[发明专利]一种提高喷射混凝土耐久性能的复合掺合料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种提高喷射混凝土耐久性能的复合掺合料及其制备方法，属于喷射混凝土技术领域。所述复合掺合料以质量分数计，包括以下原料：10％～20％偏高岭土，5％～10％复合水泥，25％～30％超细矿渣粉，10％～20％改性磷石膏，5％～10％激发剂，10％～15％硅灰，0.2％～1％增稠组分，5％～10％减水组分，2％～5％缓凝组分；所述改性磷石膏是以原状磷石膏为原料，与硅酸钠按质量比9:1混合后在400℃～500℃温度下烘20～26h，再与氢氧化钙按质量比9:1混合后粉磨成比表面积为350～450m²/kg的粉末制备得到。本发明提供的复合掺合料取代20wt％胶凝材料后，不仅可以提高混凝土抗压强度、塑性粘度、抗氯离子渗透能力、抗水渗透能力，还能减少回弹损失，从而提高了混凝土的耐久性能。

技术领域

本发明属于喷射混凝土技术领域，具体涉及一种提高喷射混凝土耐久性能的复合掺合料及其制备方法。

背景技术

混凝土用于工程建设已有两百多年的历史，在很长一段时期内，人们以为混凝土是一种坚固耐久的材料，科研工作者主要把精力集中在提高混凝土的强度上，并以混凝土的强度作为设计和估算建筑物服役寿命的依据。但是大量的工程实践表明，由于混凝土的强度不够引起的建筑物的损坏的情况是非常少的，绝大多数建筑物的损坏是由于混凝土的耐久性不足引起的。相关资料表明，数座始建于二十世纪六七十年代的铁路隧道中，衬砌混凝土已出现不同程度的破坏，有些隧道已经无法正常运营，这其主要原因就是衬砌混凝土耐久性不足所引起的。随着我国西部大开发的不断推进，该地区的铁路建设正处于一个快速发展时期，喷射混凝土作为衬砌混凝土的重要组成部分，提高其混凝土耐久性尤为重要。

目前，国内外科研人员在喷射混凝土用掺合料方面取得了一定的研究进展，专利申请CN202010889322.1公布了一种喷射混凝土用掺合料及其制备方法和应用，经矿物复合粉原料成分以及原料配比的控制，将其与增粘剂、亲水剂、引气剂、增稠剂配制成掺合料，将该掺合料按照占胶凝材料总量4-8％的质量比添加到喷射混凝土原料配制中，改善了喷射混凝土的综合性能，改善了喷射混凝土的垂挂性、强度以及耐久性，使得喷射混凝土的凝结时间达到了2min以内，塑性粘度达到了5.8Pa·s以上，喷射回弹率低于4％，一次性喷射厚度达到了30cm以上，抗压强度28d达到了40-60MPa，粘结强度28d达到了2.4MPa以上。但该技术方案未对喷射混凝土耐久性能进行研究。

专利申请201910371601.6公布了一种高性能喷射混凝土专用掺合料，包括粘聚组分和早强组分两种主要成分，且粘聚组分与早强组分的质量比为60～70:30～40。其中，粘聚组分为改性乳胶粉与超细矿物掺合料的混合物，且改性乳胶粉与超细矿物掺合料的质量比为20～30:70～80，早强组分为高活性铝酸三钙，通过粘聚组分与早强组分协同作用，有效提高了喷射混凝土的粘聚性和早期强度，从而降低喷射混凝土回弹率，提高密实性。但是，该技术中早强组分含量较高，且未加入缓凝组分，在实际应用过程中会存在混凝土坍落度损失过大，从而影响混凝土正常喷射的风险。其次，针对喷射混凝土耐久性要求所提出的混凝土掺合料相对较少。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种可提高喷射混凝土耐久性能的复合掺合料，所述复合掺合料用于取代喷射混凝土中20wt％的水泥后，能显著提高喷射混凝土的耐久性能。为了实现上述目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种提高喷射混凝土耐久性能的复合掺合料，以质量分数计，包括以下原料：10％～20％偏高岭土，5％～10％复合水泥，25％～30％超细矿渣粉，10％～20％改性磷石膏，5％～10％激发剂，10％～15％硅灰，0.2％～1％增稠组分，5％～10％减水组分，2％～5％缓凝组分；所述改性磷石膏由原状磷石膏改性而成，具体改性方法为：

P1、将原状磷石膏和硅酸钠按9:1的质量比混合后充分拌匀，然后在400℃～500℃温度下烘20～26h，得到预处理的磷石膏；