本發(fā)明屬于混凝土外加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑。
背景技術(shù)：
在礦井支護(hù)、隧道、大壩等工程中，混凝土的施工難度劇增，并時(shí)刻面臨著安全風(fēng)險(xiǎn)，噴射混凝土因?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)，施工速度快等優(yōu)良性能而得到廣泛的應(yīng)用。但噴射混凝土其支護(hù)方法和施工技術(shù)尤為重要，直接與安全、造價(jià)、質(zhì)量和進(jìn)度相關(guān)。但噴射混凝土也存在強(qiáng)度低，回彈率大，滴水處往往導(dǎo)致噴射混凝土無(wú)法施設(shè)或噴射后嚴(yán)重剝落現(xiàn)象等缺陷，因而急需研制出一種噴射混凝土外加劑，用于改善性噴射混凝土的強(qiáng)度低、回彈率大，耐腐蝕性差等缺點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)中噴射混凝土的強(qiáng)度低、回彈率大，耐腐蝕性差等缺點(diǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
一種高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，包括以下重量份的組分：1-2份亞硝酸鈉、750-930份膨化超細(xì)硅粉、60-110份粉劑塑化劑和0-100份氫氧化鈣。
進(jìn)一步地，一種高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，包括以下重量份的組分：2份亞硝酸鈉、820份膨化超細(xì)硅粉、95份塑化劑和43份氫氧化鈣。
進(jìn)一步地，膨化超細(xì)硅粉包括二氧化硅、三氧化二鐵和氧化鋁，其中二氧化硅、三氧化二鐵和氧化鋁的重量比為67.5-83.7：4.5-5.6：0.6-0.7，最佳配比為76.9：4.9：0.65；該膨化超細(xì)硅粉的粒徑為1.5-10μm。
粉劑塑化劑為聚羧酸系高性能減水劑，聚羧酸系減水劑固含量為97％-98％。
上述高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑通過(guò)以下方法制備得到：將各組分按比例混合，充分混勻后，制得，其粒徑為1-10μm；將其用于噴射混凝土的實(shí)施過(guò)程，其含量占膠凝材料重量的5-8％，優(yōu)選6.5％。
其中，亞硝酸鈉的作用是：可作為混凝土表面活性物質(zhì)，對(duì)混凝土拌和物起塑化作用，防止鋼筋銹蝕，它與鈣鹽生成可溶性復(fù)鹽用以調(diào)節(jié)難溶結(jié)晶，從而使液相物的冰點(diǎn)下降，達(dá)到抗凍效果，進(jìn)而提高混凝土早期強(qiáng)度。
膨化超細(xì)硅粉具有獨(dú)特的細(xì)度，SiO2含量高，使膠凝材料具有更好的級(jí)配。膨化超細(xì)硅粉提高混凝土強(qiáng)度的關(guān)鍵在于提高了水泥漿體與集料之間的粘結(jié)強(qiáng)度即降低泌水、防止水分在集料下表面凝聚，從而提高界面過(guò)渡區(qū)的密實(shí)度和減小界面過(guò)渡區(qū)的厚度，摻入硅粉能明顯降低硬化水泥漿的孔隙率以及過(guò)渡區(qū)的孔隙，能提高其抗?jié)B性；降低混凝土中Ca(OH)2含量，降低侵蝕化學(xué)藥品的擴(kuò)散速率，也降低了各種硫酸鹽離子與Ca(OH)2反應(yīng)生成鈣礬石而產(chǎn)生膨脹的危害性；混凝土中摻加硅粉是提高水泥石抗沖磨性能的有效途徑之一。
粉劑塑化劑的作用是在不降低水泥用量和強(qiáng)度的同時(shí)，提高了混凝土的流動(dòng)性、保水性以及粘聚性。
氫氧化鈣的作用是加快水泥和水等物質(zhì)組成的膠體的凝聚速度即加快混凝土的硬化速度。
本發(fā)明提供的高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，具有以下有益效果：
(1)降低噴射混凝土的回彈率，回彈率降低到邊墻2％左右，拱部5％左右，粉塵濃度降低40％，節(jié)約施工成本，減少現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境污染。
(2)粘結(jié)強(qiáng)度大大提高，可達(dá)到2.5MPa，一次噴射厚度可以達(dá)到0.3m以上。
(3)在一般滲水巖面可以正常噴射，大大減少巖面滲漏水現(xiàn)象；減水效果達(dá)30％以上，28天強(qiáng)度可提高到50MPa，可配制C40防腐噴射混凝土，能充分解決巖爆與富水區(qū)噴射混凝土問(wèn)題。
