[发明专利]一种低粘抗裂高强湿喷混凝土及其制备方法

说明书

本发明公开了一种低粘抗裂高强湿喷混凝土及其制备方法，所述湿喷混凝土配比如下：胶凝材料470kg/m³~485kg/m³，水165kg/m³~175 kg/m³，粘度调节组分5kg/m³~11kg/m³，抗裂组分38.5kg/m³~40.5kg/m³，减水组分8.0kg/m³~8.5 kg/m³，细骨料900 kg/m³~950kg/m³，粗骨料750kg/m³~780kg/m³，无碱液体速凝剂40 kg/m³~42kg/m³。本发明所述湿喷混凝土的28d抗压强度在65MPa以上；在200 mm±10 mm的坍落度条件下，倒置坍落度筒排空时间在15s以内；早期抗裂试验单位面积上的总开裂面积不超过250mm²/m²，开裂等级为“L‑IV”；圆环开裂试验56d不开裂，开裂趋势为“低”。本发明湿喷混凝土强度高、粘度低、抗裂性好，易于泵送和喷射施工，有利于提高喷射混凝土衬砌结构的承载能力和防水性能。

技术领域

本发明属于地下空间支护材料技术领域，特别涉及一种低粘抗裂高强湿喷混凝土及其制备方法。

技术背景

锚杆与喷射混凝土组合形成的锚喷体系在地下空间支护中发挥了重要作用，它能够减小围岩松弛、发挥围岩的自稳能力，提高支护的及时性和稳定性。然而，随着西部大开发的深入推进，大埋深、长距离隧洞数量增多，高地应力问题突出，以锦屏一级水电站的地下厂房洞室群为例，实测16个测点的地应力高达20.0MPa～35.7MPa。高地应力条件下极易诱发岩爆、坍塌等不利工程地质灾害。

增加喷射混凝土的衬砌厚度是应对高地应力的一种技术手段，但需要增加洞室开挖量，对岩体的扰动大；且喷射混凝土厚度增加，支护效率降低，岩体处于失稳状态时间长。这难以预防岩爆、坍塌等工程灾害。研发高强湿喷混凝土取代传统喷射混凝土是及时恢复高地应力条件下围岩稳定性的重要技术手段。

降低水胶比和掺入高活性胶凝材料是提高喷射混凝土强度的两个主要手段，但这会产生两个问题：第一，混凝土粘度变大，流动阻力增加，很难满足施工过程中的泵送与喷射需求，易出现堵管等事故。第二，低水胶比会增加喷射混凝土的胶凝材料用量，从而不利收缩变形增加，混凝土的开裂风险升高。因此，兼具高强、低粘、抗裂特性，是高强湿喷混凝土配合比设计与制备的技术难点。

公布号CN105541222A的中国专利公布了一种高强度环保喷射混凝土。它是由胶凝材料、速凝剂、机制砂、碎石和水组成，该混凝土的抗压强度可达到42.3MPa～42.9MPa，但该发明中未针对湿喷混凝土开裂风险采取相关的防裂措施。

公布号CN106892585A的中国专利公布了一种高强度超微喷射混凝土外加剂。它是由1份～2份亚硝酸钠、750份～930份膨化超细硅灰、60份～110份塑化剂和0份～100份氢氧化钙组成。该产品可提高喷射混凝土强度至50MPa，该发明中未针对湿喷混凝土开裂风险采取相关的防裂措施。

公布号CN103224364A的中国专利公布了一种低碳高性能隧道喷射专用系列混凝土。该系列喷射混凝土强度在48MPa左右，该发明中未针对湿喷混凝土开裂风险采取相关的防裂措施。

题为《HCSA膨胀剂对喷射混凝土微观结构的影响》(矿冶工程，2012年，第32卷，第4期，第5～7页和12页)的中国论文公开了一种补偿收缩喷射混凝土。文中通过掺加HCSA膨胀剂提升了混凝土的密实度，但混凝土强度等级仅为常规C30(30MPa～38.2MPa)，难以满足高地应力条件下的支护需求，且未针对湿喷混凝土开裂风险进行论述。