一种应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土及其制备方法
| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
| 专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
| 申请号 | CN202311041193.0 | 申请日 | 2023-08-17 |
| 公开(公告)号 | CN119490332A | 公开(公告)日 | 2025-02-21 |
| 申请人 | 广东工业大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 黄靖凯; 吕建兵; | 第一发明人 | 黄靖凯 |
| 权利人 | 广东工业大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 广东工业大学 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：广东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：广东省广州市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：广东省广州市番禺区广州大学城外环西路100号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：510006 |
| 主IPC国际分类 | C04B28/04 | 所有IPC国际分类 | C04B28/04 ; C04B16/06 ; C04B16/02 ; C04B40/00 ; C04B20/02 ; C04B14/36 ; C04B111/27 ; C04B111/22 ; C04B111/20 |
| 专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 专利代理人 | ||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种应用于灰岩地区抗渗喷射 混凝土 及其制备方法，属于隧道施工领域。本发明的应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，能够有效 预防 隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。本发明的应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，不仅在前期有较好的渗流防结晶作用，后续的渗流过程会使得更多的固 钙 剂发挥作用，喷射混凝土更加致密，起到抵抗长期渗流结晶的目的，对富 水 隧道，尤其是具有侵蚀性 地下水 的富水隧道，可以有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。 | ||
| 权利要求 | 1.一种应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，其特征在于，由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥297份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂 |
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| 说明书全文 | 一种应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土及其制备方法技术领域[0001] 本发明设计涉及混凝土材料技术领域，特别涉及一种应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土及其制备方法。 背景技术[0002] 隧道排水系统是指为维护隧洞施工不会因渗漏水引起病害，威胁行人安全，侵蚀洞内设施，影响设计使用寿命所进行的防水和排涝工程，是一种包括地质、气象、施工地层和水文、施工方法、施工技术和材料性能等方面的综合性项目。排水系统通过将间隙水、地表水从衬砌外引导至排水井中，减小隧道内水压力以保证隧道结构的安全性。为保证隧道结构安全，排水系统的正常工作至关重要，在隧道建设过程中及建设完成后都要对隧道间隙水进行及时的引导梳流，在排水系统引流期间水体与空气密切接触，间隙水pH和CO2含量快速增加，结晶开始在管壁堆积，并且随着时间的流逝，堆积效果更加显著逐步出现截流现象以至于最后水管完全堵塞，影响排水作业的正常运作。在众多隧道中，灰岩地区的管道结晶最为严重，往往在隧道施工过程中就出现大量的结晶物致使隧道的排水系统不能正常运行，需要人工进行排水疏导，严重影响施工进度并且可能会带来隧道涌水、塌方等次生灾害。 [0003] 公路隧道目前常用复合式衬砌形式，即初期支护+二次衬砌形式，但复合式衬砌也导致了一定的问题，尤其是对于在灰岩地区的初期支护和隧道排水系统，地下水长期在初期支护混凝土中的渗流，喷射混凝土由于钙溶出作用且不断受到各种侵蚀性的地下水侵蚀，地下水易渗透喷射混凝土侵入隧道内部，影响隧道结构耐久性及施工进程。在喷射混凝土中凝胶材料不断水化生成氢氧化钙、水化硅酸钙等水化产物，当富含侵蚀性离子的地下水不断穿过混凝土内部时，水泥水化产物被溶蚀带出，随侵蚀液流入隧道排水系统内，进而加速排水系统发生结晶堵塞，一旦排水系统发生堵塞，致使衬砌背后的地下水不能及时排走，进而以压力的形式作用于支护结构外侧与路面底部，使得衬砌与路面承受了额外的附加水压，导致大量隧道建成后短时间就出现了衬砌开裂、渗漏水及路面冒水等病害现象，严重危及隧道营运安全。 发明内容[0004] 为解决现有技术中的问题，本发明提供一种应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土及其制备方法。本发明基于隧道结晶病害与喷射混凝土的渗透性以及水泥水化进程关系密切的特点，通过对抗渗喷射混凝土配合比的设计，增强其抗渗性能，对隧道结晶病害起到防治作用。 [0005] 具体的，本发明应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，由以下重量份原料组成：普通硅酸盐水泥297份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，聚丙烯纤维1.5份，纤维素纤维1.2份，抗渗增强剂10‑40份。 [0006] 优选的，所述的粉煤灰为一级粉煤灰。 [0007] 优选的，所述的细骨料是所述粒径分布为0～2mm的河砂。 [0008] 优选的，所述粗骨料为粒径为5～8mm的碎石 [0009] 优选的，所述高效减水剂为粉末聚羧酸减水剂 [0010] 优选的，所述的聚丙烯纤维的密度0.91g/cm3，熔点165～175℃，燃点590℃，长度为12‑24mm，直径为20‑30μm，长径比＞500，断裂延伸率为2‑3％，抗拉强度为＞2800MPa。断裂强度≥300MPa，弹性模量≥2500MPa，泊松比0.29～0.46。 [0011] 聚丙烯纤维是以丙烯聚合得到的等规聚丙烯为原料纺制而成的合成纤维，具有密度小、耐热性能好、强度高、韧性好、耐碱性好、延伸率大及价格低等优点，当水泥基料中掺入聚丙烯纤维，会提高抗裂能力1.2倍以上。在配比合理、施工范例情况下，可完全防止缝隙的出现，掺入混凝土或砂浆中，能极有用地控制混凝土或砂浆因塑性紧缩干裂或温度等变化所惹起的缝隙，防止并抑制缝隙的生长，从而改进混凝土的抗渗、抗裂功能。加入聚丙烯纤维，还可以大幅度提高混凝土或砂浆的抗裂和抗打击能力，抗磨损、抗冻融，淘汰塑性沉降和龟裂。 [0012] 优选的，所述的纤维素纤维1.10g/cm3，长度为6mm，直径为15‑20μm，断裂强度≥700MPa。 [0013] 纤维素纤维内含有独有空腔，在混凝土硬化过程中可以缓慢释放储存在空腔中的水分，促进混凝土进一步水化，补偿混凝土收缩。纤维素纤维主要具有以下优势：天然的亲水性，可以为水泥水化提供水分，使水化产物附着在其表面，提高纤维与水泥基体的粘结强度；一般呈片状，在混凝土制备过程中极易随机分散且不结团，从而均匀分布在混凝土中，形成三维网状结构；单位质量内数量大、间距小、比表面积大，在混凝土硬化初期可以有效抑制裂缝的萌生和发展，提高强度；高强高模、握裹力强，对改善混凝土后期的韧性、抗冲击性能以及抗渗、抗冻、抗碳化、抗侵蚀等耐久性有积极作用。 [0014] 优选的，所述的抗渗增强剂，由以下方法制备得到 [0018] 3)将所述包覆式混合料进行干燥，得到包覆结构聚合粉末。 [0019] 进一步的，在步骤1)中，所述氢氧化铝的粒径为0.5～2μm；所述硅酸铝粉，粒径为200～300μm； [0020] 在步骤1)中，所述纳米二氧化硅的粒径为1520nm，比表面积为≥150m2/g。 [0021] 进一步的，在步骤1)中，所述纳米碳酸钙的平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面2 积≥20m/g。 [0022] 进一步的，在步骤2)中加入的硬脂酸、甲基丙烯酸或/或氨基磺酸的总体质量为混合粉料质量的3％～5％。 [0023] 进一步的，步骤1)的球磨具体为： [0024] 将原料高速分散混合后加入球磨机中，再加入Al2O3磨球，在300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，制得混合粉料。 [0025] 进一步的，Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15)∶1。 [0026] 进一步的，步骤3)的干燥方式为： [0028] 本发明还涉及上述抗渗喷射混凝土的制备方法，具体的，包括如下步骤： [0029] 1)首先将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和抗渗增强剂一起加入到搅拌机中慢速搅拌，使干料混合均匀； [0030] 2)随后向搅拌机中加入水，慢速搅拌； [0031] 3)再将聚丙烯纤维和纤维素纤维缓慢加入搅拌机中并快速搅拌，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象； [0032] 4)将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天，即得。 [0033] 优选的，步骤1)慢速搅拌时间为5min。 [0034] 优选的，步骤2)慢速搅拌时间为3min。 [0035] 优选的，步骤3)快速搅拌时间为5min。 [0036] 优选的，步骤4)振捣时间为2min。 [0037] 优选的，慢速搅拌的转速为100‑125r/min，快速搅拌的转速为195‑230r/min。 [0038] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： [0039] 本发明的应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，能够有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。 [0040] 本发明的应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，掺加了聚丙烯纤维、纤维素纤维和抗渗增强剂的喷射混凝土，7d平均抗压强度可达38.57MPa，28d平均抗压强度可达到53.70MPa，7d平均抗拉强度可达2.70MPa，28d平均抗拉强度可达到3.54MPa，与围岩的粘结强度可达到3.20MPa以上。掺加聚丙烯纤维、纤维素纤维和抗渗增强剂后的喷射混凝土具有低孔隙率、高致密性的特点，抗渗性能好，对地下水对衬砌的侵蚀有良好的抵制效果，对隧道安全运营提供了富裕的安全储备。本发明的应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，不仅在前期有较好的渗流防结晶作用，后续的渗流过程会使得更多的抗渗增强剂发挥作用，喷射混凝土更加致密，起到抵抗长期渗流结晶的目的，对灰岩地区富水隧道，尤其是具有侵蚀性地下水的富水隧道，可以有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题，进一步保障隧道结构安全和防排水系统的通畅运行。