(4)高強(qiáng)超微噴射外加劑在經(jīng)濟(jì)上取得的效益主要體現(xiàn)在混凝土快速凝固和一次噴射厚度提高所節(jié)省的時(shí)間上。使用外摻高強(qiáng)超微噴射外加劑的噴射混凝土進(jìn)行噴射比普通混凝土在凝結(jié)時(shí)間上可以從11-15min減少到2min左右；同時(shí)，一次噴射厚度可以從5-7cm提高到30cm或以上。設(shè)計(jì)噴射混凝土厚度在15cm之間，使用普通噴射混凝土需噴射兩次才能噴夠厚度，折合單噴射循環(huán)縮短時(shí)間為30min。在支護(hù)完成后2小時(shí)強(qiáng)度達(dá)1.6MPa，可以放炮，節(jié)約噴漿時(shí)間，不會(huì)出現(xiàn)放炮后與噴射自重承受不了掉下來(lái)的現(xiàn)象，提高作業(yè)循環(huán)，加快施工進(jìn)度。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，包括以下重量份的組分：1份亞硝酸鈉、750份膨化超細(xì)硅粉和60份粉劑塑化劑。
其中，膨化超細(xì)硅粉包括二氧化硅、三氧化二鐵和氧化鋁且這三者物質(zhì)的重量比為67.5：4.5：0.6；膨化超細(xì)硅粉粒徑為1.5-10μm。
塑化劑包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸等為主的多種材料復(fù)配，為聚羧酸系高性能減水劑，聚羧酸系減水劑固含量為97％-98％，為粉體。
上述高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑通過(guò)以下方法制備得到：將各組分按比例混合，充分混勻后，制得，其粒徑為1-10μm；將其用于噴射混凝土的實(shí)施過(guò)程，其含量占混凝土用總膠凝材料(膠凝材料指水泥)重量的5％。
實(shí)施例2
一種高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，包括以下重量份的組分：2份亞硝酸鈉、930份膨化超細(xì)硅粉、110份塑化劑和100份氫氧化鈣。
其中，膨化超細(xì)硅粉包括二氧化硅、三氧化二鐵和氧化鋁且這三者物質(zhì)的重量比為83.7：5.6：0.7；膨化超細(xì)硅粉粒徑為1.5-10μm。
塑化劑包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸等為主的多種材料復(fù)配，為聚羧酸系高性能減水劑，聚羧酸系減水劑固含量為97％-98％，為粉體。
上述高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑通過(guò)以下方法制備得到：將各組分按比例混合，充分混勻后，制得，其粒徑為1-10μm；將其用于噴射混凝土的實(shí)施過(guò)程，其含量占混凝土用總膠凝材料(膠凝材料指水泥)重量的8％。
實(shí)施例3
一種高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，包括以下重量份的組分：2份亞硝酸鈉、820份膨化超細(xì)硅粉、95份塑化劑和43份氫氧化鈣。
其中，膨化超細(xì)硅粉包括二氧化硅、三氧化二鐵和氧化鋁且這三者物質(zhì)的重量比為76.9：4.9：0.65；膨化超細(xì)硅粉粒徑為1.5-10μm。
塑化劑包括甲基烯丙基聚氧乙烯醚和丙烯酸等為主的多種材料復(fù)配，為聚羧酸系高性能減水劑，聚羧酸系減水劑固含量為97％-98％，為粉體。
上述高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑通過(guò)以下方法制備得到：將各組分按比例混合，充分混勻后，制得，其粒徑為1-10μm；將其用于噴射混凝土的實(shí)施過(guò)程，其含量占混凝土用總膠凝材料(膠凝材料指水泥)重量的6.5％。
對(duì)添加有高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑(實(shí)施例3)的噴射混凝土進(jìn)行性能檢測(cè)，檢測(cè)內(nèi)容、檢測(cè)方法及檢測(cè)結(jié)果如下：
1、速凝性能檢測(cè)，參照《噴射混凝土用速凝劑》JC477-2005和《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10424-2010，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。
表1速凝性能檢測(cè)結(jié)果
2、減水性能檢測(cè)，參照《混凝土外加劑》GB8076-2008、《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》GB8077-2012和《鐵路混凝土工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》TB10424-2010，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。
表2減水性能檢測(cè)結(jié)果
3、耐久性檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3耐久性檢測(cè)結(jié)果
