喷射混凝土用功能性掺合料、制备方法及喷射混凝土与流程

本发明涉及混凝土，特别涉及一种喷射混凝土用功能性掺合料、制备方法及喷射混凝土。

背景技术：

1、喷射混凝土作为隧道衬砌的重要组成部分，是隧道结构直接与围岩接触的永久性结构，因此对于整个隧道工程的安全性起着非常重要的作用。隧道穿越高地应力、软岩大变形、富水、高地热等地区，面临着更加严峻的挑战和考验，也对隧道初期支护喷射混凝土提出了更高的要求。

2、目前主流隧道施工用喷射混凝土中速凝剂为无碱速凝剂，为了提高速凝剂的促凝效果，通常采用含有一定氟化物的组分来缩短速凝剂的凝结时间，但也导致了喷射混凝土早期强度发展不足。在富水区域，早期强度过低会导致喷射混凝土滞后掉落，极大的威胁到了施工人员的安全。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是提出一种喷射混凝土用功能性掺合料、制备方法及喷射混凝土，旨在解决现有技术中喷射混凝土早期强度发展不足的问题。

2、为实现上述目的，第一方面，本发明提出一种喷射混凝土用功能性掺合料，包括下列重量份的组分：复合钢渣粉400～450份、超细硅酸盐水泥150～200份、赤泥粉100～180份、加密硅灰60～100份、晶须纤维40～80份、缓凝剂20～30份、增稠剂15～25份、增效剂5～10份、保塑剂5～10份；其中，所述复合钢渣粉包括钢渣与氧化钙。

3、可选地，所述复合钢渣粉中钢渣与氧化钙的质量比为(60-80)：1；和/或，所述复合钢渣粉的粒径为80-150μm。

4、可选地，所述钢渣包括硅酸二钙、硅酸三钙和玻璃体；其中，所述硅酸二钙在所述钢渣中的质量占比为2-15％；和/或，所述硅酸三钙在所述钢渣中的质量占比为2-15％；和/或，所述玻璃体在所述钢渣中的质量占比为60-70％。

5、可选地，所述晶须纤维包括碳酸钙晶须、硫酸钙晶须以及硅酸钙晶须中的至少一种。

6、可选地，所述加密硅灰中二氧化硅的质量百分含量≥90％；和/或，所述加密硅灰的比表面积为18000～22000m2/kg；和/或，所述加密硅灰的需水量比≤110％；和/或，所述加密硅灰的28天活性>115％。

7、可选地，所述赤泥粉的比表面积为600～700m2/kg；和/或，所述缓凝剂为六偏磷酸钠、葡萄糖酸钠、白糖、糊精中的至少一种；和/或，所述增稠剂为羟丙基纤维素、海藻酸钠、锂皂石、阴离子聚丙烯酰胺以及黄糊精中的至少一种；和/或，所述保塑剂为粉末状聚羧酸减水剂；所述增效剂包括硅酸锂、甲酸钙和五水偏硅酸钠；其中，硅酸锂在增效剂中的质量占比为40％～50％，甲酸钙在增效剂中的质量占比为20％～30％，五水偏硅酸钠在增效剂中的质量占比为20％～30％。

8、第二方面，本发明提供一种喷射混凝土用功能性掺合料的制备方法，包括以下步骤：

9、将钢渣与氧化钙进行球磨得到复合钢渣粉；

10、将复合钢渣粉、超细硅酸盐水泥、赤泥粉、加密硅灰、晶须纤维、缓凝剂、增稠剂、增效剂和保塑剂混合均匀，得到喷射混凝土用功能性掺合料。

11、可选地，所述将钢渣与氧化钙进行球磨得到复合钢渣粉的步骤包括：

12、将钢渣与氧化钙进行球磨、筛分得到复合钢渣粉；其中，所述球磨的转速2500-3000r/min，所述球磨的温度为80-90℃，所述球磨的时间为15-30min。

