部分与水平面几乎垂直，浇注空间上方敞开，有利于振捣时插入振捣棒施工，所以整个施工过程，振捣、排气无死角，混凝土密实强度高。但是该衬砌台车只能在一定程度上加速排气，无法完全消除底部气泡，也无法解决混凝土泌水现象，而且需要改变针梁台车的结构，操作相对较为复杂。
[0003]因此，亟需提供一种大断面隧道用衬砌混凝土，通过优化材料的配合比，解决现有技术中采用针梁台车进行隧道混凝土衬砌时，底部混凝土易出现蜂窝麻面、气孔、水泡的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对以上现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种大断面隧道用衬砌混凝土，所述混凝土的泌水率低，同时流动性好，坍落度1h不损失，有利于气泡的排出，可解决现有技术中隧道衬砌混凝土出现泌水、蜂窝麻面、气孔、水泡的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的具体技术方案如下：
[0006]一种大断面隧道用衬砌混凝土，包括以下重量份数的各组分：水泥300～400份、粉煤灰40～50份、矿粉40～70份、细骨料600～650份、粗骨料1050～1150份、水150～200份、减水剂7～11份、引气剂5～10份；
[0007]所述减水剂包括以下重量份数的各原料：聚醚大单体100份、不饱和羧酸单体5～7份、3,4
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二羟基苯甲酸甲酯4～6份、不饱和酰胺2～4份、氧化剂1.0～2.0份、还原剂0.5～1.0份、链转移剂0.5～1.5份、去离子水300～350份。
[0008]本专利技术采用聚醚大单体、不饱和羧酸、3,4
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二羟基苯甲酸甲酯和不饱和酰胺为原料制备减水剂，并将得到的减水剂加入混凝土中。利用3,4
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二羟基苯甲酸甲酯中羟基的亲水性、酰胺基的高吸水性，吸附固定游离水，减少游离水的释放，起到保水、增稠作用；同时3,4
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二羟基苯甲酸甲酯的空间位阻可以提高减水剂在混凝土中的分散性；通过采用上述技术方案，可有效改善混凝土的流动性和保坍性能，改善混凝土的泌水现象，使得到的混凝土具有泌水率低，流动性优异，坍落度经时损失低的特点，有利于混凝土中气泡的排出。同时引气剂引入适量有益小气泡，利用小气泡的滚珠效应，减小骨料之间的摩擦力，提高混凝土的流动性；本专利技术的混凝土非常适合采用针梁台车衬砌施工，可有效避免现有技术中采用针梁台车对隧道进行衬砌时混凝土出现泌水、蜂窝麻面、气孔、水泡的问题。
[0009]优选的，所述减水剂的制备方法包括以下步骤：
[0010]S1.将不饱和羧酸单体和3,4
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二羟基苯甲酸甲酯溶于N,N
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二甲基乙酰胺中，然后加碱调节溶液的pH值至9～10，在80～90℃下反应5～8h，经干燥后得到中间体；
[0011]S2.将步骤S1得到的中间体溶于去离子水中，得到溶液A；将不饱和酰胺溶于去离子水中，得到溶液B；将还原剂和链转移剂溶于去离子水中，得到溶液C；
[0012]S3.将聚醚大单体溶于剩余的去离子水中，然后加入氧化剂，搅拌均匀，然后依次滴加溶液A和溶液B，在滴加溶液A和溶液B的同时滴加溶液C，滴加完成后在40～60℃下反应2～3h，最后加水稀释至固含量为30～70％，即得到所述减水剂。
[0013]本专利技术通过先将不饱和羧酸单体与3,4
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二羟基苯甲酸甲酯在碱性条件下发生反应得到中间体，再利用中间体为原料制备减水剂，可以提高减水剂的抗泌水效果。
[0014]优选的，所述粗骨料包含5～10mm和10～20mm两种粒径碎石，粒径为5～10mm的碎石与粒径为10～20mm的碎石的重量比为1:(2～3)。本专利技术的粗骨料的最大粒径为20mm，并且采用5～10mm和10～20mm两种连续级配的碎石，通过优化混凝土配合比，可以提高混凝土的流动性，减少混凝土泌水。
[0015]优选的，所述引气剂为脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、松香酸钠中的至少一种。
[0016]优选的，所述聚醚大单体为异戊烯醇聚氧乙烯醚或乙二醇单乙烯基乙二醇醚。
[0017]优选的，所述不饱和羧酸单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸酐、富马酸中的至少一种。
[0018]优选的，所述不饱和酰胺包括丙烯酰胺、2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸或N
‑
羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。
[0019]优选的，所述氧化剂包括过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠中的至少一种；所述还原剂包括抗坏血酸、亚硫酸氢盐、硫代硫酸盐中的至少一种；所述链转移剂为巯基丙酸或巯基乙酸。
[0020]优选的，所述聚醚大单体的重均分子量为3000～5000。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供所述大断面隧道用衬砌混凝土的制备方法，包括以下步骤：
[0022]P1.按重量份数称取各组分；
[0023]P2.将细骨料和粗骨料干拌均匀，然后加入水泥、粉煤灰、矿粉继续干拌均匀，再加入减水剂、引气剂和水，即得到所述大断面隧道用衬砌混凝土。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：
[0025]本专利技术的衬砌混凝土流动性良好，坍落度大于200mm，并且坍落度1h内无损失，泌水率低于1.5％，非常适合采用针梁台车衬砌施工，可有效避免现有技术中采用针梁台车对隧道进行衬砌时混凝土出现泌水、蜂窝麻面、气孔、水泡的问题。
附图说明
[0026]图1为现有混凝土表面出现水泡的示意图；
[0027]图2为现有混凝土表面出现水纹的示意图。
具体实施方式
[0028]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大断面隧道用衬砌混凝土，其特征在于，包括以下重量份数的各组分：水泥300～400份、粉煤灰40～50份、矿粉40～70份、细骨料600～650份、粗骨料1050～1150份、水150～200份、减水剂7～11份、引气剂5～10份；所述减水剂包括以下重量份数的各原料：聚醚大单体100份、不饱和羧酸单体5～7份、3,4
‑
二羟基苯甲酸甲酯4～6份、不饱和酰胺2～4份、氧化剂1.0～2.0份、还原剂0.5～1.0份、链转移剂0.5～1.5份、去离子水300～350份。2.根据权利要求1所述的一种大断面隧道用衬砌混凝土，其特征在于，所述减水剂的制备方法包括以下步骤：S1.将不饱和羧酸单体和3,4
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二羟基苯甲酸甲酯溶于N,N
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二甲基乙酰胺中，然后加碱调节溶液的pH值至9～10，在80～90℃下反应5～8h，经干燥后得到中间体；S2.将步骤S1得到的中间体溶于去离子水中，得到溶液A；将不饱和酰胺溶于去离子水中，得到溶液B；将还原剂和链转移剂溶于去离子水中，得到溶液C；S3.将聚醚大单体溶于剩余的去离子水中，然后加入氧化剂，搅拌均匀，然后依次滴加溶液A和溶液B，在滴加溶液A和溶液B的同时滴加溶液C，滴加完成后在40～60℃下反应2～3h，最后加水稀释至固含量为30～70％，即得到所述减水剂。3.根据权利要求1所述的一种大断面隧道用衬砌混凝土，其特征在于，所述粗骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家正，唐茂刚，周世华，夏勇，李明霞，张建峰，崔腾洲，刘肖军，赵恒，齐问坛，韩国君，钟富林，
申请(专利权)人：华电金沙江上游水电开发有限公司叶巴滩分公司，
类型：发明
国别省市：