喷射混凝土及其施工方法与流程

本技术涉及建筑施工，更具体地说，它涉及一种喷射混凝土及其施工方法。

背景技术：

1、喷射混凝土是利用喷射机将混凝土拌和物喷向岩石或混凝土的表面而形成的混凝土，常用于隧道内衬、建筑墙壁、天棚等薄壁结构以及钢结构保护层的施工中。为了保证喷射的连贯性，喷射混凝土对流动性的要求往往高于普通混凝土。

2、相关技术中有一种喷射混凝土，其对应的混凝土拌和物由如下重量份的原料拌制而成：胶凝材料150份，砂350份，碎石100份，减水剂4份，速凝剂3份，增效剂30份，此外还含有硅藻土，硅藻土的加入量为减水剂和增效剂重量之和的0.2倍。胶凝材料为强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，减水剂为聚羧酸减水剂，速凝剂为硫酸铝类液体无碱速凝剂；增效剂为钢纤维、膨润土和环糊精，三者的重量比为100:300:1。这种喷射混凝土在施工时需要将硅藻土、环糊精、聚羧酸减水剂和膨润土混合并研磨过筛后得到预混料，再将预混料与其余组分混合，目的是通过减水剂、膨润土和环状糊精与硅藻土之间的研磨改性来提高减水剂和速凝剂之间的相容性。

3、针对上述中的相关技术，发明人认为，膨润土的主要组成成分为蒙脱土，而蒙脱土对聚羧酸减水剂的聚醚侧链具有强烈的吸附作用。在实施相关技术中的方案时，如果选用的是聚醚型的聚羧酸减水剂，则膨润土会吸附大量的聚羧酸减水剂分子，使得混凝土拌和物中实际发挥减水作用的聚羧酸减水剂分子数量减少，导致混凝土拌和物的流动性下降，不利于改善喷射混凝土拌和物的施工性能。

技术实现思路

1、相关技术中，膨润土会使得混凝土拌和物中实际发挥减水作用的聚羧酸减水剂总量减少，导致混凝土拌和物的流动性下降。为了改善这一缺陷，本技术提供一种喷射混凝土及其施工方法。

2、第一方面，本技术提供一种喷射混凝土，采用如下的技术方案：

3、一种喷射混凝土，所述喷射混凝土的拌和物包括如下组分：硅酸盐水泥、细骨料、粗骨料、速凝剂、钢纤维和预混料，所述预混料由硅藻土、环糊精、聚羧酸减水剂和改性膨润土混合并研磨过筛后得到，所述改性膨润土由膨润土和改性液的混合物干燥至恒重之后得到,所述改性液的组分包括聚乙二醇和水，所述改性液中的聚乙二醇总量为膨润土重量的70-90％。

4、通过采用上述技术方案，本技术与相关技术相比，将膨润土替换为了改性膨润土，并使用硅藻土、环糊精、聚羧酸减水剂和改性膨润土进行预混料的生产。在制备改性膨润土的过程中，由于改性液中含有聚乙二醇，而聚乙二醇中的聚醚链段结构聚醚与聚羧酸减水剂的侧链结构相似，因此聚乙二醇能够在膨润土接触聚羧酸减水剂之前就与膨润土发生吸附，占据了膨润土的吸附位点，使得改性膨润土难以再对聚羧酸减水剂造成吸附，提高了混凝土拌和物的流动性，有助于改善喷射混凝土拌和物的施工性能。

5、作为优选，所述改性液中的聚乙二醇总量为膨润土重量的75-85％。

6、通过采用上述技术方案，优选了聚乙二醇的用量，在节约聚乙二醇的前提下充分改善了喷射混凝土拌和物的流动性。

7、作为优选，所述改性膨润土按照如下方法制备：

8、(1)将膨润土烘干至恒重，再经过研磨后备用；

9、(2)将步骤(1)得到的膨润土和改性液混合，搅拌2-3h后干燥至恒重，得到改性膨润土。

10、通过采用上述技术方案，本技术先通过烘干和研磨去除膨润土中的水分，然后通过研磨减少膨润土的结块。膨润土在和改性液混合的过程中与聚醚接触，实现了对聚醚的接触和吸附。经过干燥之后，改性液的水分被除去，即可得到改性膨润土。

11、作为优选，所述改性液的组分包括聚乙二醇和聚醚润滑油。

12、通过采用上述技术方案，聚乙二醇水溶液和聚醚润滑油均含有聚醚化合物，能够用来对膨润土进行改性处理。当聚乙二醇的单价上涨时，通过回收废弃的聚醚润滑油，并将聚醚润滑油应用于生产改性膨润土，能够实现对废弃聚醚润滑油的二次利用，且有助于降低改性膨润土的生产成本。

