一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，包括以下按重量份计的组分：水泥624

【技术实现步骤摘要】
一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土及制备方法


[0001]本专利技术属于建筑材料
，尤其涉及一种可用于薄层修补隧道裂损衬砌的高韧性超高性能混凝土材料。

技术介绍

[0002]截止2020年底，我国建成铁路隧道共16798座，总长约19630km；建成公路隧道共19067座，总长约18966km；建成城市轨道交通总里程7655km，其中地铁里程为6483km。其中部分隧道因为建成时间长、环境恶劣等因素，造成衬砌结构不同程度的破坏。针对存在的问题，需要选择优异的材料进行修补加固。
[0003]超高性能混凝土作为一种新型的建筑材料，具有更加优异的力学性能和耐久性能，是一种极佳的修补加固隧道裂损衬砌的材料，但因为高昂的材料成本，严重限制了其在修补加固工程中的应用。因此，需要开发一种高韧性超高性能混凝土，采用薄层修补裂损隧道衬砌结构并满足施工所需力学性能，进而间接降低超高性能混凝土的成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，其抗折强度高，则在承载同等抗折强度的条件下，可以减少超高性能混凝土的使用厚度。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，包括以下按重量份计的组分：水泥624
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780份，硅灰52
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130份，石灰石粉208
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286份，河砂954
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1032份，钢纤维234
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312份，减水剂7.20
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7.32份，纯丙
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丙烯酸复合乳液5.2
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10.4份，水202
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208份；；其中：聚合物复合乳液：由纯丙乳液和丙烯酸乳液按质量比6:4复合并混合均匀制得。
[0006]进一步地，该纯丙乳液固含量为50％，粘度为500mPa.S，玻化温度16
‑
22℃；同时，丙烯酸乳液固含量为40％，粘度为35mPa.S，玻化温度10
‑
12℃。
[0007]进一步地，该水泥为52.5硅酸盐水泥，水泥平均粒径为12.83μm。
[0008]进一步地，该硅灰的平均粒径为3.07μm；烧失量不大于6％。
[0009]进一步地，该石灰石粉的碳酸钙含量不小于99％；平均粒径为11.90μm；烧失量不小于40％。
[0010]进一步地，该河砂的细度模数为2.6且含泥量不大于0.5％。
[0011]进一步地，该钢纤维为镀铜圆直钢纤维，钢纤维的长度为12
‑
14mm，直径为0.18
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0.22mm，抗拉强度不小于2800MPa。
[0012]进一步地，该减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂固含量为50％。
[0013]本专利技术还公开了上述的一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土的制备方法，该制备方法如下：
[0014]步骤S1.将水泥、硅灰、石灰石粉、河砂混合并搅拌均匀；
[0015]步骤S2.将质量含量50％的水与质量含量80％的减水剂混合均匀并倒入步骤S1中的混合料中搅拌均匀；
[0016]步骤S3.将质量含量30％的水与纯丙
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丙烯酸复合乳液混合均匀并装入喷洒器中，然后对搅拌中的混合料进行均匀喷洒混合，得湿混料；
[0017]步骤S4.向步骤S3中的湿混料中匀速添加钢纤维，混合；
[0018]步骤S5.将剩余质量含量的水与剩余质量含量的减水剂混合均匀，倒入步骤S4中的混合料中，搅拌得到超高性能混凝土。
[0019]进一步地，步骤S3中的纯丙
‑
丙烯酸复合乳液的制备如下：
[0020]将纯丙乳液与丙烯酸乳液混合并搅拌均匀，得混合乳液；将混合乳液超声分散；将超声分散之后的混合乳液在10℃水浴锅中磁力搅拌，得到纯丙
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丙烯酸复合乳液。
[0021]本专利技术的有益效果是：1、纯丙
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丙烯酸复合乳液中的高分子聚合物颗通过填充效应可以减小超高性能混凝土的孔隙率并细化其孔径尺寸，聚合成膜所形成的三维网状结构可以更好地束缚UHPC中水泥石、骨料及钢纤维等组分，进而强化各组分之间的界面过渡区，增强了超高性能混凝土UHPC中水泥石、骨料及钢纤维等组分的结合状态，大幅度提高超高性能混凝土的韧性，其中，相比较于普通超高性能混凝土，本专利技术超高性能混凝土基体28天的抗折强度最高达34MPa，提升了18.9％。2、与普通超高性能混凝土相比，本专利技术超高性能混凝土薄层试件的抗折强度最高达29.4MPa，对比组薄层试件抗折强度最高达22.8MPa，通过计算得知，本专利技术中的薄层抗折强度提升了28.9％。
