一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂及其制备方法与流程

属于建筑材料的辅助剂类领域，具体涉及一种用于隧道工程喷射混凝土的降回弹剂及其制备方法。

背景技术：

1、目前，中国是世界上修建隧道及地下工程数量最多、规模最大、结构形式和地质条件最复杂、修建技术发展最快的国家。但是在隧道的运营方面存在很多问题，其中隧道开裂、漏水对工程的危害最为严重，喷射混凝土施工质量是对其预防的关键所在。

2、作为铁路隧道的承载结构和防水结构，隧道工程喷射混凝土结构设计上必须满足力学性能和密实度的要求。隧道工程喷射混凝土施工时一般采取两侧分层、水平对称浇筑并进行充分振捣以保证结构的整体性，但是，由于二衬属于壁薄结构、围岩较差时配筋很密、施工空间有限，局部容易过振或漏振，对局部混凝土强度和密实性产生不利影响，尤其是隧道拱腰和拱顶的位置振捣不当，在较大的围岩压力下容易产生纵向张拉裂缝，引起隧道渗漏并危及结构安全。

3、为解决这一问题，可设计免振捣混凝土应用于隧道二衬，施工时一次浇筑成型，不仅可提高隧道混凝土的密实性、耐久性，还可节约振捣设备、能源和人员，缩短浇筑时间、加快施工进度。免振捣混凝土具备良好的流动性、抗离析性和填充性，对原材料要求较高，尤其是粗细骨料的质量。配制免振捣混凝土时，细骨料宜选用坚硬、洁净、颗粒级配好的ⅱ区河砂；粗骨料宜采用最大粒径不大于20mm的连续级配石子，且针片状颗粒不宜超过8％。实际生产时，完全满足要求的优质粗细骨料难以获得，单独通过优化配合比很难配制出达到免振捣要求的混凝土。另外，中低标号的免振捣混凝土水灰比较大、胶凝材料用量较多，收缩较大，不利于隧道喷射混凝土的抗裂、防漏。

4、为此，有必要开发一种用于隧道工程喷射混凝土中的降回弹剂。该回弹量调节剂能够有效减少混凝土收缩，显著提高混凝土的强度和密实性；同时增强混凝土的粘聚性和流动性，满足隧道工程喷混凝土的施工要求，同时保持混凝土施工性能和耐久性能。该回弹量调节剂的发明对改善隧道工程喷射混凝土工作环境、解决二衬结构的施工难题、提高结构的抗裂、防漏能力具有重要意义。

5、中国专利cn 108863148 a公开了一种自密实混凝土粘度改性剂，该专利所述的该改性剂能够在不影响混凝土流动性的前提下增加混凝土浆体的粘聚性，并防止自密实混凝土出现离析和泌水现象，但该专利所述的改性剂，不能解决免振捣混凝土硬化过程中的收缩，无法起到抑制收缩开裂的作用。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，在满足隧道工程喷射混凝土流动性、填充性要求的同时，增加其粘聚性和保水性，使其喷射回弹率小于15％，能够有效减少喷射混凝土回弹率，并且可以显著提高混凝土的密实性，满足隧道工程喷射混凝土的施工要求，并保持混凝土施工性能和耐久性能。

2、本发明的技术方案：

3、一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，所述混凝土降回弹剂包括按照质量百分比计的以下组分：

4、增粘组分10-15％；

5、纳米活性矿物组分10-15％；

6、增强组分5-10％；

7、悬浮稳定组分1-2％；

8、保水组分2-3％；

9、和易性调节组分2-3％；

10、余量为水。

11、优选地，所述增粘组分包括按照质量百分比计的以下组分：聚醚大单体15-20％，活性小单体25-30％，催化剂0.5-1％，引发剂3-5％。

12、进一步优选地，所述聚醚大单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、乙氧基乙烯基聚乙二醇醚或羟丁基乙烯基聚乙二醇醚或其组合，其数均分子量为2400-4000。

13、进一步优选地，所述活性小单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、富马酸或马来酸酐或其组合。

14、进一步优选地，所述催化剂硫酸亚铁、氯化亚铁或氯化亚铜或其组合。

15、进一步优选地，所述引发剂双氧水、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二氰基戊酸或其组合。

