【技术实现步骤摘要】
本专利技术技术属于建筑材料领域，具体涉及一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构及其制备方法。
技术介绍
1、隧道具有克服地形障碍、缩短空间距离及改善陆路交通工程运行质量等方面的优势。近年来，隧道开始逐渐向“深埋长大”的方向发展，伴随而来的高岩温现象日益突出。高岩温隧道，也可称为干热型隧道，洞内湿度较低，主要出现在地质构造良好处，由地质层的内热通过岩石传递到隧道表面，使隧道内部围岩温度较高。例如：位于川藏铁路拉林段的桑珠岭隧道，最高岩温高达89.9℃；新疆的齐热哈塔尔水电站引水隧洞，最高岩温高达100℃。喷射混凝土作为与隧道围岩直接接触的关键材料，一方面在高岩温与速凝剂的双重作用下，早期水化速率加快，快速生成大量无序搭接的水化产物，孔隙率增大，影响后期强度发展。另一方面，在干热环境下，混凝土失水状况严重，易引起收缩开裂，造成强度损失并影响耐久性。此外，喷射混凝土水泥用量较多，在干燥失水的环境下，水泥水化不充分，与围岩的粘结效果大幅下降，使得回弹量显著增大，增加施工成本并影响施工效率。喷射混凝土支护性能下降，必然会影响隧道整体结构的稳定性和服役寿命，存在极大的安全隐患。
2、专利号cn105218048a“一种高地温隧道高性能初次喷射混凝土及其制备方法”。所述制备方法中采用矿渣硅酸盐水泥和粉煤灰以减少水化热，补偿后期强度损失，但没有考虑到早期强度发展缓慢，易导致回弹量偏大，难以起到控制围岩变形的作用；采用铝酸钠速凝剂，碱含量高，对喷射混凝土的后期强度和耐久性产生不利影响，且发生碱集料反应的风险较高。
3、专利
4、专利号cn111205045b“隧道高地温干热环境专用喷射混凝土材料”。所述制备方法中掺入了一定钢纤维，钢纤维有利于提高喷射混凝土的抗裂性，但同时存在易堵管、施工性较差的缺陷。
5、目前相关专利均是围绕喷射混凝土自身材料组成进行改进，然而对于热害现象十分严重或围岩等级高的隧道而言，仅改善喷射混凝土的自身材料或配合比很难满足工程需求。
技术实现思路
1、针对喷射混凝土在高岩温环境下支护性能大幅下降且仅从喷射混凝土自身材料组成方面改进效果有限的问题，本专利技术提出一种设计更为合理、更适用于严重热害环境的喷射混凝土结构，以提升喷射混凝土耐热性能为主，辅以一定的隔热和养护措施，综合加强喷射混凝土在高岩温环境下的支护性能。
2、本专利技术采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，该喷射混凝土结构以围岩面为基底，依次包括快凝型保温隔热砂浆层、喷射混凝土层及乳液型养护剂层；
4、所述快凝型保温隔热砂浆层的厚度不超过10mm；
5、所述喷射混凝土层的厚度为150mm～200mm；
6、所述乳液型养护剂层的喷涂用量为3～5m2/kg。
7、本专利技术所述喷射混凝土层，其原料组分包括水泥、早高强掺合料、膨胀剂、细骨料、粗骨料、减水剂、速凝剂及水，每立方米喷射混凝土中各组分重量如下：
8、
9、减水剂掺量为胶凝材料重量的0.8％～1.5％，
10、速凝剂掺量为胶凝材料重量的6％～8％，
11、水胶比不大于0.45。
12、所述水泥由普通硅酸盐水泥和中热或低热水泥组成，其中普通硅酸盐水泥的质量份数为75％～85％，中热或低热水泥的质量份数为15％～25％。
13、所述早高强掺合料由矿物掺合料和早强剂组成，其中矿物掺合料的质量份数为90％～95％，早强剂的质量份数为5％～10％。
14、进一步地，所述矿物掺合料选自粉煤灰、矿渣粉、微硅粉、沸石粉、偏高岭土中任意两种或两种以上的混合物。
15、进一步地，所述早强剂选自硫酸钠、硫酸钙、硫酸锂、硫酸钾、硫酸镁、甲酸钙中任意一种。
16、所述膨胀剂选自氧化钙类、氧化镁类、硫铝酸钙类膨胀剂中任意一种。
17、所述细骨料选自天然河砂或机制砂中任意一种，细度模数为2.5～3.2。
18、所述粗骨料为5～10mm连续级配的天然碎石或利用隧道洞渣破碎加工而成的碎石。
19、所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率≥25％。
20、所述速凝剂为液体无碱速凝剂，在掺量为6％～8％时与所用水泥的适应性良好，满足初凝时间≤3min、终凝时间≤6min、1d抗压强度≥8mpa、28d抗压强度比≥90％。
21、本专利技术所述快凝型保温隔热砂浆层，其原材料组成和配合比与喷射混凝土层的区别在于无粗骨料，并将细骨料替换成保温隔热骨料，并辅以一定助剂；其中保温隔热骨料与喷射混凝土层中细骨料的用量相同。
22、进一步地，所述保温隔热骨料由玻化微珠、膨胀珍珠岩和陶粒组成，其中玻化微珠的质量份数为15％～25％、膨胀珍珠岩的质量份数为20％～35％，陶粒的质量份数为40％～65％。
23、进一步地，玻化微珠选自表面膨胀玻化的松脂岩，膨胀珍珠岩粒径为 2～3mm；陶粒粒径为2～4mm，堆积密度小于300kg/m3。
24、进一步地，所述其他助剂包括引气剂和保水剂。
25、更进一步地，所述引气剂选自松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸类、脂肪醇磺酸盐类中任意一种，其掺量为快凝型保温隔热砂浆层中胶凝材料重量的 0.01％～0.02％。
26、更进一步地，所述保水剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵中任意一种，其掺量为快凝型保温隔热砂浆层中胶凝材料重量的 0.5％～2.0％。
