用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及地下工程材料技术领域，具体为一种用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，水泥680‑730、凝胶材料150‑200、水450‑500、轻骨料450‑500、添加剂5‑10、黄麻纤维130。本发明专利技术提供的锚杆砂浆能有效提高砂浆的耐高温性能，使得砂浆凝结后在长时间高温条件下能有效幅减小锚杆的应力松弛，形成有效支护。具有耐高温，高韧性，抗压拉抗弯折能力强等特点。同时，本砂浆配比和易性良好，泵送不易发生堵管，提高锚杆注入效率，有效减少泵送砂浆堵塞现象，在长期高温条件下，性能依旧可靠。并且，成本低廉，具有良好的经济性，城市污泥陶砂、碳酸钙须晶、黄麻纤维都是绿色环保新型材料，无毒无污染，很大程度上降低了由施工材料污染造成的不良影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于地下工程材料
，具体涉及一种用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆。
技术介绍
随着中国快速发展，各项交通建设正在如火如荼的开展，各种公路铁路隧道的长度和埋深都在每年打破记录，施工环境也变得越来越复杂，不仅要面对高地应力带来的危害，还要考虑高低温产生的影响。虽然，目前此类问题已经引起重视，并提出了一些解决方法，但是总的来说还没有很强的针对性措施。公路工程中有大量的防水耐高温材料，但是都是短时间的，如何做到长时间的耐高温并且减少高温环境对隧道支护性能的影响，是值得去探索并实现。在高温情况下，岩石会缓慢变形，在进行隧道建设时易产生裂缝，岩石容易脱落，在高应力的环境下还会产生岩爆现象，给现场施工人员带来危害。普通隧道锚杆只能在常温下发挥作用，但高地温条件下由于砂浆内水水分快速蒸发易发生应力松弛，使得砂浆锚杆无法达到应有的锚固强度，会给隧道工程施工带来潜在危害。隧道施工为半封闭式，空间狭小且通风不良，工人在大多数施工情况下都会做呼吸保护措施但还是无法彻底避免各种施工粉尘吸入，不少隧道工人易患呼吸道疾病。因此，结合以人为本的思想，在保持产品可靠性同时也要最大限度减轻产品原料对人体的伤害。纵观近几年相关专利技术专利，对耐高温材料的专利技术大部分集中考虑防火情况，这些专利技术专利的特点多是针对临时性耐高温，提升材料在高温条件下的耐久时间，一旦超过设计时限，设计材料一般都会丧失原有功能。而针对长时间处于高温条件下的施工相关材料专利技术很少，类似有：一种新型砂浆(申请号201310337813.5)此专利技术有隔热功效，但仅是针对建筑外墙的使用，并不注重砂浆本身的力学性能，其配比不能使之成为锚杆砂浆。以及一种耐高温混凝土及其制备方法(申请号201410125101.1)此专利即便是将骨料剔除使其成为一种耐高温砂浆，众多的添加剂只会给施工现场带来更加复杂的操作过程，无形中增加了建设成本。
技术实现思路
针对上面所述问题，本专利技术提供了一种用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，在高地温情况下，锚杆砂浆强度有所提高，表面不会开裂，具有很好的耐热性能和韧性，材料绿色环保，能长期处于高温环境下，并且容易实施成本低廉。具体技术方案为：用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，包括如下原料按照重量份组成：水泥680-730、凝胶材料150-200、水450-500、轻骨料450-500、添加剂5-10、黄麻纤维130。所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为P·O42.5。所述的凝胶材料为Ⅰ级粉煤灰。所述的轻骨料为城市污泥陶砂。所述的添加剂为碳酸钙晶须。用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆制备方法，包括以下几个步骤：(1)首先加入一半的水和全部的轻骨料投入搅拌机搅拌均匀，再持续搅拌2分钟；(2)接着加入凝胶材料和水泥继续搅拌2分钟；(3)最后加入剩下的水和添加剂、黄麻纤维搅拌均匀后，再持续搅拌3分钟出料；(4)将制成的砂浆注入到液压泵送机内进行泵送，每次制成的成品砂浆必须在30分钟以内使用完。所述的轻骨料为城市污泥陶砂，陶砂是陶粒在筛分机上筛分出来的细小颗粒。陶砂本身密度略高于普通河沙，作为一种无机材料稳定性良好，具有耐腐蚀、耐高温、强度高等特点。生产陶砂的原材料很多，本专利所选用的城市污泥陶砂是利用城市在建设发展中存在的巨量城市污泥所制成，城市污泥陶砂具备其他主流材料制成陶砂的优点，是一种环保材料，能替代传统河沙，价格便宜经济性良好。所述的碳酸钙晶须是一种新型无机添加剂，无毒、无气味、呈白色蓬松状固体。碳酸钙晶须综合性能良好，摩擦系数高，耐磨耐热性能好。由于钢纤维对和易性影响大并且泵送过程中对橡胶管摩擦伤害非常大，所以不在砂浆中使用，碳酸钙须晶就能作为钢纤维替代品，它同时与水泥有良好的相容性，能增强砂浆锚杆力学性能。