本發(fā)明屬于建筑材料，涉及一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、
2、噴射混凝土憑借其獨特的施工工藝與快速的硬化特點已廣泛應(yīng)用于隧道支護、邊坡防護、結(jié)構(gòu)修復(fù)等多個領(lǐng)域。隨著我國工程建設(shè)向西部地區(qū)的延伸，越來越多的隧道工程具有超大埋深、高海拔、大溫差等特點，此外還面臨著高地應(yīng)力、高地熱、富水、巖爆等不良地質(zhì)環(huán)境的影響，因此對用于初期支護的噴射混凝土提出了更高的要求。
3、傳統(tǒng)噴射混凝土應(yīng)用面臨著許多問題，如回彈率高、早期強度低、和易性差、后期強度倒縮及耐久性不足等。而所采用的液體速凝劑多為含氟含堿型，一方面存在低溫促凝性弱、產(chǎn)物耐熱性不足，另一方面所含的氫氟酸、氟硅酸等腐蝕性較強，易對環(huán)境造成污染。因此，亟需開發(fā)一種適用于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的早高強、高耐久、低回彈的噴射混凝土，從而提高噴射混凝土施工和使用性能，實現(xiàn)噴射混凝土高性能化。
4、專利cn114671644a中公開了一種高早強低回彈的高性能噴射混凝土及其制備方法，通過采用無堿無氟速凝劑與摻合料提高混凝土的早期強度，降低邊墻與拱頂?shù)幕貜椔剩⑽催M一步考慮混凝土的長期耐久性與強度增長的穩(wěn)定性。專利cn117886575a公開了一種低回彈高強度噴射混凝土材料及其制備方法，采用改性聚丙烯酰胺添加劑與直鏈或支鏈淀粉所制備的噴射混凝土降低了回彈率，提升了7d與28d的齡期強度，但對8h與1d等早齡期強度均未提及，無法滿足對于噴射混凝土早高強的要求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、
2、本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，并提供其制備方法及應(yīng)用方法。
3、本發(fā)明所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土包括以下重量份的原料：水泥420～500份，粗骨料800～900份，細骨料800～900份，水120～170份，外加劑3.8～5.5份，早強增實型輔助膠凝材料4～10份，無氟無堿高濃速凝劑2.5～4份，所述早強增實型輔助膠凝材料包括早強增實型輔助膠凝材料（粉體）和早強增實型輔助膠凝材料（液體）兩種，兩者可單獨或協(xié)同使用。
4、所述早強增實型輔助膠凝材料（液體）為采用共沉淀法，利用鈣鹽、硅鹽和分散劑所制鈣硅比在0.6～2的懸浮液；所述鈣鹽為硝酸鈣、硫酸鈣、次氯酸鈣、溴化鈣、氟化鈣、碘酸鈣、亞硝酸鈣、草酸鈣中的至少一種；所述硅鹽為硅酸鈉、硅酸鋁、硅酸鉀、偏硅酸鈉、偏硅酸鉀中的至少一種；分散劑為聚羧酸類。
5、所述早強增實型輔助膠凝材料（粉體）由早強組分與增實組分組成，其中早強組分質(zhì)量占比為20%～40%，增實組分質(zhì)量占比為60%～80%；所述早強組分為硫酸鈣、鋁酸三鈣、硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸鉀中的至少一種；所述增實組分為硅灰、粉煤灰、礦渣粉、石粉中的至少一種。
6、所述無氟無堿高濃速凝劑，滿足氟離子及堿含量<0.05%，凈漿初凝時間（5℃）≤5min、凈漿終凝時間（5℃）≤10min、砂漿28d抗壓強度比（80℃）≥90%、穩(wěn)定性（-10℃）≤5ml。
7、所述水泥為p·o42.5普通硅酸鹽水泥；所述細骨料為河砂或機制砂，細度模數(shù)為2.3～3.0；所述粗骨料為碎石，粒徑為5—8mm；所述流變調(diào)節(jié)劑的為纖維素醚、可再分散乳膠粉、黃原膠、溫輪膠、瓜爾膠中的至少一種；所述外加劑為聚羧酸高性能減水劑，減水率≥25%。所述流變調(diào)節(jié)劑的為纖維素醚、可再分散乳膠粉、黃原膠、溫輪膠、瓜爾膠中的至少一種。
8、所述纖維為玄武巖纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維中的至少一種。
9、所述噴射混凝土的擴展度為400～600mm，含氣量為4～6%。
10、該噴射混凝土的制備方法包括以下步驟：
11、（1）?向攪拌機中投入水泥、細骨料、粗骨料、早強增實型輔助膠凝材料（粉體），纖維后攪拌30s的到干混料；
12、（2）?向干混料中加入水、早強增實型輔助膠凝材料（液體）、流變調(diào)節(jié)劑、外加劑攪拌3min得到混凝土拌合物；
13、（3）?將拌合物加入濕噴設(shè)備中與速凝劑混合后噴射至受噴面即可得到早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土。
14、該噴射混凝土噴射至受噴面時噴射角度為75~90°；噴射距離為1.0~1.5m；噴射風壓為0.3~0.6mpa；噴頭運動軌跡為直線往復(fù)或環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動；邊墻一次噴射厚度為8～15cm，拱頂一次噴射厚度為6～10cm。
