本发明涉及一种高强度低回弹率喷射混凝土及其施工工艺，属于建筑混凝土技术领域，特别是高强度喷射混凝土技术领域。
背景技术：
混凝土是由水、骨料、胶凝材料和外加剂组成的多相混合物。喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定配合比的水泥、沙、石子及外加剂等拌合料，通过喷管喷射到受喷面上，在很短的数分钟之内凝结硬化而成型的混凝土补强加固材料。
随着我国基础设施的发展，混凝土防护、修补、隧道单层衬砌等领域对高质量喷射混凝土的需求日益加剧，然而目前的材料配方和施工技术尚未达到要求。目前，喷射混凝土最高强度等级仅能达到c40，且后期强度大都有倒缩现象，不利于喷射混凝土长期性能发展。
现有喷射混凝土施工技术多为干喷法，也就是将水泥、沙子、石子和速凝剂按一定比例混合成干拌合料后，用搅拌机搅拌均匀，再投入到干式喷射机内用压缩空气输送到喷头，在喷头处加入水混合后，以一定的压力、距离喷射到受喷面上。该技术不仅粉尘大、污染环境、危害工人身体健康，而且难以控制质量、强度较低、回弹率大。
现有的高强度喷射混凝土的配方包括水泥、砂、石子、偏铝酸钠类速凝剂、高活性偏高岭土、聚梭酸盐减水剂或奈磺酸甲醛缩合物减水剂；其中，水泥、砂和石子的质量比为1:2:2，偏铝酸钠类速凝剂的用量为所述水泥用量的2％；高活性偏高岭土的用量为所述水泥用量的5％；聚梭酸盐减水剂或奈磺酸甲醛缩合物减水剂的用量为所述水泥用量的0.2％。
上述技术方案的缺点：喷射混凝土实际强度仍然偏低，仅达到30-45mpa，严格来讲不算高强喷射混凝土；配比所用偏铝酸钠类速凝剂会对混凝土后期强度造成严重的影响，对混凝土耐久性不利；对喷射技术未进行规定，回弹率高。
现有的一种喷射混凝土，包含如下重量分数的物质混合而成，粒径0-2.36mm的石英砂120份，粒径2.36-4.75mm的砂子183份，水泥42.5级r型220份，茶系高效减水剂4份，6mmpp纤维3份，膨胀剂40份，纳米级赤铁矿矿渣粉100份，粒径4.75-10mm的机制石300份。
上述技术方案的缺点：未给出强度具体值，早强、高强特点不明确；3d强度达到设计强度的90％以上，早期强度发展过快，会对后期混凝土强度造成影响，且水化热必然增大，限制了应用范围。
研究发现，天然沸石岩粉用于喷射混凝土，比粉煤灰和矿渣粉具有更高的火山灰活性。因此，利用我国大量分布的天然矿石资源用作混凝土矿物掺合料，不仅具有较好的适用性和经济性，且可替代部分水泥，低碳环保。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题之一是提供一种喷射混凝土，使其具有高强度和低回弹率。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高强度低回弹率喷射混凝土，由水泥15％-20％，硅灰3％-4％，天然沸石岩粉2％-3％，砂子40％-50％，碎石25％-35％，钢纤维0％-2％，液体无碱速凝剂0.8％-1.2％，聚羧酸高性能减水剂0.3％-0.5％组成，所述百分数为重量百分数。
所述“水泥”市场上购得的可用于喷射混凝土的水泥。
所述“硅灰”是市场上购得的可用于喷射混凝土的硅灰，优选平均粒径在0.1μm～0.3μm，比表面积为20m2/g～28m2/g的硅灰，将硅灰掺量提高到总质量的3％-4％，胶凝材料体系的尺寸分布更合理，硅灰较完整地填充了水泥颗粒之间的空隙，整个系统的密实度提高，且具有高早强的特点。
所述“天然沸石岩粉”为市场上购得的天然沸石岩粉，优选ⅰ级沸石岩粉，天然沸石岩粉含有大量活性sio2和al2o3，可与ca(oh)2和caso4反应生成水化硅酸钙凝胶(c-s-h)和钙矾石(aft)，该产物可作为微集料改善水泥浆级配状况，提高混凝土拌合物的结构黏度，增加喷射混凝土的粘结性，有利于喷射混凝土施工；此外，天然沸石岩粉具有多孔结构，可吸附水泥浆体的水，随着水化不断进行，浆体自由水减少，沸石岩粉逐渐释放沸石水，起到自养护的作用。
所述“砂子”是市场上购得的可用于喷射混凝土的砂子。
所述“碎石”是市场上购得的可用于喷射混凝土的碎石。
