【技术实现步骤摘要】
本申请涉及建筑材料领域，更具体地说，它涉及一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂及其制备方法。
技术介绍
1、隧道工程具有地质复杂性、严酷性、施工的困难性；各种严酷条件下的施工对施工方式、结构支撑、材料优化都提出了更高的要求。尤其是高岩温条件对于混凝土，具有明显的劣化性能。其中，针对高地热条件下的喷射混凝土，无论是高温下引起的混凝土劣化，或低温条件下引起的混凝土强度发展慢，都会影响喷射混凝土的性能。喷射混凝土在高温条件下，具有强度发展快，但是开裂风险高、长期力学性能劣化明显的问题，最终影响长期服役性能；低温条件下喷射混凝土强度发展慢、导致衬砌层厚度不足，进而易出现掉落影响结构安全、施工安全，影响工程进度等问题。
2、喷射混凝土施工包括干喷和湿喷两种，干喷法由于喷射回弹率高、施工环境恶劣等正逐渐被淘汰，而湿法喷射的回弹率显著改善，但时常受限于混凝土配合比、喷射工艺、速凝剂等性能优劣的特点，对于最终的喷射回弹率效果影响依然很大。
3、传统的湿喷喷射混凝土降回弹主要采用改善速凝剂的性能或者在胶凝材料中引入额外的增粘组分的方法，具体如下：
4、专利号为cn202210856126.3的专利，公开了一种喷射混凝土用高强超微外加剂及其制备方法、使用方法、低回弹率喷射混凝土及其制备方法中提出了一种基于超细二氧化硅、聚丙烯酰胺、纤维素醚类增稠组分和硫酸铝等促凝组分合并组成的高强超微外加剂，该体系所述的外加剂在无论在速凝剂中引入或者在预拌混凝土中引入都会带来体系的粘度上升显著，对于实际泵送的影响极
5、专利号为cn201910864462.0的专利，公开了一种喷射混凝土用回弹抑制剂的制备方法，提出一种基于丙烯酰胺、聚醚大单体、甲基丙烯磺酸钠、引发剂、链转移剂制备改性聚丙烯酰胺的方法，该专利技术提前制备好上述改性成品并应用在喷射混凝土的施工中，相比传统的聚丙烯酰胺有更优秀的降低回弹效果。但是本质仍然是在混凝土制备中加入成品，对于混凝土稠度/扩展度的影响还是较大，并不利于泵送使用。
6、另外，对于隧道工程中存在的喷射混凝土回弹率高的问题，为保证支护安全，则往往采用控制施工速度以及加大支护层厚度的方式。针对此现象，有采用煅烧铝酸钙、硫铝酸钙和硅铝酸钙等作为添加剂搭配硫酸铝速凝剂来获得高早期强度的喷射混凝土的；也有采用磷酸甘油酯、高早强减水剂配合氧化钙的方式，来实现混凝土高早期强度的；还有采用乳胶粉与铝酸三钙复配作为早强和抗回弹率的方案制备高性能喷射混凝土专用掺合料的。以上技术在一定程度解决了喷射混凝土高早强的需求，但喷射混凝土在采用这些技术后其坍落度或扩展度损失加快无法满足施工运输的要求，如果使用传统缓凝剂或保坍剂对工作性损失进行调节，则会造成早强效果下降。
7、因此可见，现有的喷射混凝土无法同时兼具良好的早期强度、合适的回弹率、良好的泵送性能和合适的扩展度。
技术实现思路
1、本申请提供一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂及其制备方法，本申请的添加剂使得喷射混凝土不仅具有良好的泵送性能，而且具有合适的回弹率，早期强度好，并且喷射混凝土具有合适的扩展度。
2、第一方面，本申请提供一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，采用如下的技术方案：
3、一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，由包括单体a、单体b、单体c、柱撑材料、引发剂的原料制成；所述单体a、单体b和单体c作为聚合单体和柱撑材料进行插层反应得到改性柱撑材料；所述单体c为对氨基苯乙烯或者为含氨基和不饱和键的苯基结构的物质；
4、所述单体a的结构如式(i)所示；
5、
6、其中，r1代表h或-ch3。
7、进一步地，所述单体b的结构如式(ii)所示：
8、
9、其中，r2/r2′代表h或-ch3。
10、通过采取上述技术方案，本申请首先采用柱撑材料和聚合单体通过插层吸附的方法制备改性柱撑材料，一方面结合了柱撑材料自身的稳定性和触变性，另一方面也结合了吸附材料的缓释特性，在拌合过程中逐步释放单体。从而在拌和后的混凝土运输过程中，聚合单体处于未反应的阶段，因此混凝土工作性不损失。喷射阶段基于高岩温和速凝剂引入后的快速水化放热使得喷射混凝土在凝结的同时，聚合单体可以在引发剂和高温作用下，在柱撑材料上及相邻胶凝材料和骨料上发生原位自由基聚合，生成的大分子可以提高混凝土的内聚力降低其回弹率，提高早期强度。同时，在柱撑材料上及相邻胶凝材料和骨料上发生原位聚合，减少了直接投加聚合单体离散性较强、高聚物的生成效率较低的问题，以及降低了由于直投高聚物带来的初始混凝土黏聚性太强、影响喷射施工性能的问题，还减少了高聚物和柱撑材料混合后难以分散的问题。此外反应生成的高聚物与柱撑材料缠结也改善了混凝土触变性。原位生成的聚合物兼具保水、增稠触变的性能，其和与无机触变材料相互缠结，形成的无机-有机复合触变降回弹材料相比传统的单体材料效果提升显著，很好地提高混凝土的早期强度，适用于高地热环境下的喷射混凝土的施工。
11、进一步地，所述含氨基和不饱和键的苯基结构的物质的结构如式(iii)所示：
12、
13、其中，r3/r5代表h、-ch3、-nh2或-nhch3；r4代表-h、-nh2或-n(ch2-ch2-conh2)2。