13、作为优选，所述聚乙二醇的平均分子量为600-1500。

14、通过采用上述技术方案，当聚乙二醇的平均分子量过低时，膨润土对聚乙二醇的吸附作用有限，不利于降低膨润土对聚羧酸减水剂的吸附。而当聚乙二醇的平均分子量过高时，其分子构象的曲折度在水分子的影响下显著增大，不利于聚羧酸减水剂在混凝土拌和物中发挥减水作用。而在本技术优选的范围内，膨润土能够相对充分地吸附聚乙二醇，并且聚乙二醇的构象对聚羧酸减水剂的减水作用造成的影响也相对较小，有助于改善喷射混凝土拌和物的流动性。

15、作为优选，所述改性液的组分还包括d-山梨醇、双季戊四醇、二乙二醇中的一种。

16、通过采用上述技术方案，d-山梨醇、双季戊四醇、二乙二醇的分子结构均与聚羧酸减水剂的侧链结构较为相似，并且三者的分子量均远小于市售的聚乙二醇产品，因此比聚乙二醇更容易渗透到膨润土的层间，减少了膨润土层间对聚羧酸减水剂的吸附，有助于改善喷射混凝土拌和物的流动性。

17、作为优选，在制备所述改性膨润土的步骤(2)中，所述膨润土与改性液的混合物经过真空干燥后得到改性膨润土。

18、通过采用上述技术方案，真空干燥不仅能够实现对水分的去除，还能够通过真空状态下的负压条件促进d-山梨醇、双季戊四醇、二乙二醇向膨润土内部的渗透，有利于膨润土对d-山梨醇、双季戊四醇、二乙二醇的吸附，有助于改善喷射混凝土拌和物的流动性。

19、作为优选，所述改性液的组分还包括氢氧化钠，所述改性液的ph为8.5-10.5。

20、通过采用上述技术方案，本技术利用氢氧化钠对改性液的ph进行了调节，使得改性液的ph接近水泥孔溶液的ph，在这一ph范围内，蒙脱土晶格中的硅氧键转化为硅醇基，铝氧键转化为铝醇基，硅醇基和铝醇基与聚乙二醇具有相近的表面性质，促进了膨润土对于聚乙二醇的吸附，有助于减少改性膨润土对聚羧酸减水剂的吸附，改善了喷射混凝土他的流动性。

21、作为优选，所述改性液的组分包括还包括碱性硅溶胶。

22、通过采用上述技术方案，碱性硅溶胶中含有大量的纳米级二氧化硅颗粒，这些二氧化硅颗粒表面带有大量硅羟基，并且能够通过硅羟基粘附并结合在膨润土表面，增加了膨润土表面的硅羟基含量。同时，二氧化硅颗粒表面未与膨润土结合的硅羟基则能够对游离的聚乙二醇进行吸附。在碱性硅溶胶的作用下，膨润土表面的吸附位点数量增加，因此聚乙二醇在膨润土表面的分布更加密集，有助于减少聚羧酸减水剂在改性膨润土表面的吸附量，改善了喷射混凝土拌和物的流动性。

23、第二方面，本技术提供一种喷射混凝土的施工方法，采用如下的技术方案。

24、一种喷射混凝土的施工方法，包括以下步骤：

25、(1)将硅藻土、环糊精、聚羧酸减水剂和改性膨润土混合，研磨过筛后得到预混料；

26、(2)将预混料、速凝剂、粗骨料、细骨料、硅酸盐水泥混合，加水搅拌后得到混凝土拌和物；

27、(3)将混凝土拌和物喷射在工作面上，然后对混凝土拌和物进行养护，得到喷射混凝土。

28、通过采用上述技术方案，本技术先对预混料进行了配制，然后在预混料的参与下进行了混凝土拌和物的拌制，再通过喷射施工和养护得到了喷射混凝土。由于改性膨润土较难吸附聚羧酸减水剂，因此增加了混凝土拌和物中实际发挥减水作用的聚羧酸减水剂的总量，改善了混凝土拌和物的流动性。

29、综上所述，本技术具有以下有益效果：

30、1、本技术通过聚乙二醇与膨润土之间的吸附制备了改性膨润土，减少了膨润土对聚羧酸减水剂造成吸附，增加了混凝土拌和物中实际发挥减水作用的聚羧酸减水剂的总量，提高了混凝土拌和物的流动性，有助于改善喷射混凝土拌和物的施工性能。

31、2、本技术中优选聚乙二醇水溶液、聚醚润滑油中的至少一种作为改性液的组分，通过使用废弃的聚醚润滑油同样能够实现对膨润土的改性，而且成本相对较低，在聚乙二醇价格上涨的情况下可以降低改性膨润土的生产成本。

32、3、本技术的方法将改性膨润土应用于喷射混凝土的生产，增加了混凝土拌和物中实际发挥减水作用的聚羧酸减水剂的总量，改善了混凝土拌和物的流动性。