所述“钢纤维”是市场上购得的可用于喷射混凝土的钢纤维，优选25mm钢纤维，可增加喷射混凝土的韧性，使其吸收冲击能力增强，抗压强度比不加钢纤维的喷射混凝土低6-8mpa，抗劈拉强度增大。
所述“液体无碱速凝剂”为硫酸铝类液体无碱速凝剂，是市场上购得的可用于喷射混凝土的硫酸铝类液体无碱速凝剂，如江苏苏博特有限公司销售的sbt-1型速凝剂，其与硅灰和天然沸石岩粉产生的交互作用，可消除速凝剂对强度的不利影响。
所述“聚羧酸高性能减水剂”是市场上购得的可用于喷射混凝土的聚羧酸高性能减水剂，如天津悦鸣科技发展有限公司销售的ym-1型减水剂。
所述水泥为p·o42.5级硅酸盐水泥。
所述砂子的平均粒径为4.75mm以下，优选0.75mm-4.75mm，更优选1.75mm-4.75mm。
所述碎石的平均粒径为4.75mm-15mm。
所述液体无碱速凝剂掺量比推荐掺量(推荐掺量为出厂商家给定的8wt％)调低2％，喷射效果较理想，可显著降低回弹率。
本发明的另一个目的是提供上述高强度低回弹率喷射混凝土的施工工艺。
本发明的上述目的是通过以下技术方案达到的：
一种高强度低回弹率喷射混凝土的施工工艺，其步骤如下：
(1)按照配方配制高强度低回弹率喷射混凝土，使水胶比(指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值)介于0.32-0.36之间，考虑到回弹率，将砂率(砂率sp＝砂的用量s/(砂的用量s+石子用量g)×100％；是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率)调为50％-70％；使喷射混凝土的变形能力值γ在3-7之间；
(2)喷射：
1)在实际喷射前，先调试好湿喷机的速凝剂泵流量和空压机的压力、确保管道通畅，并用水泥浆或水泥砂浆进行喷射以润滑喷射管道；
2)混凝土拌好后，先打开速凝剂泵、空压机和湿喷机，待速凝剂从喷头喷出时再将混凝土卸入湿喷机开始工作，此时喷射手需观察喷头处出料连续后再进行喷射作业，并控制喷头与受喷面的距离保持在0.6m-1.0m，其与受喷面的角度为90°，同时控制大板模具与水平面成80°夹角；
3)所需空压机风压工作范围为0.8mpa-1.0mpa，风量为21m3/min-24m3/min，湿喷机压力为0.3mpa-0.5mpa，以保证混凝土成型密实；
4)喷射时先从模具底部开始喷射，依下往上，喷头做小幅度的圆周运动，一次连续喷射施工，再喷射其它模具。
优选地，所述步骤(1)中，混凝土倒置坍落度筒排空时间不超过10s。
优选地，当厚度大于100mm，需要分层施工时，可先用硬扫帚除去上一层表面的水泥浮浆，以保证喷射混凝土质量。
优选地，所述步骤(1)中，
式中γ表示变形能力值，d1和d2表示混凝土垂直方向的扩展度，d0表示坍落度筒的下底直径，其数值为200mm，扩展度、坍落度按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》gb/t50080-2016测试。
有益效果：
本发明的高强度低回弹率喷射混凝土在喷射后1d强度高达26mpa，28d强度达到c60强度等级，且后期强度无倒缩现象，比基准混凝土采用普通浇注成型强度更高。硫酸铝类无碱液体速凝剂与硅灰和天然沸石岩粉的交互作用减弱了速凝剂对强度的不利影响；天然沸石岩粉用于喷射混凝土，比粉煤灰和矿渣粉具有更高的火山灰活性，具有较好的适用性和经济性，且可替代部分水泥，低碳环保，还能起到抑制碱骨料反应的效果。施工方式便捷，省去支模拆模工序，缩短的施工周期可用作养护喷射混凝土，洒水养护至少7d或延长，可得到高质量的混凝土；高强喷射混凝土可应用于隧道单层衬砌施工，避免之前的加大混凝土厚度提高刚度的方法，应用高强喷射混凝土仅需喷射较薄的一层混凝土即可满足要求，而且节能经济；可用于受损混凝土表面修复。与低强度等级喷射混凝土相比，高强混凝土更密实，作为混凝土结构的“外衣”，更能有效抵御各种有害介质的腐蚀。同时，该喷射混凝土回弹率低至3％，与现有施工技术相比能节约大量原材料，真正实现建材行业的绿色健康可持续发展。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述。本发明可以根据产品需求适当调整配方，按照以下实施例所述的方法进行操作，配制出满足性能要求的喷射混凝土。