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0023]本专利技术公开了一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，包括以下按重量份计的组分：水泥624
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780份，硅灰52
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130份，石灰石粉208
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286份，河砂954
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1032份，钢纤维234
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312份，减水剂9.15
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10.9份，纯丙
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丙烯酸复合乳液5.2
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10.4份，水202
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208份；其中：
[0024]聚合物复合乳液：由纯丙乳液和丙烯酸乳液按质量比6:4复合并混合均匀制得。纯丙乳液固含量为50％，粘度为500mPa.S，玻化温度16
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22℃；同时，所述丙烯酸乳液固含量为40％，粘度为35mPa.S，玻化温度10
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12℃。水泥为52.5硅酸盐水泥，水泥平均粒径为12.83μm。硅灰的平均粒径为3.07μm；烧失量不大于6％。减水剂为聚羧酸减水剂，减水剂固含量为50％。
[0025]上述石灰石粉的碳酸钙含量不小于99％；平均粒径为11.90μm；烧失量不小于40％。河砂的细度模数为2.6且含泥量不大于0.5％。
[0026]上述钢纤维为镀铜圆直钢纤维，钢纤维的长度为12
‑
14mm，直径为0.18
‑
0.22mm，抗拉强度不小于2800MPa。
[0027]上述的一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土的制备方法如下：
[0028]步骤S1.将水泥、硅灰、石灰石粉、河砂混合并搅拌90s；
[0029]步骤S2.将质量含量50％的水与质量含量80％的减水剂混合均匀并倒入所述步骤S1中的混合料中搅拌2min至均匀；
[0030]步骤S3.将质量含量30％的水与纯丙
‑
丙烯酸复合乳液混合均匀并装入喷洒器中，然后对搅拌中的混合料进行均匀喷洒混合，并在4
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5min内完成，得湿混料；
[0031]步骤S4.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，其特征在于，包括以下按重量份计的组分：水泥624
‑
780份，硅灰52
‑
130份，石灰石粉208
‑
286份，河砂954
‑
1032份，钢纤维234
‑
312份，减水剂7.20
‑
7.32份，纯丙
‑
丙烯酸复合乳液5.2
‑
10.4份，水202
‑
208份；其中：所述聚合物复合乳液：由纯丙乳液和丙烯酸乳液按质量比6:4复合并混合均匀制得。2.如权利要求1所述的一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，其特征在于，所述纯丙乳液固含量为50％，粘度为500mPa.S，玻化温度16
‑
22℃；同时，所述丙烯酸乳液固含量为40％，粘度为35mPa.S，玻化温度10
‑
12℃。3.如权利要求1或2所述的一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，其特征在于，所述水泥为52.5硅酸盐水泥，水泥平均粒径为12.83μm。4.如权利要求3所述的一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，其特征在于，所述硅灰的平均粒径为3.07μm；烧失量不大于6％。5.如权利要求4所述的一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，其特征在于，所述石灰石粉的碳酸钙含量不小于99％；平均粒径为11.90μm；烧失量不小于40％。6.如权利要求5所述的一种薄层修补加固裂损隧道衬砌的超高性能混凝土，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺雄飞，卓越，韩占波，邹翀，王华，李辉，陈亚豪，李政，潘岳，朱绘美，王玥，洪侨亨，宋妍，陆伟宁，何伟，
申请(专利权)人：中铁隧道勘察设计研究院有限公司西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：