專利名稱：納米級噴射混凝土改性摻合料的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種混凝土摻合料，具體為納米級噴射混凝土改性摻合料，用于降低噴射混凝土的回彈率、縮短凝結時間、提高一次噴層厚度。
背景技術：
隧道施工中為了保證施工安全、減少隧道圍巖松弛、及時控制地壓的發展，更主要的是為了控制圍巖自支護能力的降低，從而更充分地利用圍巖自身的自支護能力，通常采用噴射混凝土進行初期支護。要充分發揮噴射混凝土的支護作用，必須做到噴射混凝土與圍巖緊密附著，即較高的與圍巖粘結強度；隧道開挖后，希望在“最短的”的時間內控制圍巖的松弛和變形，要求以“最快的”速度向圍巖噴射混凝土 ；讓混凝土在“短時間”內達到一定的“初期強度”;最后，具有一定厚度的噴混凝土層，才具有“結構作用”[1]。噴射混凝土只有在充分考慮其附著 性、初期強度和結構作用的條件下，才能發揮其支護作用。一般噴射混凝土施工作業中，存在一次噴射厚度薄、凝結時間長、回彈率高等缺點，特別是在巖爆、富水、塌方、斷層、破碎帶等不良地質洞段，普通噴射混凝土施工作業無法滿足支護要求。隧洞進入富水區后，隧洞內出現滲滴水、線狀滲水、巖溶裂隙與管道(溶洞)集中涌水、高壓噴水等多種現象，用傳統的噴射方法對其噴護，回彈率大，有滲漏滴水、線狀滲水的地方根本噴護不上。因此，惡劣地質條件下隧洞支護工程對噴射混凝土的材料選擇、噴射混凝土的早期強度發展、噴層厚度提出更高的要求。納米材料在高性能混凝土中已經得到了廣泛的應用[2’3]，但是作為ー種針對濕噴エ藝的噴射混凝土特定的性能(回彈率、凝結時間、一次噴層厚度)進行改性的新型摻合料，還鮮見報道。參考文獻關寶樹.隧道及地下工程噴混凝土支護技術[M].北京人民交通出版社2009
[2]汪鵬.納米高性能混凝土斷裂性能試驗研究[D].鄭州鄭州大學，2012
[3]王寶民.納米SiO2高性能混凝土性能及機理研究[D].大連大連理工大學，2009

發明內容
為了填補現有技術的上述技術空白，本申請的目的是提供一種納米級噴射混凝土改性摻合料，用于降低噴射混凝土的回彈率、縮短凝結時間、提高一次噴層厚度。完成上述發明任務的技術方案是，一種納米級噴射混凝土改性摻合料，其質量份組成如下納米SiO2 60 95 ;超細礦物摻合料5 40 ;表面活性劑O 10。納米級噴射混凝土改性摻合料粉體顆粒的體積平均徑D (4，3) ( 150nm。其中，所述的納米SiO2為SiO2含量> 95%的高活性納米顆粒材料；所述的超細礦物摻合料由體積平均徑D (4，3) ^ 150nm的粉煤灰、沸石粉、偏高嶺土、礦渣粉中的一種或幾種組成。
所述的“超細”，是指體積平均徑D (4，3)彡150nm。所述的礦物摻合料可由粉煤灰、沸石粉、偏高嶺土、礦渣中的ー種或幾種組成，可根據實際需要(考慮混凝土的性能要求、原材料供應、成本等因素)進行任意組合，他們之間沒有特定的比例。其比例對混凝土性能的影響不大。此處列出的是幾種常用的摻合料。所述的表面活性劑由聚羧酸類、萘系表面活性剤、脂肪族類、氨基磺酸鹽類等有機粉體中的ー種組成。將這種摻合料按照水泥質量的5% 15%摻入噴射混凝土拌合物中。本發明的納米級噴射混凝土改性摻合料可以降低噴射混凝土的回彈率、縮短凝結時間、提高一次噴層厚度。能夠使濕噴混凝土的回彈率< 8%、凝結時間< 2min、一次噴層厚度 > 35cm。·
