双梯度高耗能混凝土以及地下工程防护缓冲层填充方法技术

本发明专利技术公开了一种双梯度高耗能梯度混凝土，由EPS颗粒、钢纤维、骨料、水泥、乳胶粉、水及减水剂混合搅拌成，并通过高压喷射成型；成型的高耗能梯度混凝土的质量配比为EPS颗粒1kg～7kg/m

Filling Method of Double Gradient High Energy Consumption Concrete and Protection Buffer Layer of Underground Engineering

The invention discloses a double gradient high energy consumption gradient concrete, which is composed of EPS particles, steel fibers, aggregates, cement, latex powder, water and water reducing agent, and is sprayed by high pressure. The mass ratio of the formed high energy consumption gradient concrete is 1 kg to 7 kg/m of EPS particles.

【技术实现步骤摘要】
双梯度高耗能混凝土以及地下工程防护缓冲层填充方法
本专利技术涉及地下工程建设领域，具体地说，特别涉及一种双梯度高耗能混凝土以及地下工程防护缓冲层填充方法。
技术介绍
21世纪是地下工程的世纪，交通隧道、地铁车站、地下商场等地下结构的大量修建，使人类活动逐渐由地上转移到地下。因此，提高地下工程在爆炸作用下的生存能力是亟待解决的问题。对于各类有防护要求的地下工程而言，缓冲层的设置是最有效的抗爆设计。为提高缓冲层的消波吸能的能力，必须找到一种新型混凝土，在利用已有的、常规的原材料的条件下，显著提升材料的利用效率和削弱冲击波，大量吸收冲击荷载所产生的能量，有效降低对防护目标的能量冲击，保护人民财产的安全。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种双梯度高耗能混凝土以及地下工程防护缓冲层填充方法。所述技术方案如下：一方面，提供了一种双梯度高耗能梯度混凝土，由EPS颗粒、钢纤维、骨料、水泥、乳胶粉、水及减水剂混合搅拌成，并通过高压喷射成型；成型的高耗能梯度混凝土的质量配比为EPS颗粒1kg～7kg/m3，钢纤维0.25kg～1.0kg/m3，骨料746.5kg～1592kg/m3，水泥456kg/m3，微硅灰114kg/m3，乳胶粉5.7kg/m3,水154kg/m3，减水剂2.07kg/m3；所述成型的高耗能混凝土各梯度层的抗压强度为13.27～46.45MPa；所述成型的高耗能混凝土的整体抗压强度为25.43MPa。进一步的，所述EPS颗粒的粒径为3～4mm，密度为20kg/m3。进一步的，所述钢纤维长度为13cm，直径为0.175mm。进一步的，所述微硅灰的SiO2含量大于92％，比表面积大于18000m2/kg。进一步的，所述乳胶粉的主要成为为乙烯基共聚物，粒径满足400μm筛余不超过4％。进一步的，所述水泥为32.5级以上的硅酸盐水泥。另一方面，提供了一种地下工程防护缓冲层填充方法，以所述的双梯度高耗能梯度混凝土作为地下工程缓冲层的填充材料，并采用分层高压喷射的施工方法；所述分层高压喷射的步骤如下：(1)根据地下工程的抗爆防护需求，确定所需成型后双梯度高耗能梯度混凝土的强度，计算并选择各层混凝土的原材料配比；(2)按确定的配比先将EPS颗粒、钢纤维等功能组分与水泥、微硅灰和骨料进行混合搅拌，再将水、减水剂及乳胶粉等进行充分拌合均匀制成料浆，而后加入搅拌池中与先前拌合好的功能组分、骨料和水泥进行充分混合，继续搅拌直至拌合物均匀时止；(3)浇筑时，将拌合均匀的浆料运至需填充部位，进行填充，最佳填充层厚度L为0.25倍毛洞半径r；以厚度为L/4为一均匀梯度施工段，且每一梯度施工段均需进行高压喷射浇筑，如此往复直至完成所有浇筑；(4)对地下工程缓冲层进行现场填充时，需严格控制各梯度层的施工时间间隔，确保浇筑完成后高耗能梯度混凝土各层之间粘结强度高，可整体受力。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提供的一种双梯度高耗能梯度混凝土，在确保地下工程正常运营的情况下，有效地提高了其抵抗爆炸、地震等冲击波破坏的能力。本专利技术中的混凝土采用梯度材料设计的理念，使两种功能组分在厚度方向连续梯度变化，仅采用传统混凝土原材料，就获得了更为优异的能量吸收能力。与传统缓冲层材料相比，梯度混凝土不但成本低廉、施工方便，抗腐蚀性强，还具有更长的缓冲吸能时间，冲击过程中应力更加均匀、稳定，能更好地保护工程结构的安全。通过实践证明，高耗能梯度混凝土在地下民用建筑和军事防护工程领域具有广阔的应用前景。同时，提供的一种双梯度高耗能梯度混凝土解决常规填料强度低、施工难度大、消波耗能低下及寿命短等问题。提供了一种地下工程防护缓冲层填充方法，解决地下工程安全防护的难题，提高地下结构的生存能力，实现地下工程的抗爆及减震等安全性要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例二的地下工程缓冲层的填充效果示意图；图2a是本专利技术实施例二的双梯度高耗能梯度混凝土材料填充后局部大样示意图；图2b本专利技术实施例二的各功能组分含量沿厚度变化的示意图。图1中，1-地下工程，2-双梯度高耗能梯度混凝土缓冲层，3-初期支护。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。实施例一本专利技术提供了一种双梯度高耗能梯度混凝土，由EPS颗粒、钢纤维、骨料、水泥、乳胶粉、水及减水剂混合搅拌成，并通过高压喷射成型；成型的高耗能梯度混凝土的质量配比为EPS颗粒1kg～7kg/m3，钢纤维0.25kg～1.0kg/m3，骨料746.5kg～1592kg/m3，水泥456kg/m3，微硅灰114kg/m3，乳胶粉5.7kg/m3,水154kg/m3，减水剂2.07kg/m3；所述成型的高耗能混凝土各梯度层的抗压强度为13.27～46.45MPa；所述成型的高耗能混凝土的整体抗压强度为25.43MPa。具体地，功能组分采用EPS颗粒和钢纤维同步梯度分布方式。在缓冲层中的表现形式为沿厚度方向四层梯度分布，每层功能组分的含量分别为:(1kgEPS+0.25kg钢纤维)/m3；(3kgEPS+0.5kg钢纤维)/m3；(5kgEPS+0.75kg钢纤维)/m3；(7kgEPS+1.0kg钢纤维)/m3。本实施例中，一种双梯度高耗能梯度混凝土，各梯度层的混凝土由以下原材料组成(见表1)，该材料的制备方法包括以下步骤：①按各梯度层的质量配比称取EPS颗粒，钢纤维，水泥，微硅灰，骨料，乳胶粉，水以及减水剂；②对步骤①中的骨料进行洁净处理并晾干，将称量后的各原材料进行搅拌混合，直至混合料搅拌均匀，完成第一层混凝土的制备。间隔一定时间后，采用同样的方法进行第二至第四层的立模浇筑，得到一种高耗能梯度混凝土材料，其中对各层混凝土进行了物理力学性能测试，28天抗压强度见表1。表1各层梯度原材料质量配比及强度指标具体地，所述选用的EPS颗粒的粒径为3～4mm，密度为20kg/m3；所述选用的钢纤维长度为13cm，直径为0.175mm；所述微硅灰的SiO2含量大于92％，比表面积大于18000m2/kg；乳胶粉的主要成为为乙烯基共聚物，粒径满足400μm筛余不超过4％；所述水泥为32.5级以上的硅酸盐水泥。实施例二另一方面，提供了一种地下工程防护缓冲层填充方法，以所述的双梯度高耗能梯度混凝土作为地下工程缓冲层的填充材料，并采用分层高压喷射的施工方法；所述分层高压喷射的步骤如下：(1)根据地下工程的抗爆防护需求，确定所需成型后双梯度高耗能梯度混凝土的强度，计算并选择各层混凝土的原材料配比；(2)按确定的配比先将EPS颗粒、钢纤维等功能组分与水泥、微硅灰和骨料进行混合搅拌，再将水、减水剂及乳胶粉等进行充分拌合均匀制成料浆，而后加入搅拌池中与先前拌合好的功能组分、骨料和水泥进行充分混合，继续搅拌直至拌合物均匀时止；(3)浇筑时，将拌合均匀的浆料运至需填充部位，进行填充，最佳填充层厚度L为0.25倍毛洞半径r；以厚度为L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双梯度高耗能梯度混凝土，其特征在于，由EPS颗粒、钢纤维、骨料、水泥、乳胶粉、水及减水剂混合搅拌成，并通过高压喷射成型；成型的高耗能梯度混凝土的质量配比为EPS颗粒1kg～7kg/m3，钢纤维0.25kg～1.0kg/m3，骨料746.5kg～1592kg/m3，水泥456kg/m3，微硅灰114kg/m3，乳胶粉5.7kg/m3,水154kg/m3，减水剂2.07kg/m3；所述成型的高耗能混凝土各梯度层的抗压强度为13.27～46.45MPa；所述成型的高耗能混凝土的整体抗压强度为25.43MPa。