具体实施方式
主要原料及设备
水泥：金隅水泥有限公司销售的p·o42.5级普通硅酸盐水泥。
硅灰：建研建材有限公司销售的cabr-sf101型号的硅灰，平均粒径为0.2μm，比表面积为25m2/g。
天然沸石岩粉：金华市欣生沸石开发有限公司销售的ⅰ级沸石岩粉。
砂子：北京建研昆仑科技有限公司销售的河砂，平均粒径为4.75mm以下。
碎石：北京建研昆仑科技有限公司销售的小粒径碎石，平均粒径为4.75mm-15mm。
钢纤维：玉田县致泰钢纤维制造有限公司有限公司销售的25mm钢纤维。
液体无碱速凝剂：江苏苏博特有限公司销售的sbtⅰ型号的硫酸铝类无碱液体速凝剂。
聚羧酸高性能减水剂：天津悦鸣科技发展有限公司销售的ym-1型号的聚羧酸高性能减水剂。
混凝土喷射机：河南省耿力工程设备有限公司销售的gsp-d湿式混凝土喷射机。
搅拌机：中国建筑科学研究院销售的hjs100双卧轴搅拌机。
测试方法
按照《喷射混凝土应用技术规程》jgj/t372-2016和《喷射混凝土回弹率试验方法》jsce-f563-2005试验喷射混凝土强度和回弹率。
对照例
喷射混凝土的配方包括水泥、砂、石子、偏铝酸钠类速凝剂、高活性偏高岭土、聚梭酸盐减水剂或奈磺酸甲醛缩合物减水剂；其中，水泥、砂和石子的质量比为1:2:2，偏铝酸钠类速凝剂的用量所述水泥用量的2％；高活性偏高岭土的用量为所述水泥用量的5％；聚梭酸盐减水剂或奈磺酸甲醛缩合物减水剂的用量为所述水泥用量的0.2％，用常规方法制备得到l对照。
用常规的喷射混凝土的施工工艺施工。
试验结果：1d抗压强度达13mpa，7d抗压强度25mpa，28d抗压强度35mpa，回弹率8％。
缺点：喷射混凝土实际强度仍然偏低，仅达到30-45mpa，严格来讲不算高强喷射混凝土；配比所用偏铝酸钠类速凝剂会对混凝土后期强度造成严重的影响，对混凝土耐久性不利；对喷射技术未进行规定，回弹率高。
本发明的高强度低回弹率喷射混凝土的施工工艺如下：
(1)配制高强度低回弹率喷射混凝土：
首先确定喷射混凝土的最小浆体含量。它理论上是管道润滑层和骨料的空隙率组成。要满足喷射施工不赌管必须要大于该值。喷射混凝土在喷射管道会形成一层1mm厚的浆体润滑层，所用喷浆管内径为57mm，润滑层所占的浆体体积比例为3.48％，骨料空隙率的最大值为25％，故所需的最小浆体含量为25％+3.48％＝27.48％。由此将浆体含量定为32％，且目标为高强混凝土，将水胶比定为较低值0.32-0.36，胶材体积含量为最低为14％(质量分数为16％)，故将胶材质量分数定为18％-24％；
改变用水量控制水胶比为0.32-0.36；控制砂石总量一定，改变砂占总骨料的质量百分比为50％-70％；调节减水剂的掺量控制混凝土的变形能力值在3-7之间，倒置坍落度筒排空时间不超过10s。
当厚度大于100mm，需要分层施工时，可先用硬扫帚除去上一层表面的水泥浮浆，以保证喷射混凝土质量。
所述步骤(1)中，
式中γ表示变形能力值，d1和d2表示混凝土垂直方向的扩展度，d0表示坍落度筒的下底直径，其数值为200mm，扩展度、坍落度按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》gb/t50080-2016测试。
实施例1
高强度低回弹率喷射混凝土的配方如下：
水泥p·o42.5级367千克，硅灰74千克，ⅰ级沸石岩粉50千克，平均粒径4.75mm砂子1240千克，平均粒径10mm的碎石620千克，硫酸铝类无碱液体速凝剂30千克，聚羧酸高性能减水剂8千克，将上述原料混合均匀，得成品料l1。
高强度低回弹率喷射混凝土的施工工艺如下：
(1)配制高强度低回弹率喷射混凝土：
