專利名稱：一種低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料制造，具體涉及用于公路、鐵路隧道以及城市地下工程中噴射混凝土低碳高性能復(fù)合膠凝材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
最近幾年，在噴混凝土技術(shù)中，為了適應(yīng)不同的圍巖條件和施工方法，出現(xiàn)了許多新型的噴混凝土，如高強度噴混凝土、初期高強度噴混凝土、高剛性噴混凝土、纖維噴混凝土、聚酯噴混凝土、低粉塵高性能噴混凝土等等。這充分說明，噴混凝土的應(yīng)用越來越受到地下工程界的重視，在許多工程領(lǐng)域中應(yīng)用越來越廣泛，它已經(jīng)成為隧道及地下工程和巖土工程支護中最有效的支護手段之一。 在推行噴混凝土技術(shù)的同時，也遇到各式各樣的問題，如噴混凝土應(yīng)該具備怎樣的性能，噴混凝土是如何發(fā)揮其支護作用的，如何進一步提高噴混凝土支護的效果，施工中如何確保其性能的實現(xiàn)，以及噴混疑土的耐久性問題等等。隨著高等級公路和高速鐵路建設(shè)的不斷發(fā)展，隧道所占線路比重越來越大，隧道工程不同于其它工程，不易維修。這就要求隧道結(jié)構(gòu)具有足夠的耐久性，而噴射混凝土處于圍巖與二襯之間，其耐久性一旦失效，是無法維修的。故噴射混凝土性能應(yīng)引起足夠的重視，由于其直接與圍巖和地下水接觸，易受溶蝕和化學(xué)侵蝕作用，因此提高混凝土的密實度是關(guān)鍵所在。目前，噴射混凝土仍普遍使用普通硅酸鹽水泥，成份單一，加之品質(zhì)不高，混凝土的密實性差、抗碳化、抗侵蝕能力弱，耐久性不足。噴射混凝土是在隧道開挖后及時施作的，故其早期就承受荷載，這就要求其具有足夠的早期強度，這與模筑混凝土有本質(zhì)的區(qū)別。目前我國噴混凝土仍以干噴為主，水泥絕大部分采用普通硅酸鹽水泥，使用復(fù)合水泥和礦物摻合料情況極少，成本高，效果不理想，需大膽多方面嘗試，在水泥熟料中摻入大量礦物摻合料的同時，提高噴射混凝土的綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的是設(shè)計一種低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材，使之能克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，既可較大數(shù)量地?fù)饺氲V物摻合料獲得經(jīng)濟和環(huán)保性指標(biāo)的提高，又可降低混凝土凝結(jié)硬化時的水化熱，減少混凝土的初裂，改善混凝土的流動性能，提高混凝土的密實度和抗碳化、溶蝕和化學(xué)侵蝕能力。本發(fā)明的目的是通過如下的手段實現(xiàn)的。一種低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材，用于公路、鐵路隧道以及城市地下工程中噴射混凝土施工，采用如下的方法制得，物料配比為水泥熟料40 %，礦渣粉25 %、粉煤灰15 %、硅灰8 %，混合材12 %;各物料具有如下性能要求水泥熟料在粉磨前，其游離氧化鈣< 1.0%，堿含量< O. 6%，3d抗壓強度>29MPa，28d抗壓強度> 60MPa，經(jīng)粉磨后的比表面積彡500m2/kg左右，80 μ m篩余< 2.0%，45 μ m 篩余 < 4. 0% ;粉煤灰選用I級，三氧化硫含量< 3.0%，氧化鈣含量< 10%，07含量< 0.02%，燒失量< 5%，7d抗壓強度活性指數(shù)> 80%，28d抗壓強度活性指數(shù)> 90%，經(jīng)粉磨后的比表面積彡650m2/kg ；礦渣微粉達(dá)到S105，質(zhì)量系數(shù)1( > I. 3，其中三氧化硫含量< 4.0%，CL—含量
<O. 06%，7d抗壓強度活性指數(shù)> 95%，28d抗壓強度活性指數(shù)> 105%，礦渣微粉比表面積> 500m2/kg ；硅灰燒失量< 4. O %，氯離子< O. 03 %，二氧化硅> 90 %，28d活性指數(shù)〉90 %，比表面積 > 20000m2/kg ；備齊物料后，先將水泥熟料和混合材一起粉磨、礦物摻合料中粉煤灰和礦粉分別 粉磨成不同比表面積的粉體材料，然后在均化器中將各粉體材料按配方比例進行均化而得到目標(biāo)產(chǎn)物。發(fā)明人采用“雞尾酒”療法配制大量不同比例礦物摻合料的混凝土，然后通過混凝土力學(xué)和耐久性能試驗，獲得適合侵蝕環(huán)境下隧道噴射混凝土低碳高性能復(fù)合膠凝材配方和工藝，為隧道結(jié)構(gòu)體系耐久性設(shè)計提供新的材料選擇。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是礦物摻合料摻量加大后水泥的性能非但沒有降低，反而得到顯著提高，特別是控制混凝土初裂、降低水化熱、提高混凝土密實性效果顯著。各組分的細(xì)度指標(biāo)可以保證本發(fā)明的高性能復(fù)合膠凝材具有良好的微觀連續(xù)級配，各磨細(xì)物料可相互填充空隙，從而顯著提高了混凝土的致密性和耐久性。由于在膠凝材中提高了礦物摻合料的摻加量，降低了熟料在膠凝材中的比例，減少了熟料的使用量和產(chǎn)量，不但有利于環(huán)保，節(jié)約能源，同時還實現(xiàn)了工業(yè)廢渣的有效利用，循環(huán)經(jīng)濟，降低碳排放。