16、进一步优选地，所述增粘组分合成方法为：

17、1)向反应釜中加入水，搅拌下加入聚醚大单体，使其完全溶解，然后再投入活性小单体，搅拌均匀加入液碱，将混合溶液的ph值调至7，加热；

18、2)投入催化剂，并向反应釜中开始滴加引发剂溶液，升温，保温持续反应，向反应釜中加入余水，搅拌均匀，冷却至室温，得到增粘组分。

19、进一步优选地，所述步骤1)，加热至45-55℃；

20、所述步骤2)引发剂溶液1h滴完；升温至75-85℃，保温持续反应3-5h。

21、优选地，所述纳米活性矿物组分为水溶性纳米二氧化硅或纳米氧化铝或其组合。

22、所述增强组分为二乙醇胺、三乙醇胺、甲酸钙或硫氰酸钠或其组合。

23、所述悬浮稳定组分为sp80、tw80或tw60或其组合。

24、所述保水组分为纤维素醚、麦芽糊精、温轮胶、文莱胶或黄原胶或其组合。

25、所述和易性调节组分为三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硫代硫酸钠或柠檬酸钠或其组合。

26、所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂的制备方法，向增粘剂母液中加入纳米活性矿物组分、增强组分、悬浮稳定组分、保水组分、和易性调节组分，搅拌25-35min，即得到隧道工程喷射混凝土降回弹剂。

27、本发明具有以下有益效果：

28、1、加入的增粘组分，可以提高混凝土的粘聚性和保水性，改善泵送施工时大流态下隧道工程喷射混凝土离析、泌水情况，一定程度上避免砂石级配不合理导致混凝土的和易性差而出现的喷射回弹率高。

29、2、加入的纳米活性矿物组份，可以发挥活性效应，能够改善水泥石中胶凝材料的组成，优化混凝土的微结构，同时发挥微集料效应，改善混凝土和易性，使颗粒级配更完善，互相填充，减小了空隙率，提高了堆积密度，有助于提高混凝土的和易性，同时也防止了离析、泌水的产生，进一步降低混凝土喷射回弹率。

30、3、加入的增强组分，可以提高混凝土的抗压和抗折强度，改善泵送施工时大流态下隧道工程喷射混凝土的力学性能和耐久性能。

31、4、加入的悬浮稳定组分，可以改善液体的均匀性，使其能够均匀的分散在混凝土中，提高产品的实用性。

32、5、加入的保水组分，可增加混凝土的可塑性，保证混凝土具有良好的流动性，提高隧道工程喷射混凝土工作性保持性能。

33、6、加入的和易性调节组分，可改善混凝土的和易性和包裹性，提高混凝土的密实性，从而进一步降低喷射混凝土的回弹率。

34、7、本发明可以简化施工工艺、提高劳动生产率、加快施工进度，还可以改善施工作业环境、降低工程成本等技术工效。

技术特征：

1.一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述混凝土降回弹剂包括按照质量百分比计的以下组分：

2.根据权利要求1所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述增粘组分包括按照质量百分比计的以下组分：

3.根据权利要求2所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述聚醚大单体为甲基烯丙醇聚氧乙烯醚、异戊烯醇聚氧乙烯醚、乙氧基乙烯基聚乙二醇醚或羟丁基乙烯基聚乙二醇醚或其组合，其数均分子量为2400-4000。

4.根据权利要求2所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述活性小单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、富马酸或马来酸酐或其组合。

5.根据权利要求2所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述催化剂硫酸亚铁、氯化亚铁或氯化亚铜或其组合。

6.根据权利要求2所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述引发剂双氧水、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐或偶氮二氰基戊酸或其组合。

7.根据权利要求2所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述增粘组分合成方法为：

8.根据权利要求2所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：所述步骤1)，加热至45-55℃；

9.根据权利要求1所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂，其特征在于：

10.权利要求1-9任意一项所述一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂的制备方法，其特征在于：向增粘剂母液中加入纳米活性矿物组分、增强组分、悬浮稳定组分、保水组分、和易性调节组分，搅拌25-35min，即得到隧道工程喷射混凝土降回弹剂。

技术总结本发明提供了一种隧道工程喷射混凝土降回弹剂及其制备方法。本发明所述隧道工程喷射混凝土降回弹剂原料的质量分数为：增粘组分10‑15％，纳米活性矿物组分10‑15％，增强组分5‑10％，悬浮稳定组分1‑2％，保水组分2‑3％，和易性调节组分2‑3％，其余组分为水。本发明的隧道工程喷射混凝土降回弹剂在隧道工程喷射混凝土中的用量为胶凝材料的3‑5％。该回弹量调节剂能够有效减少喷射混凝土的回弹率，使其喷射回弹率小于15％，并且可以显著提高混凝土的密实性，同时增强混凝土的粘聚性和流动性，满足隧道工程喷射混凝土的施工要求，并保持混凝土施工性能和耐久性能。技术研发人员：梁德强,唐小坤,陈光明,樊衡,陶源,陈洁,张咏,李晓,鲁安结,李小平受保护的技术使用者：湖北葛科工程试验检测有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29