水胶比(指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值)为0.34，考虑到回弹率，砂率(砂率sp＝砂的用量s/(砂的用量s+石子用量g)×100％；是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率)调为67％；使喷射混凝土的变形能力值γ为6.8，混凝土倒置坍落度筒排空时间不超过2s；
(2)喷射：
1)在实际喷射前，用水泥浆或者砂浆进行试喷，润滑喷射管道；
2)实际喷射时，喷射手需待喷头出料稳定后再进行喷射作业，使喷头与受喷面的距离保持在0.8m，其与受喷面的角度为90°，同时控制大板模具与水平面成80°夹角；
3)喷射时先从模具底部开始喷射，依下往上，喷头做小幅度的圆周运动，一次连续喷射施工，再喷射其它模具；
4)喷射工艺特征包括如下参数：
空压机风压1mpa，湿喷机压力0.4mpa；
喷射距离0.8m，垂直受喷面喷射；
连续喷射，不分层。
试验结果：1d抗压强度达26mpa，7d抗压强度61mpa，28d抗压强度67mpa，各龄期强度均比普通混凝土高，回弹率3％，节省大量材料，干燥收缩比普通混凝土小。
实施例2
高强度喷射混凝土的配方如下：
水泥p·o42.5级367千克，硅灰74千克，ⅰ级沸石岩粉50千克，平均粒径1.75mm砂子1116千克，平均粒径4.75mm的碎石744千克，25mm长钢纤维50千克，硫酸铝类无碱液体速凝剂30千克，聚羧酸高性能减水剂12千克，将上述原料混合均匀，得成品料l2。
高强度喷射混凝土的施工工艺如下：
(1)配制高强度低回弹率喷射混凝土：水胶比(指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值)为0.32，考虑到回弹率，砂率(砂率sp＝砂的用量s/(砂的用量s+石子用量g)×100％；是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率)调为60％；使喷射混凝土的变形能力值γ为3，混凝土倒置坍落度筒排空时间不超过9s；
(2)喷射：
1)在实际喷射前，用水泥浆或者砂浆进行试喷，润滑喷射管道；
2)实际喷射时，喷射手需待喷头出料稳定后再进行喷射作业，使喷头与受喷面的距离保持在1m，其与受喷面的角度为90°，同时控制大板模具与水平面成80°夹角；
3)喷射时先从模具底部开始喷射，依下往上，喷头做小幅度的圆周运动，一次连续喷射施工，再喷射其它模具；
4)喷射工艺特征包括如下参数：
空压机风压0.9mpa，湿喷机压力0.35mpa；
喷射距离1m，垂直受喷面喷射；
连续喷射，不分层。
试验结果：1d抗压强度达23.4mpa，7d抗压强度52.6mpa，28d抗压强度72.2mpa。钢纤维对混凝土28d强度有明显的提升，28d强度无倒缩现象，回弹率22％，干燥收缩比普通混凝土小。
实施例3
高强度喷射混凝土的配方如下：
水泥p·o42.5级496千克，硅灰75千克，ⅰ级沸石岩粉50千克，平均粒径0.75mm砂子992千克，平均粒径15mm的碎石868千克，25mm长钢纤维25千克，硫酸铝类无碱液体速凝剂20千克，聚羧酸高性能减水剂10千克，将上述原料混合均匀，得成品料l3。
高强度喷射混凝土的施工工艺如下：
(1)配制高强度低回弹率喷射混凝土：水胶比(指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值)为0.32，考虑到回弹率，砂率(砂率sp＝砂的用量s/(砂的用量s+石子用量g)×100％；是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率)调为53％；使喷射混凝土的变形能力值γ为4，混凝土倒置坍落度筒排空时间不超过5s；
(2)喷射：
1)在实际喷射前，用水泥浆或者砂浆进行试喷，润滑喷射管道；
2)实际喷射时，喷射手需待喷头出料稳定后再进行喷射作业，使喷头与受喷面的距离保持在1m，其与受喷面的角度为90°，同时控制大板模具与水平面成80°夹角；
3)喷射时先从模具底部开始喷射，依下往上，喷头做小幅度的圆周运动，一次连续喷射施工，再喷射其它模具；
4)喷射工艺特征包括如下参数：