【技术特征摘要】
1.一种双梯度高耗能梯度混凝土，其特征在于，由EPS颗粒、钢纤维、骨料、水泥、乳胶粉、水及减水剂混合搅拌成，并通过高压喷射成型；成型的高耗能梯度混凝土的质量配比为EPS颗粒1kg～7kg/m3，钢纤维0.25kg～1.0kg/m3，骨料746.5kg～1592kg/m3，水泥456kg/m3，微硅灰114kg/m3，乳胶粉5.7kg/m3,水154kg/m3，减水剂2.07kg/m3；所述成型的高耗能混凝土各梯度层的抗压强度为13.27～46.45MPa；所述成型的高耗能混凝土的整体抗压强度为25.43MPa。2.如权利要求1所述的双梯度高耗能梯度混凝土，其特征在于，所述EPS颗粒的粒径为3～4mm，密度为20kg/m3。3.如权利要求1所述的双梯度高耗能梯度混凝土，其特征在于，所述钢纤维长度为13cm，直径为0.175mm。4.如权利要求1所述的双梯度高耗能梯度混凝土，其特征在于，所述微硅灰的SiO2含量大于92％，比表面积大于18000m2/kg。5.如权利要求1所述的双梯度高耗能梯度混凝土，其特征在于，所述乳胶粉的主要成为为乙烯基共聚物，粒径满足40...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘元雪，柏准，杨骏堂，
申请(专利权)人：刘元雪，
类型：发明
国别省市：重庆,50