【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环保建材，特别涉及一种高强度隔热砂浆及其制备方法。
技术介绍
1、随着隧道工程的逐渐发展，高地温引起的热害问题日益突出，成为隧道建设不可避免的地质灾害之一。隔热材料由于热导率低，可大幅降低围岩热量向洞内释放，在高地温地下工程中应用广泛。然而，这类材料往往存在强度低、耐久性差等问题，只能作为临时隔热措施使用，不能作为承重和长期支护结构。对此，隔热砂浆提供了新的解决思路。隔热砂浆是新一代绿色环保的保温材料，具有强度高、导热系数低、和易性好、保温隔热性能好、成本低、加水拌和后粘聚性好、易施工等特点。
2、目前，针对高强度隔热砂浆的研究主要集中于一种或两种掺料添加下高强度隔热砂浆的研制，或在隔热砂浆的基础上添加纤维等材料以增加抗压强度。然而，这些研究在提升砂浆隔热与承载性能方面所采取的方法仍然较为单一，主要集中在骨料替换、胶凝材料添加、孔隙优化与纤维材料的掺入等单一或有限的两个方面，对于承载隔热砂浆的综合性能提升具有一定的局限性，仍然存在着导热系数和承载性能难以兼顾的缺点。同时，在研制过程中往往缺少针对砂浆综合热工性能的评价指标，难以准确评估不同配比砂浆综合热工性能的优劣。
3、因此，如何提供一种高强度隔热砂浆，不仅具备较低的导热系数，同时满足高地温隧道长期支护混凝土的强度要求，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中现有技术中对于承载隔热砂浆的综合性能提升具有一定的局限性，仍然存在着导热系数和机械性
2、为了解决上述问题，本专利技术的第一方面提供了一种高强度隔热砂浆，所述高强度隔热砂浆由细骨料、胶凝材料、气凝胶、纤维掺料、早强剂、减水剂和水组成；其中，所述细骨料包括河砂和煤矸石，所述煤矸石的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的30％；所述胶凝材料包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰和硅粉，所述粉煤灰的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的7.06％，所述硅粉的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的3.35％；所述气凝胶的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的0.26％；所述纤维掺料包括玄武岩纤维和聚丙烯纤维，所述玄武岩纤维的体积掺量为所述高强度隔热砂浆的总体积的0.05％，所述聚丙烯纤维的体积掺量为所述高强度隔热砂浆的总体积的0.45％。
3、在第一方面中，所述细骨料的质量浓度为160 0kg/m3，所述胶凝材料的质量浓度为340kg/m3，所述水的质量浓度为310kg/m3。
4、在第一方面中，所述河砂的细度模数为2.8，所述河砂的堆积密度为1600kg/m3，级配标准区域为ⅱ类；所述煤矸石的目数为6-8目，所述煤矸石的堆积密度为1835.4kg/m3。
5、第二方面，本专利技术提供了一种高强度隔热砂浆的制备方法，所述制备方法包括：设计第一正交试验得到若干组第一试验结果，将强导比、导热系数与单轴抗压强度作为性能评价指标从若干组第一试验结果中选择出优选试验结果，依据所述优选试验结果得到高强度隔热砂浆的优选配比；在所述优选配比的基础上缩小各因素水平跨度以设计第二正交试验得到若干组第二试验结果，将所述强导比、导热系数与单轴抗压强度作为性能评价指标从若干组第二试验结果中选择出最优试验结果，依据所述最优试验结果得到高强度隔热砂浆的最优配比；依据所述最优配比制备高强度隔热砂浆；其中，所述高强度隔热砂浆由细骨料、胶凝材料、气凝胶、纤维掺料、早强剂、减水剂和水组成。
6、在第二方面中，所述强导比设置为：rst＝σ/λ；其中，rst为强导比，单位为mpa·m·k/w；σ为单轴抗压强度，单位为mpa；λ为导热系数，单位为w/m·k。
7、在第二方面中，所述水的质量浓度为310kg/m3，所述细骨料的质量浓度为1600kg/m3，所述细骨料包括河砂和煤矸石，所述胶凝材料的质量浓度为340kg/m3，所述胶凝材料包括普通硅酸盐水泥、粉煤灰和硅粉，所述纤维掺料包括玄武岩纤维和聚丙烯纤维。
8、在第二方面中，所述最优配比中：所述煤矸石的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的30％，所述粉煤灰的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的7.06％，所述硅粉的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的3.35％，所述气凝胶的质量掺量为所述高强度隔热砂浆的总质量的0.26％，所述玄武岩纤维的体积掺量为所述高强度隔热砂浆的总体积的0.05％，所述聚丙烯纤维的体积掺量为所述高强度隔热砂浆的总体积的0.45％。