空压机风压0.85mpa，湿喷机压力0.35mpa；
喷射距离1m，垂直受喷面喷射；
连续喷射，不分层。
试验结果：1d抗压强度达22mpa，7d抗压强度55mpa，28d抗压强度71.3mpa。钢纤维对混凝土28d强度有明显的提升，28d强度无倒缩现象，回弹率15％，干燥收缩比普通混凝土小。
实施例4
高强度喷射混凝土的配方如下：
水泥p·o42.5级434千克，硅灰87千克，ⅰ级沸石岩粉75千克，平均粒径3.75mm砂子1240千克，平均粒径15mm的碎石620千克，硫酸铝类无碱液体速凝剂20千克，聚羧酸高性能减水剂10千克，将上述原料混合均匀，得成品料l4。
高强度喷射混凝土的施工工艺如下：
(1)配制高强度低回弹率喷射混凝土：水胶比(指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值)为0.36，考虑到回弹率，砂率(砂率sp＝砂的用量s/(砂的用量s+石子用量g)×100％；是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率)调为67％；使喷射混凝土的变形能力值γ为6，混凝土倒置坍落度筒排空时间不超过4s；
(2)喷射：
1)在实际喷射前，用水泥浆或者砂浆进行试喷，润滑喷射管道；
2)实际喷射时，喷射手需待喷头出料稳定后再进行喷射作业，使喷头与受喷面的距离保持在1m，其与受喷面的角度为90°，同时控制大板模具与水平面成80°夹角；
3)喷射时先从模具底部开始喷射，依下往上，喷头做小幅度的圆周运动，一次连续喷射施工，再喷射其它模具；
4)喷射工艺特征包括如下参数：
空压机风压0.8mpa，湿喷机压力0.35mpa；
喷射距离1m，垂直受喷面喷射；
连续喷射，不分层。
试验结果：1d抗压强度达25.3mpa，7d抗压强度63.2mpa，28d抗压强度65.8mpa。28d强度无倒缩现象，回弹率8％，干燥收缩比普通混凝土小。
实施例5
高强度喷射混凝土的配方如下：
水泥p·o42.5级372千克，硅灰99千克，ⅰ级沸石岩粉62千克，平均粒径1.75mm砂子1116千克，平均粒径12mm的碎石744千克，硫酸铝类无碱液体速凝剂25千克，聚羧酸高性能减水剂12千克，将上述原料混合均匀，得成品料l5。
高强度喷射混凝土的施工工艺如下：
(1)配制高强度低回弹率喷射混凝土：水胶比(指每立方米混凝土用水量与所有胶凝材料用量的比值)为0.32，考虑到回弹率，砂率(砂率sp＝砂的用量s/(砂的用量s+石子用量g)×100％；是混凝土中砂的质量占砂、石总质量的百分率)调为60％；使喷射混凝土的变形能力值γ为6，混凝土倒置坍落度筒排空时间不超过5s；
(2)喷射：
1)在实际喷射前，用水泥浆或者砂浆进行试喷，润滑喷射管道；
2)实际喷射时，喷射手需待喷头出料稳定后再进行喷射作业，使喷头与受喷面的距离保持在1m，其与受喷面的角度为90°，同时控制大板模具与水平面成80°夹角；
3)喷射时先从模具底部开始喷射，依下往上，喷头做小幅度的圆周运动，一次连续喷射施工，再喷射其它模具；
4)喷射工艺特征包括如下参数：
空压机风压0.9mpa，湿喷机压力0.35mpa；
喷射距离1m，垂直受喷面喷射；
连续喷射，不分层。
试验结果：1d抗压强度达25.4mpa，7d抗压强度58.5mpa，28d抗压强度74mpa。28d强度无倒缩现象，回弹率6％，干燥收缩比普通混凝土小。
通过试验喷射混凝土强度和回弹率，对喷射混凝土l对照和l1-l5的性能进行表征，如表1所示：
表1对照例l对照和l1-l5的实验数据
其中喷射混凝土l1-l528d强度无倒缩现象，干燥收缩比普通混凝土小，回弹率显著降低。
本发明与对照例1相比，在配比中加入了天然沸石岩粉，可以增加喷射混凝土的粘结性，同时可以通过释放沸石水起到自养护的作用；加入了钢纤维，可增加喷射混凝土的韧性，使其吸收冲击能力增强，抗劈拉强度增大；降低了液体无碱速凝剂的掺量，可以显著降低回弹率。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。