4、防腐性能檢測(cè)，參照《混凝土抗硫酸鹽類侵蝕防腐劑》JC/T 1011-2006，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。
表4防腐性檢測(cè)結(jié)果
將高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑用于噴射混凝土中，原噴射混凝土中摻有硅灰、粉煤灰、磨細(xì)礦渣、磨細(xì)沸石和減水劑等，現(xiàn)噴射混凝土包括水泥、砂石料、速凝劑、高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，具體配比見(jiàn)表5。
表5噴射混凝土配方
對(duì)上述噴射混凝土進(jìn)行檢測(cè)，其單位容重≥2300kg/m3，抗壓強(qiáng)度≥38MPa，抗折強(qiáng)度≥5.8MPa，抗拉強(qiáng)度≥2.8MPa，彈性模量≥3.0×104MPa，抗?jié)B等級(jí)≥W18，與圍巖粘結(jié)強(qiáng)度≥3.0MPa。
對(duì)上述噴射混凝土進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與使用有以下明顯的特點(diǎn)：
(1)早期強(qiáng)度高，快凝。早強(qiáng)且在速凝劑混合后，2h強(qiáng)度可達(dá)1.6MPa以上，24h可大于1 8MPa，這一特點(diǎn)對(duì)盡快給圍巖提供支護(hù)力將發(fā)揮積極作用。原噴射混凝土8h強(qiáng)度在2MPa左右，24h在10MPa左右。
(2)粘結(jié)力高。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)噴射混凝土，其粘結(jié)力可達(dá)2.5MP以上，此特點(diǎn)對(duì)降低回彈、提高抗?jié)B非常有益。原噴射混凝土粘結(jié)力只有0.8MP。
(3)回彈率低。由于存在上述特點(diǎn)，回彈可控制平均達(dá)到5.3％左右，原噴射混凝土回彈在20％左右。
(4)強(qiáng)度好。在速凝劑4％的條件下，28d強(qiáng)度可達(dá)43.1MPa以上、56d達(dá)47.9MPa以上，原噴射混凝土強(qiáng)度合格率普遍較低。
(5)拌合物性能良好。坍落度損失率低于5％，拌合物流動(dòng)性好，減少堵管，可提高噴射效率。原噴射混凝土堵管、和易性不好。
本產(chǎn)品高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑是在普通噴砼基礎(chǔ)上的特殊外加材料，以達(dá)到噴砼在其性能上滿足線、滴狀出水條件下的噴射工藝，極大地改善了噴射混凝土的各項(xiàng)性能，該噴射混凝土除能滿足強(qiáng)度要求外，還具有很好的耐腐蝕性，后期強(qiáng)度高，且大大減少了回彈量，具有較高的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)價(jià)值，確保了隧洞安全、經(jīng)濟(jì)和高效施工。
(3)高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑加入后，噴砼明顯增強(qiáng)，強(qiáng)度不足的現(xiàn)象可完全解決。該產(chǎn)品在相同速凝劑摻量的情況下，因用水量減少，凝結(jié)時(shí)間至少快一半以上，并且對(duì)速凝劑降強(qiáng)有抑制作用。摻高強(qiáng)超微噴射混凝土外加劑，可減少速凝劑摻量達(dá)到原初與終凝時(shí)間效果。凝結(jié)時(shí)間短，解決了噴射砼噴后放炮后與噴射自重承受不了掉下來(lái)的現(xiàn)象，拌制出的噴砼料流動(dòng)度工作性極佳，不泌水與板結(jié)，且坍損極小，解決了因坍落度損失，無(wú)法泵送所造成的棄料現(xiàn)象且回彈量至少會(huì)降三分之二以上，節(jié)約了成本。
此外，可將噴砼作為永久結(jié)構(gòu)，可減少襯砌砼作業(yè)工作量。
本發(fā)明的噴射混凝土的具體使用方法如下：
1)在富水區(qū)噴射巖面進(jìn)行排水措施的輔助處理，施作排水孔并預(yù)埋盲管。
2)按配方將水泥、砂、碎石、高強(qiáng)超微外加劑，投入強(qiáng)制式拌和機(jī)，觀察并記錄試驗(yàn)攪拌過(guò)程并使用砼罐車運(yùn)輸至工作面，并放入噴射臺(tái)車的料機(jī)斗中。
3)用濕噴工藝經(jīng)機(jī)械噴射到巖壁上，噴射臺(tái)車的噴嘴處混入速凝劑，噴射砼的拌合物將在數(shù)十秒與數(shù)分鐘間達(dá)到終凝；其中，噴射過(guò)程采用“自下而上，由外至里”的噴射順序進(jìn)行。
4)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、計(jì)算、分析。
在小于5L/s的洞段若使用常規(guī)噴混凝土方法，必須是先局部灌漿封堵后，才能用普通噴混凝土解決；高強(qiáng)超微外加劑混凝土采取必要的輔助措施后，可直接噴射作業(yè)。噴射混凝土在有水情況下回彈量高達(dá)80％以上，用此材料可解決。