9、在第二方面中，所述设计第一正交试验得到若干组第一试验结果包括：设计第一正交试验得到25组第一配比方案，分别依据每一组第一配比方案制备对应的一个第一砂浆试样，对25个第一砂浆试样分别进行性能测试得到25组第一试验结果；其中，所述第一正交试验为六因素、五水平的正交试验，所述六因素包括煤矸石、粉煤灰、硅粉、气凝胶、玄武岩纤维和聚丙烯纤维，所述性能测试包括抗压强度检测和导热系数检测。
10、在第二方面中，所述在所述优选配比的基础上缩小各因素水平跨度以设计第二正交试验得到若干组第二试验结果包括：在所述优选配比的基础上缩小各因素水平跨度以设计第二正交试验得到18组第二配比方案，分别依据每一组第二配比方案制备对应的一个第二砂浆试样，对18个第二砂浆试样分别进行性能测试得到18组第二试验结果；其中，所述第二正交试验为所述六因素、三水平的正交试验。
11、在第二方面中，所述依据所述最优配比制备高强度隔热砂浆包括：依据所述最优配比称取细骨料、胶凝材料、气凝胶、纤维掺料、早强剂、减水剂和水；称取完后，依次向所述细骨料中加入所述胶凝材料、所述早强剂、所述减水剂和所述气凝胶，混合搅拌至颜色均匀后得到掺合料，将所述纤维掺料分散放入所述掺合料中进行混合搅拌后，向所述掺合料中加入所述水并搅拌3min后，得到初始砂浆；将所述初始砂浆浇筑到直径为50mm、高为100mm的标准圆柱试模中，使用捣棒按螺旋方向从边缘至中心均匀插捣20次，成型后，在所述初始砂浆初凝前2h对所述初始砂浆的顶端表面进行抹平，在所述初始砂浆脱模后，将所述初始砂浆放入标准养护箱中养护14d，得到所述高强度隔热砂浆。
12、有益效果：本专利技术提出了一种高强度隔热砂浆，高强度隔热砂浆由细骨料、胶凝材料、气凝胶、纤维掺料、早强剂、减水剂和水组成，通过掺入气凝胶、煤矸石和粉煤灰来降低高强度隔热砂的导热系数，并通过掺入硅粉、玄武岩纤维和聚丙烯纤维来提升砂浆抗压强度，进而多方面强化了隔热砂浆的承载与隔热性能；此外，煤矸石、粉煤灰、硅粉和气凝胶的质量掺量分别为高强度隔热砂浆的总质量的30％、7.06％、3.35％和0.26％，玄武岩纤维和聚丙烯纤维的体积掺量分别为高强度隔热砂浆的总体积的0.05％和0.45％，通过合理搭配煤矸石、粉煤灰、硅粉、气凝胶、玄武岩纤维和聚丙烯纤维的配比，提高了砂浆性能的优化上限，使得本专利技术的高强度隔热砂浆不仅具备较低的导热系数，同时满足高地温隧道长期支护混凝土的强度要求，可作为一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强度隔热砂浆，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的高强度隔热砂浆，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的高强度隔热砂浆，其特征在于：
4.一种高强度隔热砂浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述强导比设置为：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述最优配比中：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述设计第一正交试验得到若干组第一试验结果包括：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在所述优选配比的基础上缩小各因素水平跨度以设计第二正交试验得到若干组第二试验结果包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述依据所述最优配比制备高强度隔热砂浆包括：
【技术特征摘要】
1.一种高强度隔热砂浆，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的高强度隔热砂浆，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的高强度隔热砂浆，其特征在于：
4.一种高强度隔热砂浆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述强导比设置为：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱勇，刘忠波，周辉，张传庆，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
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