一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混凝土及其制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混凝土及其制备方法及应用，原料为:普通硅酸盐水泥35

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混凝土及其制备方法及应用


[0001]本专利技术属于建筑工程
，具体为一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混凝土及其制备方法及应用，应用于隧道维修加固中。

技术介绍

[0002]近年来，我国基础建设快速发展，公路、铁路建设的隧道也越来越多，随着服役时间延长，受围岩条件、地质结构、环境气候等因素影响，很多隧道出现了衬砌开裂、变形、掉块、漏水等各种病害，这些病害严重降低了隧道结构的安全性和稳定性，威胁着隧道行车安全，必须对其进行整治。
[0003]现有技术一般根据隧道地质条件、使用环境、病害情况选择整治方案，对于病害程度较轻的隧道，一般采用有注浆封堵，表面封堵，局部修复等方式进行整治，成本较低，施工简便，但是由于技术缺陷，维修效果并不理想，病害容易反复出现；采用波纹板加注砂浆的整治方式对病害隧道结构进行整体加固，较其它方式有了较大改善，效果明显提高，但该施工方法存在波纹板背后注浆不密实，脱空，灌注的硫铝酸盐水泥基灌浆料与原衬砌粘结性不强，成本极高等问题，尤其是在沿海地区，由于空气潮湿度大，含盐量高，波纹板及其螺栓等金属配件极易出现锈蚀，导致其它病害出现。
[0004]另外，隧道病害主要集中于二次衬砌，二次衬砌通常采用C35或C40的普通混凝土，其承载力、耐久性、抗渗性均较差，因此受围岩压力，地下水侵蚀等因素影响易发生多种病害，影响行车安全，而且因其抗压强度较低，只能通过增加厚度以达到需要的承载能力，其厚度达30cm
‑
40cm，这使得隧道开挖断面更大，成本增高，尤其是对于围岩条件较差的隧道，造成极大的施工困难，因此需要一种高强、耐久性好及其它优异性能的材料代替C35/C40混凝土作为隧道二次衬砌，降低二衬厚度，减少建造以及后期维修成本。
[0005]活性粉末混凝土是一种组成材料颗粒达到最优级配的水泥基复合材料，具有良好的韧性、强度和耐久性，是一种性能优异的土木工程材料，但常用的活性粉末混凝土存在混合料粘度高，粘底，纤维沉降堆积，施工困难等问题，尤其是流动度差，不适用灌注工艺，限制了活性粉末混凝土的应用范围，导致其不能应用于隧道建设及维修加固领域。

