[发明专利]一种高抗硫酸盐侵蚀的隧道喷射混凝土及其施工方法

说明书

本发明属于隧道衬砌混凝土技术领域，尤其公开了一种高抗硫酸盐侵蚀的隧道喷射混凝土及其施工方法。该隧道喷射混凝土通过合理的组分配置，其一使用无硫无碱速凝剂避免了体系中硫酸根离子数量增加；其二利用防腐材料调节整个体系中胶凝体系的化学组成，有效提升抗硫酸盐及盐类物质的腐蚀性能；其三利用非钢纤维自身良好的抗腐蚀和耐酸碱性，在乱向分布时对裂缝的约束作用，降低隧道喷射混凝土的开裂风险，减少硫酸盐等侵蚀介质的侵入通道，从内外两方面降低硫酸根数量，从而提升了该隧道喷射混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。与此同时，本发明提供的该隧道喷射混凝土，还具有后期服役强度高、回弹率低、开裂风险低等优点，也提高了其综合性能。

技术领域

本发明属于隧道衬砌混凝土技术领域，具体来讲，涉及一种高抗硫酸盐侵蚀的隧道喷射混凝土及其施工方法。

背景技术

喷射混凝土是自矿山开挖、巷道支护及边坡加固发展而来的一种混凝土类型，其在无需模板及风压条件下能对稳固性较差的隧道围岩表面产生良好的附着，从而达到控制围岩松弛变形的初期支护效果。随着国家基础设施建设的不断推进及发展，近年来喷射混凝土作为初期支护关键材料被广泛应用于铁路隧道、水利工程、矿井锚固支护等重大地下建设工程。根据喷射拌合物的干湿状态及喷射机类型不同，隧道喷射混凝土的施工工艺可大致分为三类，干法或潮法喷射、湿法喷射及水泥裹砂喷射。针对干法喷射存在粉尘大、混凝土质量波动大及回弹率高等施工缺陷，随着大型机械式湿喷台车及湿喷机设备的发展，湿法喷射混凝土应运而生，并且已成为隧道工程所采用的主流喷射施工工艺。

然而，我国地域幅员辽阔，地质环境复杂，喷射混凝土作为隧道结构中直接与围岩接触的保护层，容易受到围岩或地下水侵蚀，尤其是含硫酸盐介质的侵蚀地下水，进而造成喷射混凝土在硫酸盐侵蚀作用下发生结构开裂、力学强度下降等施工危害，缩短隧道整体结构的服役寿命。另外，液体无碱速凝剂作为湿法喷射混凝土的重要外加剂，无碱速凝剂的现有制备技术中多采用高含量的硫酸铝以及硫酸镁等硫酸盐材料，造成外加剂带入喷射混凝土的硫酸根离子偏高，进一步加剧了外界硫酸盐服役环境对喷射混凝土的侵蚀劣化作用(Salvador,RP,Rambo,DAS,Bueno,RM,Lima,SR,Figueiredo,AD.Influence ofaccelerator type and dosage on the durability of wet-mixed sprayed concreteagainst external sulfate attack[J].CONSTRUCTION AND BUILDING MATERIALS,10.1016/j.conbuildmat.2019.117883)。

现有技术中虽然有通过掺入新材料或采用特殊喷射工艺改进等方法对喷射混凝土的服役性能进行提升的报道，但这些技术仍存在较多缺点，如一种喷射混凝土及其施工方法的报道公开了一种钢纤维喷射混凝土，其在喷射混凝土前，预先采用硅酸钠水溶液对喷射面进行了喷涂，但硅酸钠属于碱性物质，在服役过程中渗透到喷射混凝土内部，容易形成缺陷，造成抗硫酸盐侵蚀能力与后期强度下降；其次钢纤维材料容易在隧道潮湿环境中发生锈蚀，造成混凝土服役韧性及衬砌结构支护能力下降。又如喷射混凝土及其制备方法的报道，其是在速凝剂组分选择时掺入了25％的硫酸铝组分，但该方法也在一定程度上造成了喷射混凝土内部硫酸根离子浓度增加，劣化混凝土结构的抗硫酸盐侵蚀能力。

因此，亟需研发一种具有良好抗硫酸盐侵蚀的喷射混凝土，以满足其应用于隧道结构中时的性能保障需求。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种高抗硫酸盐侵蚀的隧道喷射混凝土，该隧道喷射混凝土结合非钢纤维、防腐材料以及无硫无碱速凝剂的综合作用，从内外两方面降低硫酸根数量，从而提升了该隧道喷射混凝土的抗硫酸盐侵蚀能力。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种高抗硫酸盐侵蚀的隧道喷射混凝土，其包括以每立方所述隧道喷射混凝土计的下述各组分：