15、所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土在隧道和邊坡支護中的應(yīng)用。
16、本發(fā)明的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土的積極效果是：
17、本發(fā)明中制備的早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土通過配合比優(yōu)化，采用較高的含氣量和中等坍落度，使混凝土具有良好的和易性與勻質(zhì)性，降低泵送和噴射過程堵管的風險，在混凝土骨料方面，粒徑采用5—8mm，減少射流過程中的骨料回彈現(xiàn)象，提升噴射效果。
18、此外早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土應(yīng)用高濃無氟無堿速凝劑和早強增實輔助膠凝材料，所采用的無氟無堿速凝劑滿足活性鋁相含量高達60%以上，可有效改善嚴酷環(huán)境下速凝劑的促凝早強性能及穩(wěn)定性。早強增實輔助膠凝材料包括早強增實型輔助膠凝材料（粉體）和早強增實型輔助膠凝材料（液體）兩種，粉體為硫鋁類原料，加入后能夠促使水泥體系快速水化，在更早期生成具有一定強度的鈣礬石類水化產(chǎn)物，從而提升早期強度。液體中含有納米csh，加入后能夠誘導(dǎo)硅酸鈣類礦物水化加速從而提升早期強度，這兩種早強材料在復(fù)合使用時兩種早強機制可以同時發(fā)揮早強功能，具有一定的協(xié)同作用。
1.一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，其特征在于：包括以下重量份的原料：水泥420～500份，粗骨料800～900份，細骨料800～900份，水120～170份，外加劑3.8～5.5份，早強增實型輔助膠凝材料2.5～4份，無氟無堿高濃速凝劑2.5～4份；其中所述早強增實型輔助膠凝材料包括早強增實型輔助膠凝材料（粉體）和早強增實型輔助膠凝材料（液體）兩種，兩者可單獨或共同使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，其特征在于所述早強增實型輔助膠凝材料（液體）為采用共沉淀法，利用鈣鹽、硅鹽和分散劑所制鈣硅比在0.6～2的懸浮液；所述鈣鹽為硝酸鈣、硫酸鈣、次氯酸鈣、溴化鈣、氟化鈣、碘酸鈣、亞硝酸鈣、草酸鈣中的至少一種；所述硅鹽為硅酸鈉、硅酸鋁、硅酸鉀、偏硅酸鈉、偏硅酸鉀中的至少一種；分散劑為聚羧酸類。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，其特征在于所述早強增實型輔助膠凝材料（粉體）由早強組分與增實組分組成，其中早強組分質(zhì)量占比為20%～40%，增實組分質(zhì)量占比為60%～80%；所述早強組分為硫酸鈣、鋁酸三鈣、硫酸鈉、硫酸鎂、硫酸鉀中的至少一種；所述增實組分為硅灰、粉煤灰、礦渣粉、石粉中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，其特征在于所述的無氟無堿高濃速凝劑，滿足氟離子及堿含量<0.05%，凈漿初凝時間（5℃）≤5min、凈漿終凝時間（5℃）≤10min、砂漿28d抗壓強度比（80℃）≥90%、穩(wěn)定性（-10℃）≤5ml。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中所述一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，其特征在于所述水泥為p·o42.5普通硅酸鹽水泥；所述細骨料為河砂或機制砂，細度模數(shù)為2.3～3.0；所述粗骨料為碎石，粒徑為5—8mm；所述流變調(diào)節(jié)劑的為纖維素醚、可再分散乳膠粉、黃原膠、溫輪膠、瓜爾膠中的至少一種；所述外加劑為聚羧酸高性能減水劑，減水率≥25%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，其特征在于所述纖維為玄武巖纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維、聚乙烯醇纖維中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土，其特征在于所述噴射混凝土的擴展度為400～600mm，含氣量為4～6%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中噴射至受噴面時噴射角度為75~90°；噴射距離為1.0~1.5?m；噴射風壓為0.3~0.6?mpa；噴頭運動軌跡為直線往復(fù)或環(huán)形旋轉(zhuǎn)水平移動；邊墻一次噴射厚度為8～15cm，拱頂一次噴射厚度為6～10cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的一種早高強、高耐久、低回彈噴射混凝土在隧道和邊坡支護中的應(yīng)用。