技术实现思路

[0006]为解决以上技术问题，本专利技术提供一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混凝土及其制备方法，其组成材料粒径达到最优级配，同时掺加各种功能助剂，使其不仅具有高强度，高抗渗性，高防腐性等优异性能，经增韧改性后韧性、抗冲击性、抗震性和抗裂性更加优异，有效改善了传统的水泥基材料高强但质脆的缺点；流动性好，可采用常规灌注工艺施工，应用于新建隧道以及病害隧道的维修加固中，与隧道原衬砌粘结性好，防水性好，可应用于各种恶劣环境，具有自愈合能力，减少了后期维修成本。
[0007]本专利技术还有一个目的在于提供一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混
凝土的应用，用于隧道建设及维修加固。
[0008]本专利技术具体技术方案如下：
[0009]一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混凝土，包括以下质量份原料:
[0010]普通硅酸盐水泥35
‑
50份，超细矿粉3.0
‑
5.0份，硅灰0.5
‑
1.5份，粉煤灰4.0
‑
8.0份，膨胀剂0.5
‑
1.0份，砂40
‑
60份，炭黑0.005
‑
0.01份，石墨烯0.002
‑
0.005份，减水剂0.1
‑
0.4份，早强剂0.5
‑
1.0份，改性聚氧乙烯聚合物0.5
‑
1.0份，渗透结晶防水剂1.0
‑
3.0份，磷酸三丁酯0.1
‑
0.2份，高强度微细钢纤维1.5
‑
3.0份，高性能聚酰亚胺纤维0.2
‑
1.0份，微生物胶囊1.0
‑
2.0份。
[0011]所述普通硅酸盐水泥平均粒径15
‑
30μm；所述普通硅酸盐水泥为P.O42.5、P.O42.5R、P.O52.5或P.O52.5R中的一种；
[0012]所述超细矿粉为S105或S140矿粉中的一种，平均粒径5
‑
10μm；
[0013]所述硅灰平均粒径0.1
‑
0.3μm；所述硅灰为SiO2含量≥90％；
[0014]所述粉煤灰平均粒径10
‑
20μm，所述粉煤灰为F类I级粉煤灰；
[0015]所述膨胀剂为硫铝酸钙类膨胀剂，氧化镁含量≤3.0％，碱含量≤0.5％，限制膨胀率水中7d≥0.035％；
[0016]所述砂为30目
‑
100目连续级配的石英砂，粒径为0.15
‑
0.55
㎜
；
[0017]所述炭黑粒径≤0.1μm；
[0018]所述石墨烯为多层石墨烯纳米粉，粒径≤50nm；
[0019]所述减水剂为聚羧酸型减水剂，减水率≥30％。
[0020]所述早强剂的制备方法如下：
[0021]1)将30
‑
40质量份的硬石膏，40
‑
50质量份的铝矾土，20
‑
30质量份的石灰混合均匀，然后进行煅烧，煅烧至1800
‑
1900℃下完全熔融后，采用压缩空气以5
‑
15℃/s的速度快速粉碎和冷却，冷却至室温后采用球磨机磨细至1000目以上,即得早强剂A；压缩空气冷却快速目的是为了得到非晶铝酸钙，快速冷却可使分子快速停止运动而形成非晶结构，如果缓慢降温分子会形成更稳定的结晶状态，而生成晶体铝酸钙，晶体铝酸钙反应活性低，早强作用弱。
[0022]2)将3.0
‑
4.0质量份的聚羧酸减水剂、0.1
‑
0.2质量份的聚醚环氧共改性硅油、0.01
‑
0.05质量份的助表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，7.0
‑
8.0质量份的水投入搅拌速率为500
‑
700转/分钟的快速混合搅拌釜中，搅拌均匀，作为底料；将7
‑
8质量份的甲酸钙，1.0
‑
2.0质量份的聚羧酸减水剂，45
‑
50质量份的水搅拌均匀并充分溶解得滴加液A1；将7.5
‑
9.0质量份的零水偏硅酸钠，15.0
‑
18.0质量份的水搅拌均匀并充分溶解得滴加液B1，将滴加液A1和滴加液B1在10
‑
20℃温度下匀速滴加至底料中，滴加时间2
‑
3h，滴加完成后保持搅拌3h，得早强剂B悬浊液；
[0023]3)早强剂B悬浊液喷雾干燥获得早强剂B，与早强剂A混合，即得。
[0024]步骤2)中滴加液A1和滴加液B1同时滴加到底料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道建设及维修加固的特种活性粉末混凝土，其特征在于，包括以下质量份原料：普通硅酸盐水泥35
‑
50份，超细矿粉3.0
‑
5.0份，硅灰0.5
‑
1.5份，粉煤灰4.0
‑
8.0份，膨胀剂0.5
‑
1.0份，砂40
‑
60份，炭黑0.005
‑
0.01份，石墨烯0.002
‑
0.005份，减水剂0.1
‑
0.4份，早强剂0.5
‑
1.0份，改性聚氧乙烯聚合物0.5
‑
1.0份，渗透结晶防水剂1.0
‑
3.0份，磷酸三丁酯0.1
‑
0.2份，高强度微细钢纤维1.5
‑
3.0份，高性能聚酰亚胺纤维0.2
‑
1.0份，微生物胶囊1.0
‑
2.0份。2.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥平均粒径15
‑
30μm；所述普通硅酸盐水泥为P.O42.5、P.O42.5R、P.O52.5或P.O52.5R中的一种。3.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于，所述减水剂为聚羧酸型减水剂，减水率≥30％。4.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于，所述早强剂的制备方法如下：1)将30
‑
40质量份的硬石膏，40
‑
50质量份的铝矾土，20
‑
30质量份的石灰混合均匀，然后进行煅烧，煅烧至1800℃后快速冷却至室温，磨细至粒径1000目以上，即得早强剂A；2)将3.0
‑
4.0质量份的聚羧酸减水剂、0.1
‑
0.2质量份的聚醚环氧共改性硅油、0.01
‑
0.05质量份的助表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，7.0
‑
8.0质量份的水投入搅拌速率为500
‑
700转/分钟的快速混合搅拌釜中，搅拌均匀，作为底料；将7
‑
8质量份的甲酸钙，1.0
‑
2.0质量份的聚羧酸减水剂，45
‑
50质量份的水搅拌均匀并充分溶解得滴加液A1；将7.5
‑
9.0质量份的零水偏硅酸钠，15.0
‑
18.0质量份的水搅拌均匀并充分溶解得滴加液B1，将滴加液A1和滴加液B1在10
‑
20℃温度下匀速滴加至底料中，滴加时间2
‑
3h，滴加完成后保持搅拌3h，得早强剂B悬浊液；3)早强剂B悬浊液喷雾干燥获得早强剂B，与早强剂A混合，即得。5.根据权利要求4所述的活性粉末混凝土，其特征在于，步骤3)中所述早强剂A和早强剂B重量比为1:1。6.根据权利要求1所述的活性粉末混凝土，其特征在于，所述低成本高性能聚酰亚胺纤维制备方法如下：A、在室温下合成聚酰胺酸预聚体溶液：在干燥洁净的锥形瓶中加入4,4
’‑
二氨基二苯醚(4,4
’‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾忠良，
申请(专利权)人：芜湖弘马新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：