具體實施例方式摻加納米級噴射混凝土改性摻合料的混凝土攪拌エ藝為先將粗骨料、納米級噴射混凝土改性摻合料(以下簡稱“納米摻合料”)和50%的拌合用水混合攪拌2分鐘，然后加入水泥、細骨料、其他混凝土組份和剰余50%拌合水再攪拌2分鐘后出機。對比組
以不摻加納米摻合料的噴射混凝土為對比組。對比組混凝土配合比見下表。速凝劑摻量為水泥質量的8%，在噴嘴處添加。試驗隧洞的圍巖為III類圍巖。采用濕噴エ藝進行混凝土噴射。原材料
水泥海螺P ·0 42. 5 ;砂天然河砂，細度模數2. 7 ;石子5-15_碎石，減水劑FDN減水劑，減水率16%，速凝劑為無堿速凝劑。不摻加納米摻合料的噴射混凝土配合比
水泥水砂 5-15mm碎石減水割
(kg/m') (kg/rn*) (kg/m‘) (kg/m3) (kg/m'
46220110066703,23
噴射混凝土的凝結時間為210s，回彈率為11%，一次噴層厚度為16cm。摻加納米摻合料的噴射混凝土實施例如下
實施例I,納米級噴射混凝土改性摻合料質量組成為
納米 SiO2 82. 5 份；
粉煤灰10份；
萘系表面活性劑7. 5份。納米級噴射混凝土改性摻合料摻量為水泥質量的10%，速凝劑摻量為水泥和納米摻合料總質量的8%，在噴嘴處添加。采用濕噴エ藝進行混凝土噴射。噴射混凝土配合比如下
摻加納米摻合料噴射混凝土配合比
權利要求
1.一種納米級噴射混凝土改性摻合料，其特征在于，其質量份組成如下納米SiO260 95 ;超細礦物摻合料5 40 ;表面活性劑O 10。
2.根據權利要求I所述的納米級噴射混凝土改性摻合料，其特征在干，納米級噴射混凝土改性摻合料粉體顆粒的體積平均徑D (4，3) ( 150nm。
3.根據權利要求I所述的納米級噴射混凝土改性摻合料，其特征在于，所述的納米SiO2為SiO2含量彡95%的高活性納米顆粒材料。
4.根據權利要求I所述的納米級噴射混凝土改性摻合料，其特征在于，所述的超細礦物摻合料由體積平均徑D (4，3) ^ 150nm的粉煤灰、沸石粉、偏高嶺土、礦渣粉中的一種或幾種組成。
5.根據權利要求I所述的納米級噴射混凝土改性摻合料，其特征在干，所述的表面活性劑由聚羧酸類、萘系、脂肪族類、氨基磺酸鹽類等有機粉體中的ー種組成。
6.根據權利要求1-5之一所述的納米級噴射混凝土改性摻合料，其特征在于，所述納米級噴射混凝土改性摻合料的使用量為按照水泥質量的5% 15%摻入噴射混凝土拌合物中。
全文摘要
納米級噴射混凝土改性摻合料，其質量份組成是納米SiO2 60～95；超細礦物摻合料5～40；表面活性劑0～10；其中，所述的納米SiO2為SiO2含量≥95%的高活性納米顆粒材料；納米級噴射混凝土改性摻合料粉體顆粒的體積平均徑D(4，3)≤150nm。超細礦物摻合料由粉煤灰、沸石粉、偏高嶺土、礦渣粉中的一種或幾種組成；所述的表面活性劑由聚羧酸類、萘系、脂肪族類、氨基磺酸鹽類等有機粉體中的一種組成。將這種摻合料按照水泥質量的5%～15%摻入噴射混凝土拌合物中。本發明能夠使濕噴混凝土的回彈率≤8%、凝結時間≤2min、一次噴層厚度≥35cm。
文檔編號C04B14/04GK102826774SQ201210343040
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者陳波, 丁建彤, 蔡躍波, 白銀, 寧逢偉 申請人:水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院