14、进一步地，所述柱撑材料包括蒙脱土、海泡石、高岭土中的至少一种。所述柱撑材料的粒径为300-2000目。
15、通过采取上述技术方案，采取上述原料，聚合单体的反应的触发条件为高岩温和速凝剂引入后的水泥水化放热带来的高温条件，达到触发反应条件再配合引发剂，即可促使聚合单体发生原位聚合。另外，酸性单体a和单体b的聚合产物为具有长链段增稠特性的聚丙酰胺类产品，通过原位聚合生成的聚丙烯酰胺可以充分在混凝土中交联胶凝材料和骨料，在早期水化不足的时候提高喷射后混凝土触变性和稳定性，减少掉落和回弹。此外，同样的条件下单体a和单体c、单体b和单体c的也可以通过自由基聚合生成有益产物。而且单体c具有较好的保水特性，因此在拌和水泥中可以降低砂浆/混凝土的泌水特性，同时基于多氨基结构的氢键作用将多余的水分吸附在周边。
16、进一步地，所述引发剂的反应温度为60-85℃；所述引发剂包括但不限于偶氮体系或过氧化物体系中至少一类。所述偶氮体系包括2,2-偶氮二(2-甲基丙基咪)二盐酸盐)；所述过氧化物体系包括过硫酸盐、过氧化苯甲酰、过氧化二苯甲酰中的至少一种，所述过硫酸盐包括铵盐、钾盐、钠盐中的至少一种。
17、进一步地，所述单体a、单体b和单体c的摩尔比为1:(0.5-2):(0.5-1)。
18、进一步地，所述单体a的摩尔用量和柱撑材料的质量用量的比值为1-10mmol/1kg。
19、进一步地，所述引发剂的用量为单体a、单体b、单体c质量总量的1-10％。
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1.一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：由包括单体A、单体B、单体C、柱撑材料、引发剂的原料制成；所述单体A、单体B和单体C作为聚合单体和柱撑材料进行插层反应得到改性柱撑材料；所述单体C为对氨基苯乙烯或者为含氨基和不饱和键的苯基结构的物质；
2.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述含氨基和不饱和键的苯基结构的物质的结构如式(III)所示：
3.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述柱撑材料包括蒙脱土、海泡石、高岭土中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述柱撑材料的粒径为300-2000目。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述引发剂包括但不限于偶氮体系或过氧化物体系中的至少一类。
6.根据权利要求5所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特
7.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述单体A、单体B和单体C的摩尔比为1:(0.5-2):(0.5-1)。
8.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述单体A的摩尔用量和柱撑材料的质量用量的比值为1-10mmol/1kg。
9.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述引发剂的用量为单体A、单体B、单体C质量总量的1-10％。
10.一种如权利要求1-9任意一项所述的适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将单体A、单体B和单体C混合后，并和柱撑材料在水中搅拌混合，然后干燥得到改性柱撑材料；改性柱撑材料和引发剂即组成添加剂。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：由包括单体a、单体b、单体c、柱撑材料、引发剂的原料制成；所述单体a、单体b和单体c作为聚合单体和柱撑材料进行插层反应得到改性柱撑材料；所述单体c为对氨基苯乙烯或者为含氨基和不饱和键的苯基结构的物质；
2.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述含氨基和不饱和键的苯基结构的物质的结构如式(iii)所示：
3.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述柱撑材料包括蒙脱土、海泡石、高岭土中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述柱撑材料的粒径为300-2000目。
5.根据权利要求1所述的一种适用于高地热条件下的高触变型喷射混凝土专用添加剂，其特征在于：所述引发剂包括但不限于偶氮体系或过氧化物体系中的至少一类。
6.根据权利要求5所述的一种适用于高地热条件...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱伯淞，王伟，赵爽，曾鲁平，陈俊松，吴庆勇，杜爽，乔敏，吴井志，陈健，张敏，
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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