而且传统纤维状无机添加物如聚丙烯纤维，人吸入后纤维在肺部易引起炎症并致癌，碳酸钙在酸性条件下可分解成可溶性物质排出体外，做到了真正的无毒无害，是一种绿色建筑材料。所述的粉煤灰采用Ⅰ级粉煤灰，替代20％的水泥砂浆，以改善混凝土拌合物和易性，减少混凝土本身收缩和开裂，减少混凝土养护中的水化热，很好地补偿混凝土后期强度。还能增强砂浆流动性，不易发生堵管现象，使注浆泵高效率工作，提高施工连续性。同时，粉煤灰作为火山灰材料，自身活性发挥是与温度密切相关，在高温的养护条件下可以使这些物质的活性加速发挥，使砂浆更快获得理想强度。我国作为黄麻生产大国，资源丰富，产量大，价格廉价，具有很强的经济性。黄麻纤维具有高强度、高模量、比重轻的特点，自身分散性很好搅拌不易结团。将其添加进砂浆中可使砂浆抗裂性提高，受力性能优于聚丙烯纤维，并且聚丙烯纤维作为一种化学纤维并不具备绿色环保的特点。此制作方式与传统一次性投料方式相比凝胶材料能与砂更好结合，有效减少凝胶材料结团现象，砂浆质地更加均匀，添加剂也能很好分散开来，使得锚杆整体性更好，更进一步减少高温环境下应力松弛现象发生。与现有技术相比，本专利技术的改良锚杆砂浆既具有耐热性能，又具有抗拉抗折性能，能解决热-力耦合下的岩爆问题。此改良锚杆砂浆，配比易于拌合，施工性能好，不易发生堵管现象。在高地温条件下注入到隧道锚杆中，能更快的达到锚杆的预定强度，锚杆砂浆硬化后，其耐热性能好、抗压拉抗弯折强度高、韧性好、抗裂性好。粉煤灰颗粒的特性是表面致密，不易水化，所以早期强度较低，但这时碳酸钙须晶和黄麻纤维就有很好的补强功能，使锚杆整体性能并不会因为粉煤灰的水化影响而减弱。而到了28d左右粉煤灰开始进行水化反应，锚杆强度还会进一步的提高，所以，此锚杆支护砂浆能在长期高温条件下保持应力，避免应力松弛，有效减少热-力耦合下的岩爆现象发生，保障了施工人员人身安全，减少设备损耗，大量使用绿色环保材料，营造良好运营环境，为解决地下工程相关问题具有良好指导意义。本专利技术提供的锚杆砂浆能有效提高砂浆的耐高温性能，使得砂浆凝结后在长时间高温条件下能有效幅减小锚杆的应力松弛，形成有效支护。具有耐高温，高韧性，抗压拉抗弯折能力强等特点。同时，本砂浆配比和易性良好，泵送不易发生堵管，提高锚杆注入效率，有效减少泵送砂浆堵塞现象，在长期高温条件下，性能依旧可靠。并且，成本低廉，具有良好的经济性，城市污泥陶砂、碳酸钙须晶、黄麻纤维都是绿色环保新型材料，无毒无污染，很大程度上降低了由施工材料污染造成的不良影响。具体实施方式下面结合实施例和对比例，对本专利技术的具体实施方式进行阐明。实施例1用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，包括如下原料按照重量份组成：水泥680、Ⅰ级粉煤灰200、水450、城市污泥陶砂450、碳酸钙晶须7、黄麻纤维130。用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆制备方法，包括以下几个步骤：(1)首先加入一半的水和全部的轻骨料投入搅拌机搅拌均匀，再持续搅拌2分钟；(2)接着加入凝胶材料和水泥继续搅拌2分钟；(3)最后加入剩下的水和添加剂、黄麻纤维搅拌均匀后，再持续搅拌3分钟出料；(4)将制成的砂浆注入到液压泵送机内进行泵送，每次制成的成品砂浆必须在30分钟以内使用完。实施例2用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，包括如下原料按照重量份组成：水泥730、Ⅰ级粉煤灰180、水500、城市污泥陶砂500、碳酸钙晶须10、黄麻纤维130。用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆制备方法同实本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，其特征在于，包括如下原料按照重量份组成：水泥680‑730、凝胶材料150‑200、水450‑500、轻骨料450‑500、添加剂5‑10、黄麻纤维130。

【技术特征摘要】
1.用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，其特征在于，包括如下原料按照重量份组成：水泥680-730、凝胶材料150-200、水450-500、轻骨料450-500、添加剂5-10、黄麻纤维130。2.根据权利要求1所述的用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥，型号为P·O42.5。3.根据权利要求1所述的用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，其特征在于，所述的凝胶材料为Ⅰ级粉煤灰。4.根据权利要求1所述的用于高地温隧道支护的改良锚杆砂浆，其特征在于，所述的轻骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国庆，刘顶，王伟，李天斌，孙晨，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：四川;51