13、第三方面，本发明提供一种喷射混凝土，包括第一方面的喷射混凝土用功能性掺合料，或根据第二方面的制备方法制备得到的喷射混凝土用功能性掺合料。

14、可选地，所述喷射混凝土用功能性掺合料在所述喷射混凝土中的质量占比为4％～6％。

15、本发明的技术方案中，喷射混凝土用功能性掺合料中采用了复合钢渣粉，该复合钢渣粉包括钢渣与氧化钙，钢渣能够促进水泥水化，从而有效提升喷射混凝土的早期强度，而氧化钙可以作为膨胀剂，抑制混凝土开裂风险，提高喷射混凝土的耐久性。同时，喷射混凝土用功能性掺合料中加密硅灰、赤泥作为物理激发手段，能有效提升喷射混凝土的早期强度发展与并调节混凝土的耐久性能。晶须纤维的加入，可以填充混凝土中细小的晶格裂缝，有降低混凝土的开裂风险，提高抗渗能力。另外，喷射混凝土用功能性掺合料中采用超细硅酸盐水泥，其活性高，早期强度也能够满足喷射混凝土施工的要求，用于配置的喷射混凝土更容易实现长距离与长时间施工，不易出现水泥罐车闷罐的现象。

技术特征：

1.一种喷射混凝土用功能性掺合料，其特征在于，包括下列重量份的组分：复合钢渣粉400～450份、超细硅酸盐水泥150～200份、赤泥粉100～180份、加密硅灰60～100份、晶须纤维40～80份、缓凝剂20～30份、增稠剂15～25份、增效剂5～10份、保塑剂5～10份；

2.根据权利要求1所述的喷射混凝土用功能性掺合料，其特征在于，所述复合钢渣粉中钢渣与氧化钙的质量比为(60-80)：1；和/或，

3.根据权利要求2所述的喷射混凝土用功能性掺合料，其特征在于，所述钢渣包括硅酸二钙、硅酸三钙和玻璃体；

4.根据权利要求1所述的喷射混凝土用功能性掺合料，其特征在于，所述晶须纤维包括碳酸钙晶须、硫酸钙晶须以及硅酸钙晶须中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的喷射混凝土用功能性掺合料，其特征在于，所述加密硅灰中二氧化硅的质量百分含量≥90％；和/或，

6.根据权利要求1所述的喷射混凝土用功能性掺合料，其特征在于，所述赤泥粉的比表面积为600～700m2/kg；和/或，

7.一种如权利要求1至6中任意一项所述的喷射混凝土用功能性掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述将钢渣与氧化钙进行球磨得到复合钢渣粉的步骤包括：

9.一种喷射混凝土，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的喷射混凝土用功能性掺合料，或根据权利要求7或8所述的制备方法制备得到的喷射混凝土用功能性掺合料。

10.如权利要求9所述的喷射混凝土，其特征在于，所述喷射混凝土用功能性掺合料在所述喷射混凝土中的质量占比为4％～6％。

技术总结本发明公开了一种喷射混凝土用功能性掺合料、制备方法及喷射混凝土。包括下列重量份的组分：复合钢渣粉400～450份、超细硅酸盐水泥150～200份、赤泥粉100～180份、加密硅灰60～100份、晶须纤维40～80份、缓凝剂20～30份、增稠剂15～25份、增效剂5～10份、保塑剂5～10份；其中，所述复合钢渣粉包括钢渣与氧化钙。本发明能够满足富水环境下对喷射混凝土的施工要求，能够显著提高喷射混凝土早期强度、加快施工速度、快速有效地对围岩进行保护和加固、降低喷射混凝土回弹率。技术研发人员：张强,梁伟,陈玉英,陈家亮,董鹏,万海仑,徐青,李阳,陈永胜,彭丽雯,苏青,荣文文,刘啟荣,刘进,赵腾浩,黎高财,刘晨光受保护的技术使用者：中铁十一局集团桥梁有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/19