[发明专利]高强度环保喷射混凝土

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿井下支护用混凝土，具体为一种高强度环保喷射混凝土。

背景技术

喷射混凝土是一种从巷道支护技术中演变到地上构筑物加固的一种快捷有效的加固手段，煤矿井下巷道支护多采用锚网喷射混凝土，由于速凝剂的影响，喷射混凝土的设计标号一般为C20，同时，由于喷射时操作人员责任心不强、混凝土拌制不规范、喷射手操作方法不当、养护不合格等因素的影响，实际强度还会下降20%左右。

强度为20MPa左右的普通喷射混凝土对于浅部地压不大的矿井基本上能够适应，但由于脆性大、粘结力不强的矿井，经常会发生开裂、掉皮、脱块等破坏现象，增加了巷道翻修率，影响了煤炭生产，增加了翻修费用；而且喷射现场乌烟瘴气，能见度低，不仅存在安全隐患，还严重影响矿工的身体健康。

发明内容

本发明为了解决现有矿井用喷射混凝土存在安全隐患、巷道翻修率较高且支护成本较高的问题，提供了一种高强度环保喷射混凝土。

本发明是采用如下技术方案实现的：高强度环保喷射混凝土，是由胶凝材料和速凝剂组成的，速凝剂的质量百分含量是胶凝材料的5%；胶凝材料是由如下质量份数的原料组成：32.5硅酸盐水泥9份，MK-1增强剂1份，机制砂20份；碎石20份。

MK-1增强剂及其含量的选取可以大幅度提高喷射混凝土的抗压强度，且MK-1增强剂和速凝剂同时应用到喷射混凝土配方中，降低了喷射混凝土粉尘浓度，该混凝土的组分和含量的选取是经过大量反复的试验得出的，克服了现有矿井用喷射混凝土存在安全隐患、巷道翻修率较高且支护成本较高的问题。

本发明可以显著提高喷射混凝土强度，降低喷射回弹率和粉尘浓度，减少矽肺病的发病率，而且可以有效控制围岩变形，减少巷道翻修，改善井下巷道面貌，保证矿井的安全生产，同时可以显著降低支护费用，经济效益显著。

采用上述组分和含量制得的喷射混凝土的标号达到C40，粉尘浓度降低80%，喷射回弹率降低10%。

具体实施方式

高强度环保喷射混凝土，是由胶凝材料和速凝剂组成的，速凝剂的质量百分含量是胶凝材料的5%；胶凝材料是由如下质量份数的原料组成：32.5硅酸盐水泥9份，MK-1增强剂1份，机制砂20份；碎石20份。

具体实施过程中，MK-1增强剂为焦作市煜坤矿业有限公司生产。

32.5硅酸盐水泥的标准稠度用水量(%)为27.0，初凝2h35min，终凝4h10min，细度为3.0%；抗折强度(Mpa)：3天为5.3，28天为8.5；抗压强度(Mpa)：3天为21.8，28天为40.4；(焦作市中吴工程检测有限责任公司水泥检验报告，该批普通硅酸盐水泥所检项目按GB175-1999标准检验合格)。

机制砂的细度摸数为3.0，泥块含量(%)：0.0，坚固性(压碎指标%)：15。

碎石中泥块含量：0.1，含泥量：0.2，最大粒径：10mm。

速凝剂选用倡德牌速凝剂，中煤第十工程处速凝剂厂生产。

按照普通混凝土力学性能试验方法(GB/T50081—2002)在标准养护条件下进行试验，得出的结论是：随着MK-1增强剂代替水泥的量增加，混凝土的早期强度（1天和3天）都有所下降；7d强度和10d开始出现升高，并且都大于基准样，28d强度随MK-1增强剂用量的增加而升高，抗压强度提高了40.1%。

按照GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准，选用100mm×100mm×100mm试件进行试验，养护条件：气温18°C～33°C，用湿布覆盖试样，养护期间保持潮湿，得出如下规律：混凝土的3天和7天强度都比基准样提高了，但是，3天强度较基准样提高不大，7天强度较基准样有大幅度提高；使用32.5硅酸盐水泥时，混凝土的28天强度达到了42.1Mpa，提高了49.8%，使用42.5硅酸盐水泥时，混凝土的28天强度达到了53.2，提高了39.3%。

参照国标《喷射混凝土速凝剂》的标准，在气温15°C～29°C时进行测试，MK-1增强剂能够明显地缩短水泥净浆的初凝和终凝时间，具有明显降低混凝土喷射回弹的作用。

参照GB/T50081-2002普通混凝土力学性能试验方法标准，选用100mm×100mm×100mm试件，在气温18°C～33°C，用湿布覆盖试样，养护期间保持潮湿的条件下进行试验，减少速凝剂用量，不影响喷射混凝土的早期强度，并且能够明显提高混凝土的28天强度，减少速凝剂用量对提高28天强度的具体情况如下：利用32.5硅酸盐水泥和MK-1增强剂配制C30喷射混凝土时，速凝剂占胶凝材料的5%时，可以使混凝土的28天强度由39.9Mpa提高到42.9Mpa，提高3Mpa，使28天强度对基础样（不加MK-1，不减少速凝剂用量）的提高率由42%提高到52.7%，贡献10.7个百分点。