与普通混凝土相比，本发明的混凝土施工性能好，喷射速度快、回弹量小，与普通混凝土相比，本发明的喷射混凝土可以节约1/3的喷射时间。 附图说明 [0041] 图1为本发明的技术流程图。 [0042] 图2为抗渗增强剂制备的技术方案流程图。 [0043] 图3为实施例4渗流120d后混凝土电镜扫描图的电镜扫描图 具体实施方式[0044] 下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明： [0045] 为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土及制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。 [0046] 除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。 [0047] 除非特别说明，以下实施例和所用试剂和材料均为市购。 [0048] 实施例1 [0049] 实施例1准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥297份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，聚丙烯纤维1.5份，纤维素纤维1.2份，抗渗增强剂10份。 [0050] 以重量份数计，将20‑40份碳酸锂、15‑30份粒径为0.5～2μm的氢氧化铝、10‑20份2 粒径为200～300μm的硅酸铝粉、5‑10份粒径为1520nm，比表面积为≥150m/g的纳米二氧化 2 硅和5‑10份平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m/g的纳米碳酸钙散混合后加入球磨机中，再按照Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15)∶1的原则加入Al2O3磨球，在 300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，得到混合粉料；将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入总体质量为混合粉料质量的3％～5％的硬脂酸、甲基丙烯酸或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；将所述包覆式混合料放置在旋转蒸发器中干燥3～5h进行干燥，得到包覆结构聚合粉末，即抗渗增强剂。 [0051] 获得抗渗增强剂后，将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和抗渗增强剂一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；再将聚丙烯纤维和纤维素纤维缓慢加入搅拌机中并以195‑230r/min的转速快速搅拌5min，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0052] 实施例2 [0053] 实施例2准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥287份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，聚丙烯纤维1.5份，纤维素纤维1.2份，抗渗增强剂20份。 [0054] 以重量份数计，将20‑40份碳酸锂、15‑30份粒径为0.5～2μm的氢氧化铝、10‑20份2 粒径为200～300μm的硅酸铝粉、5‑10份粒径为1520nm，比表面积为≥150m/g的纳米二氧化 2 硅和5‑10份平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m/g的纳米碳酸钙散混合后加入球磨机中，再按照Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15)∶1的原则加入Al2O3磨球，在 300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，得到混合粉料；将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入总体质量为混合粉料质量的3％～5％的硬脂酸、甲基丙烯酸或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；将所述包覆式混合料放置在旋转蒸发器中干燥3～5h进行干燥，得到包覆结构聚合粉末，即抗渗增强剂。 [0055] 获得抗渗增强剂后，将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和抗渗增强剂一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；再将聚丙烯纤维和纤维素纤维缓慢加入搅拌机中并以195‑230r/min的转速快速搅拌5min，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0056] 实施例3 [0057] 实施例3准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥277份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，聚丙烯纤维1.5份，纤维素纤维1.2份，抗渗增强剂30份。 [0058] 以重量份数计，将20‑40份碳酸锂、15‑30份粒径为0.5～2μm的氢氧化铝、10‑20份2 粒径为200～300μm的硅酸铝粉、5‑10份粒径为1520nm，比表面积为≥150m/g的纳米二氧化 2 硅和5‑10份平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m/g的纳米碳酸钙散混合后加入球磨机中，再按照Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15)∶1的原则加入Al2O3磨球，在 300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，得到混合粉料；将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入总体质量为混合粉料质量的3％～5％的硬脂酸、甲基丙烯酸或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；将所述包覆式混合料放置在旋转蒸发器中干燥3～5h进行干燥，得到包覆结构聚合粉末，即抗渗增强剂。 [0059] 获得抗渗增强剂后，将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和抗渗增强剂一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；再将聚丙烯纤维和纤维素纤维缓慢加入搅拌机中并以195‑230r/min的转速快速搅拌5min，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0060] 实施例4 [0061] 实施例4准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥267份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，聚丙烯纤维1.5份，纤维素纤维1.2份，抗渗增强剂40份。 [0062] 以重量份数计，将20‑40份碳酸锂、15‑30份粒径为0.5～2μm的氢氧化铝、10‑20份2 粒径为200～300μm的硅酸铝粉、5‑10份粒径为1520nm，比表面积为≥150m/g的纳米二氧化 2 硅和5‑10份平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m/g的纳米碳酸钙散混合后加入球磨机中，再按照Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15)∶1的原则加入Al2O3磨球，在 300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，得到混合粉料；将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入总体质量为混合粉料质量的3％～5％的硬脂酸、甲基丙烯酸或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；将所述包覆式混合料放置在旋转蒸发器中干燥3～5h进行干燥，得到包覆结构聚合粉末，即抗渗增强剂。 [0063] 获得抗渗增强剂后，将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和抗渗增强剂一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；再将聚丙烯纤维和纤维素纤维缓慢加入搅拌机中并以195‑230r/min的转速快速搅拌5min，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0064] 对比例1 [0065] 对比例1准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥297份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份。 [0066] 将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0067] 对比例2 [0068] 对比例2准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥297份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，纤维素纤维1.2份，抗渗增强剂10份。 [0069] 以重量份数计，将20‑40份碳酸锂、15‑30份粒径为0.5～2μrn的氢氧化铝、10‑20份2 粒径为200～300μm的硅酸铝粉、5‑10份粒径为1520nm，比表面积为≥150m/g的纳米二氧化 2 硅和5‑10份平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m/g的纳米碳酸钙散混合后加入球磨机中，再按照Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15)∶1的原则加入Al2O3磨球，在 300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，得到混合粉料；将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入总体质量为混合粉料质量的3％～5％的硬脂酸、甲基丙烯酸或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；将所述包覆式混合料放置在旋转蒸发器中干燥3～5h进行干燥，得到包覆结构聚合粉末，即抗渗增强剂。 [0070] 获得抗渗增强剂后，将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和抗渗增强剂一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；再将纤维素纤维缓慢加入搅拌机中并以195‑230r/min的转速快速搅拌5min，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0071] 对比例3 [0072] 对比例3准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥297份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，聚丙烯纤维1.5份，抗渗增强剂10份。 [0073] 以重量份数计，将20‑40份碳酸锂、15‑30份粒径为0.5～2μm的氢氧化铝、10‑20份2 粒径为200～300μm的硅酸铝粉、5‑10份粒径为1520nm，比表面积为≥150m/g的纳米二氧化 2 硅和5‑10份平均粒径≤100nm，白度＞93％，比表面积≥20m/g的纳米碳酸钙散混合后加入球磨机中，再按照Al2O3磨球和混合粉料的质量比为(10～15)∶1的原则加入Al2O3磨球，在 300～400r/min的转速下球磨2～4h，之后通过200目筛进行筛分，得到混合粉料；将所述混合粉料浸渍于无水乙醇中，加入总体质量为混合粉料质量的3％～5％的硬脂酸、甲基丙烯酸或氨基磺酸，加热至40～60℃，之后在转速为100r/min的条件下搅拌30～90min，得到包覆式混合料；将所述包覆式混合料放置在旋转蒸发器中干燥3～5h进行干燥，得到包覆结构聚合粉末，即抗渗增强剂。 [0074] 获得抗渗增强剂后，将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和抗渗增强剂一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；再将聚丙烯纤维缓慢加入搅拌机中并以195‑230r/min的转速快速搅拌5min，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0075] 对比例4 [0076] 对比例4准备的原材料质量份数配比为：普通硅酸盐水泥297份，粉煤灰91份，硅灰68份，细骨料863份，粗骨料765份，水196份，高效减水剂7.3份，聚丙烯纤维1.5份，纤维素纤维1.2份。 [0077] 将按重量份称好的普通硅酸盐水泥、粉煤灰、硅灰、细骨料、粗骨料、高效减水剂和一起加入到搅拌机中以100‑125r/min的转速慢速搅拌5min，使干料混合均匀；随后向搅拌机中加入水，100‑125r/min的转速慢速搅拌3min；再将聚丙烯纤维和纤维素纤维缓慢加入搅拌机中并以195‑230r/min的转速快速搅拌5min，使纤维分散均匀，避免发生团聚现象；将搅拌好的浆体浇筑在模具中，振捣2min，成型后用塑料膜密封，脱模后在室内常温条件下继续养护至28天。 [0078] 如表1所示实施例14提供的一种掺加抗渗增强剂的喷射混凝土，7d平均抗压强度可达39.57MPa，28d平均抗压强度可达到53.70MPa，7d平均抗拉强度可达3.70MPa，28d平均抗拉强度可达到4.54MPa，前期强度和后期强度有了非常明显的提升，7d抗压强度可达到42.12MPa，28d抗压强度达到57.86MPa以上，抗拉强度也远高规范要求，与围岩的粘结强度达到3.55MPa。说明掺加抗渗增强剂后的喷射混凝土具有低孔隙率、高致密性的特点，抗渗性能好，对地下水对衬砌的侵蚀有良好的抵制效果，不利于钙的溶出，对隧道安全运营提供了富裕的安全储备。 [0079] 表1力学指标 [0080] [0081] 为了验证该抗渗增强剂在喷射混凝土内部的固钙能力，设置验证试验进行对比，验证方法为：将标准试块放入混凝土抗渗仪中，试验结束后对渗流液进行收集，通过YD200A离子检测仪对收集的渗流液进行钙离子的测定；混凝土抗渗性能试验采用HS‑4S型数显混凝土渗透仪，检测周期均为120d，检测的结果如表2所示： [0082] 表2检测结果数据 [0083] [0084] 如表2所示，实施例1～4钙离子浓度均小于对比例1～4，说明抗渗增强剂具有较好的防止混凝土中钙流失的能力，尤其实施例3，随后钙流失量随时间的延长进行迅速减小，在120d就稳定在了25mg/L左右，因此，随着渗流时间增长，其缓释优势也逐渐体现出来，即该抗渗增强剂不仅在前期可以发挥良好的渗防结晶作用，尤其对于长期渗流防结晶效果更好，长期渗流会使得更多的抗渗增强剂发挥作用，起到抵抗长期渗流结晶的目的，对富水隧道，尤其是具有侵蚀性地下水的富水隧道，可以有效预防由于初期支护喷射混凝土渗流带来的衬砌劣化、排水管结晶堵塞等问题，进而保障隧道结构安全和防排水系统的通畅运行。 [0085] 结合实施例3、对比例1的钙离子浓度变化和抗渗系数的测定结果可知，抗渗增强剂会使得喷射混凝土更加密实，抗渗性能远高于一般喷射混凝土，也从侧面反映了掺加抗渗增强剂的喷射混凝土孔隙率更小，说明该抗渗增强剂在渗流作用下有使混凝土更加致密的功能，也再一次验证了该抗渗增强剂可以有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。 [0086] 碳酸锂在水泥早龄期强度提升方面发挥了重要作用，碳酸锂会短期内形成大量的钙矾石，从而快速形成空间网格结构，提高早期抗压强度；其次，纳米二氧化硅可以充分吸收水泥混凝土界面早期形成的氢氧化钙，尤其早龄期效果更为显著，生成硅酸钙凝胶留在混凝土中，并能和氢氧化钙晶体紧密固结在一起，混凝土孔隙快速被减小，进而提高混凝土的密实度和抗压/抗拉强度；极细的纳米碳酸钙晶体具有核位点的作用，可以为碳酸钙晶体在混凝土内提供大量核位点，有助于促进混凝土碳酸钙晶体在混凝土内聚集填充孔隙，提高混凝土密实度，进而避免由于地下水在初支喷射混凝土中的渗流作用将结晶体冲刷带走。 [0087] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 [0088] 综上所述，本发明的应用于灰岩地区抗渗喷射混凝土，掺加聚丙烯纤维、纤维素纤维和抗渗增强剂后的喷射混凝土具有低孔隙率、高致密性的特点，抗渗性能好，对地下水对衬砌的侵蚀有良好的抵制效果，对隧道安全运营提供了富裕的安全储备。本发明不仅在前期有较好的渗流防结晶作用，后续的渗流过程会使得更多的抗渗增强剂发挥作用，喷射混凝土更加致密，起到抵抗长期渗流结晶的目的，对灰岩地区富水隧道，尤其是具有侵蚀性地下水的富水隧道，可以有效预防隧道初期支护喷射混凝土渗流结晶问题。 |
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