一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼及其施工方法与流程

本发明涉及改性混凝土施工，具体为一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼及其施工方法。

背景技术：

1、随着我国交通运输事业的蓬勃发展，高速铁路、公路建设延伸规模的不断扩大，山区、重丘陵区的建设工程越来越多，隧道工程占比也越来越高。众所周知，隧道工程建设中，围岩开挖后一般采用湿喷混凝土作为初期支护。因为湿喷混凝土具有施工方便、性能较为稳定、均匀性较好，污染较小及对施工人员友好等特点，因此应用广泛。

2、但是，由于受施工工艺和材料本身性能的影响，喷射混凝土稳定性控制难度受材料性能影响较大，实际施工过程中湿喷混凝土回弹率较大，即喷射到岩面的混凝土会有一部分掉落。按照以往隧道施工经验，湿喷混凝土回弹率一般达到20％～30％，即约三分之一的混凝土因掉落而成为废料，这不仅导致建筑材料等的大量浪费、成本增加、环境污染，大幅影响施工进度，对隧道开挖施工的安全性也有较大影响。因此，降低隧道湿喷混凝土回弹率，对低回弹率、高早强湿喷混凝土的研究与开发已迫在眉睫，对节约资源、降低成本及工程施工安全具有重要意义。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼及其施工方法，解决了现在隧道初支湿喷混凝土回弹率高，建筑材料大量浪费，增加成本、污染环境、同时造成隧道初支一次合格率低的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，包括如下质量份数的组分：水泥400～410份、超细改性硅微粉20～30份、砂880～930份、碎石830～860份、减水剂5.10～5.60份、速凝剂30.00～34.80份；

5、所述超细改性硅微粉包括高钛型高炉渣、活性钢渣粉、微硅粉和外加剂，其比表面积4000～18000㎡/kg，d10≤5.0μm，5.0μm≤d50≤25.0μm，d97≤200.0μm，粒径分布宽度10.0≥span≥2.0，t io2含量≥7.0％，sio2含量≥38％。

6、优选的，包括如下质量份数的组分：水泥405～408份、超细改性硅微粉22～25份、砂886～920份、碎石834～852份、减水剂5.16～5.59份、速凝剂30.10～34.60份。

7、优选的，所述砂的粒径为0～5mm机制砂。

8、优选的，所述碎石的粒径为5～10mm连续级配碎石。

9、优选的，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

10、优选的，所述速凝剂为液体无碱速凝剂。

11、优选的，一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼的施工方法，混凝土施工采用湿喷机械手进行，喷混料由洞外自动计量拌和站生产，利用混凝土运输罐车运送至喷射地点加入喷射机，通过喷射机将喷混料泵送至喷头处，与电脑全自动配比掺量控制的液体速凝剂混合，再用高压空气进行喷射，具体包括如下步骤：原材料准备→配合比选定→拌合站集中加工→混凝土运输车运输→湿喷机械手→喷嘴→受喷面：

12、第一步，原材料准备；

13、第二步，按配合比称取原材料；

14、第三步，拌合站集中加工拌和；

15、第四步，通过混凝土运输车运输至喷射地点；

16、第五步，通过湿喷机械手喷嘴喷射至受喷面，其中，在含砂量大的土质地层喷射混凝土，先喷射一层水泥砂浆，再按常规喷射混凝土。

17、本技术方案中的硅粉为电弧炉冶炼硅等时的副产品，是石英在2000℃下被还原成si、s io气体，冷却中又被氧化成sio2(主要是非晶态的)的极微细颗粒，作为混凝土掺和料可大幅提高混凝土的强度、抗冻性、抗渗性、抗侵蚀性，通过颗粒级配设计，使隧道湿喷混凝土的流变性能达到纳米材料改性湿喷混凝土的级别，配制出低回弹率、高早强的湿喷混凝土。

18、本技术方案中的超细改性硅微粉作用效果远高于粉煤灰，超细改性硅微粉在高强高性能混凝土中分散性良好，有利于混凝土的早期强度的提高，同时获得更致密的混凝土胶结面，降低回弹率，采用超细改性硅微粉作为混凝土掺合料，具有降低水泥用量、增强混凝土强度的特点。

19、(三)有益效果

20、本发明提供了一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼及其施工方法。具备以下有益效果：

21、本发明的超细改性硅微粉在高强高性能混凝土中分散性良好，有利于混凝土的早期强度的提高，同时获得更致密的混凝土胶结面，降低回弹率，可解决隧道初支湿喷混凝土回弹率高，建筑材料大量浪费，增加成本、污染环境、同时造成隧道初支一次合格率低的问题。

技术特征：

1.一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，其特征在于：包括如下质量份数的组分：水泥400～410份、超细改性硅微粉20～30份、砂880～930份、碎石830～860份、减水剂5.10～5.60份、速凝剂30.00～34.80份；

2.根据权利要求1所述的一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，其特征在于：包括如下质量份数的组分：水泥405～408份、超细改性硅微粉22～25份、砂886～920份、碎石834～852份、减水剂5.16～5.59份、速凝剂30.10～34.60份。

3.根据权利要求1所述的一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，其特征在于：所述砂的粒径为0～5mm机制砂。

4.根据权利要求1所述的一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，其特征在于：所述碎石的粒径为5～10mm连续级配碎石。

5.根据权利要求1所述的一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂。

6.根据权利要求1所述的一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，其特征在于：所述速凝剂为液体无碱速凝剂。

7.一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼的施工方法，其特征在于：混凝土施工采用湿喷机械手进行，喷混料由洞外自动计量拌和站生产，利用混凝土运输罐车运送至喷射地点加入喷射机，通过喷射机将喷混料泵送至喷头处，与电脑全自动配比掺量控制的液体速凝剂混合，再用高压空气进行喷射，具体包括如下步骤：

技术总结
本发明提供一种超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼及其施工方法，涉及改性混凝土施工技术领域。该超细改性硅微粉低回弹高早强湿喷砼，包括如下质量份数的组分：水泥400～410份、超细改性硅微粉20～30份、砂880～930份、碎石830～860份、减水剂5.10～5.60份、速凝剂30.00～34.80份；所述超细改性硅微粉包括高钛型高炉渣、活性钢渣粉、微硅粉和外加剂，其比表面积4000～18000㎡/kg，D10≤5.0μm，5.0μm≤D50≤25.0μm，D97≤200.0μm，粒径分布宽度10.0≥Span≥2.0，TiO2含量≥7.0％，SiO2含量≥38％。本发明的超细改性硅微粉有利于混凝土的早期强度的提高，获得更致密的混凝土胶结面，降低回弹率，可解决隧道初支湿喷混凝土回弹率高，建筑材料大量浪费、污染环境的问题。

技术研发人员：和振海,徐劲翔,曹志伟,胥青松,张峰,苏强,海维深,梁霞,赵玉玲
受保护的技术使用者：中铁开发投资集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13