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步的詳述。本發(fā)明的復(fù)合膠凝材能達(dá)到水泥強度等級42. 5級的力學(xué)性能要求設(shè)計。以下給出復(fù)合膠凝材的具體實施方案及其性能指標(biāo)，所有實施例中的物料除特別聲明外都是工業(yè)級材料，物料濃度均采用重量百分比。實施例一、低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材設(shè)計強度等級為52. 5MPa。物料配比為水泥熟料40%，礦渣粉25%、粉煤灰15%、硅灰8%，混合材12% (石灰石粉6%，石膏5%、山東宏藝助磨劑1% )。各組份的要求是水泥熟料在粉磨前，其游離氧化鈣< 1.0%，堿含量< O. 6%，3d抗壓強度>29MPa，28d抗壓強度> 60MPa，經(jīng)粉磨后的比表面積彡500m2/kg左右，80 μ m篩余< 2.0%，45 μ m 篩余 < 4. 0% ;粉煤灰選用I級，三氧化硫含量< 3. 0%，氧化鈣含量< 10%，07含量< O. 02%，燒失量< 5%，7d抗壓強度活性指數(shù)> 80%，28d抗壓強度活性指數(shù)> 90%，經(jīng)粉磨后的比表面積≥650m2/kg ；礦渣微粉達(dá)到S105，質(zhì)量系數(shù)1( > I. 3，其中三氧化硫含量< 4.0%，CL_含量
<O. 06%，7d抗壓強度活性指數(shù)> 95%，28d抗壓強度活性指數(shù)> 105%，礦渣微粉比表面積 > 500m2/kg ；硅灰燒失量<4. 0%，氯離子<0. 03%，二氧化硅>90%，28(1活性指數(shù)>90%，匕匕表面積≥ 20000m2/kgo二、經(jīng)均化機按配比制成高性能復(fù)合膠凝材，其各項品質(zhì)指標(biāo)為I、強度和凝結(jié)時間
權(quán)利要求
1.一種低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材，用于公路、鐵路隧道以及城市地下工程中噴射混凝土施工，其特征在于，采用如下的方法制得 物料配比為水泥熟料40%，礦渣粉25%、粉煤灰15%、硅灰8%，混合材12%;各物料具有如下性能要求 水泥熟料在粉磨前，其游離氧化鈣< I. 0%，堿含量< O. 6%，3d抗壓強度> 29MPa，28d抗壓強度> 60MPa,經(jīng)粉磨后的比表面積> 500m2/kg左右,80 μ m篩余< 2. 0%, 45 μ m篩余<4. 0% ； 粉煤灰選用I級，三氧化硫含量< 3.0%，氧化鈣含量< 10%，CL_含量< O. 02%，燒失量< 5%，7d抗壓強度活性指數(shù)> 80%，28d抗壓強度活性指數(shù)> 90%，經(jīng)粉磨后的比表面積 > 650m2/kg ； 礦渣微粉達(dá)到S105，質(zhì)量系數(shù)1( > I. 3，其中三氧化硫含量< 4. 0%，CL—含量< O. 06%，7d抗壓強度活性指數(shù)> 95%，28d抗壓強度活性指數(shù)> 105%，礦渣微粉比表面積> 500m2/kg ； 硅灰燒失量< 4. O %，氯離子< 0.03%，二氧化硅> 90 %，28d活性指數(shù)> 90 %，比表面積 > 20000m2/kg ； 備齊物料后，先將水泥熟料和混合材一起粉磨、礦物摻合料中粉煤灰和礦粉分別粉磨成不同比表面積的粉體材料，然后在均化器中將各粉體材料按配方比例進行均化而得到目標(biāo)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述之一種低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材，其特征在于所述混合材采用、石膏、助磨劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之一種低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材，其特征在于，所述混合材采用石灰石粉6<%，石膏5%、助磨劑1(%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材，用于公路、鐵路隧道以及城市地下工程中噴射混凝土施工，采用如下的方法制得，物料配比為水泥熟料40％，礦渣粉25％、粉煤灰15％、硅灰8％，混合材12％；各滿足性能要求的物料備齊后，先將水泥熟料、礦物摻合料和混合材分別粉磨成不同比表面積的粉體材料，然后在均化器中將各粉體材料按配方比例進行均化而得到目標(biāo)產(chǎn)物。本發(fā)明低碳高性能隧道噴射混凝土復(fù)合膠凝材與普通硅酸鹽水泥相比，礦物摻合料摻量大大提高，改變了膠凝材的組份，性能非但沒有降低，反而得到顯著提高。由于降低了熟料的摻加比例，有利于環(huán)保降低碳排放，節(jié)約資源和能源。
文檔編號C04B28/00GK102795819SQ20121030250
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者仇文革, 王海彥 申請人:西南交通大學(xué)