27、本专利技术所述乳液型养护剂层为乳液型养护剂喷涂形成，喷涂用量为 3～5m2/kg；所述乳液型养护剂可选用市售保水率≥80％的混凝土养护剂。
28、本专利技术还提供了上述适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构的制备方法，具体包括以下步骤：
29、(1)喷射施工前对受喷围岩面采用压力水雾进行预先润湿，清除岩面的松石、浮渣和灰尘；
30、(2)按上述原材料和配合比制备快凝型保温隔热砂浆，在围岩表面喷射快凝型保温隔热砂浆，待其凝结后形成一层厚度不超过10mm的快凝型保温隔热砂浆层；
31、(3)按上述原材料和配合比制备喷射混凝土，并在步骤(2)得到的快凝型保温隔热砂浆层表面完成喷射，喷射时需注意控制速凝剂掺量、单层喷射厚度、单点喷射时间、喷射角度、喷射距离及喷射风压等施工工艺；
32、(4)待喷射混凝土凝结后形成厚度为150mm～200mm的喷射混凝土层，之后立即使用普通喷雾器或低压喷涂设备，距混凝土表面20cm～30cm处喷涂乳液型养护剂形成乳液型养护剂层，若无喷涂设备也可采用刷涂方式；最终形成本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述喷射混凝土结构以围岩面为基底，依次包括快凝型保温隔热砂浆层、喷射混凝土层及乳液型养护剂层；
2.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述矿物掺合料选自粉煤灰、矿渣粉、微硅粉、沸石粉、偏高岭土中任意两种或两种以上的混合物；
3.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述膨胀剂选自氧化钙类、氧化镁类、硫铝酸钙类膨胀剂中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述细骨料选自天然河砂或机制砂中任意一种，细度模数为2.5～3.2；
5.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率≥25％；
6.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述保温隔热骨料由玻化微珠、膨胀珍珠岩和陶粒组成，其中玻化微珠的质量份数为15％～25％、膨胀珍珠岩的质量份数为20％～35％，
7.根据权利要求6所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述玻化微珠选自表面膨胀玻化的松脂岩；
8.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述其他助剂包括引气剂和保水剂；
9.根据权利要求8所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述引气剂选自松香树脂类、烷基和烷基芳烃磺酸类、脂肪醇磺酸盐类中任意一种；
10.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述乳液型养护剂选用市售保水率≥80％的混凝土养护剂。
11.一种权利要求1至10任一项所述适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
12.根据权利要求11所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述喷射混凝土中的速凝剂掺量是指根据喷射部位进行一定调整，拱脚、拱肩、拱顶的掺量依次增加；所述单层喷射厚度不大于5cm；所述单点喷射时间不超过5s；所述喷射角度宜为90°；所述喷射距离宜控制在80mm～120mm；所述喷射风压宜控制在0.8MPa～0.9MPa。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述喷射混凝土结构以围岩面为基底，依次包括快凝型保温隔热砂浆层、喷射混凝土层及乳液型养护剂层；
2.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述矿物掺合料选自粉煤灰、矿渣粉、微硅粉、沸石粉、偏高岭土中任意两种或两种以上的混合物；
3.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述膨胀剂选自氧化钙类、氧化镁类、硫铝酸钙类膨胀剂中任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述细骨料选自天然河砂或机制砂中任意一种，细度模数为2.5～3.2；
5.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率≥25％；
6.根据权利要求1所述的一种适用于高岩温环境下的喷射混凝土结构，其特征在于，所述保温隔热骨料由玻化微珠、膨胀珍珠岩和陶粒组成，其中玻化微珠的质量份数为15％～25％、膨胀珍珠岩的质量份数为20％～35％，陶粒的质量份数为40％～65％。
7.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊松，王伟，乔敏，曾鲁平，赵爽，吴庆勇，朱伯淞，洪锦祥，冉千平，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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