本發(fā)明涉及建筑材料混凝土外加劑領(lǐng)域，具體地指一種低碳高密實(shí)度噴射混凝土用降彈劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、噴射混凝土是指借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣，將混凝土高速噴射到受噴面上，快速凝結(jié)和產(chǎn)生強(qiáng)度的一種特殊混凝土。與現(xiàn)澆混凝土相比，機(jī)噴施工具有凝結(jié)時(shí)間短，施工便捷，縮短工期，成本節(jié)約的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于用于煤礦井巷、隧道、涵洞等工程的噴射加固。但是在隧道工程中使用噴射混凝土?xí)r，由于噴射混凝土的粘聚性差，且隧道壁上比較光滑，使得噴射混凝土與壁之間的粘結(jié)力變小，造成回彈率大，導(dǎo)致噴射混凝土合格率較低。

2、在混凝土中加入增粘劑后能提高材料黏聚性，可以降低回彈率?，F(xiàn)有增粘劑有無機(jī)和有機(jī)兩種，無機(jī)增粘劑主要用于降低水膜層厚度，增大顆粒間相互作用阻力，改善漿體包裹性，對(duì)顆粒與骨料間的結(jié)合黏度無明顯改善作用，對(duì)噴射混凝土回彈量降低作用有限；有機(jī)增粘劑均為支鏈親水的高分子結(jié)構(gòu)有機(jī)物，對(duì)顆粒有較好的粘結(jié)性，同時(shí)通過水吸附集聚和長(zhǎng)鏈相互纏繞達(dá)到增粘和增稠目的，由高分子鏈聚集的水分在水化或蒸發(fā)后會(huì)造成孔隙變大形成有害孔，導(dǎo)致混凝土孔隙率升高，強(qiáng)度降低明顯，目前針對(duì)噴射混凝土降彈而言，傳統(tǒng)的增粘材料均存在明顯的缺陷。

3、因此，需要開發(fā)出一種可降低噴射混凝土回彈量、提高混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度的降彈劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是要解決上述背景技術(shù)的不足，提供一種可降低噴射混凝土回彈量、提高混凝土密實(shí)度和強(qiáng)度的降彈劑，

2、本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種低碳高密實(shí)度噴射混凝土用降彈劑，包括按質(zhì)量百分含量計(jì)的以下組分：

3、流變組分53～73％、增粘組分15～25％、早強(qiáng)組分10～18％、調(diào)凝組分0.5～4％，以上組分質(zhì)量百分含量之和為100％；

4、所述流變組分包括錳渣粉和硅灰，所述增粘組分為負(fù)載有納米改性纖維素醚的尾礦粉，所述早強(qiáng)組分包括甲酸鈣、硫酸鈉、聚合硫酸鋁、硫酸鋰、鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥中的一種或幾種，所述調(diào)凝組分為葡萄糖酸鈉、三聚磷酸鈉、硼酸、檸檬酸中的一種或幾種。

5、優(yōu)選的，所述流變組分中，錳渣粉和硅灰質(zhì)量比為1.5～3.0：1，錳渣粉的比表面積為600-800m2/kg，所述硅灰的比表面積為15000-20000m2/kg。

6、以上方案中錳渣粉的比表面積為600-800m2/kg，目的在于錳渣粉顆粒比表面積大，且表面凹凸不平，可以降低顆粒表面水膜層厚度，同時(shí)增加顆粒間運(yùn)動(dòng)的相對(duì)阻力，從而增大流體屈服應(yīng)力，提高混凝土漿體的掛壁性能。

7、以上方案中硅灰的比表面積為15000-20000m2/kg，目的在于細(xì)顆粒的硅灰填充在水泥顆?？障堕g，使?jié){體更密實(shí)。此外，硅灰具有較大的比表面積，具有較大的需水量，由于火山灰的反應(yīng)和自由水減少，使界面處漿體密實(shí)，ca(oh)2晶體細(xì)化，致使過渡區(qū)變薄，增加漿體與骨料界面的黏結(jié)。

8、優(yōu)選的，所述負(fù)載有納米改性纖維素醚的尾礦粉由包括以下步驟的方法制備得到：

9、s1、將硝酸鈣、九水偏硅酸鈉分別配成水溶液得到溶液a和b，將聚醚大單體分散于水形成分散液c，將非離子型水溶性纖維素醚溶于水形成溶液d，將溶液a和b開始緩慢同步滴加至分散液c中并按攪拌速率300～500rmp進(jìn)行攪拌，在溶液a和b滴加一半時(shí)將溶液d加入分散液c中，再按攪拌速率1200～2000rmp進(jìn)行高速攪拌直至溶液a和b同步滴加完畢，得到納米改性纖維素醚溶液；

10、s2、將含孔結(jié)構(gòu)的尾礦砂破碎成粒徑為0.5～2mm、孔徑大小為100～500nm尾礦顆粒，所述尾礦砂來自銅尾礦砂、鐵尾礦砂中的一種或多種；

11、s3、將步驟s2所得的尾礦顆粒浸泡于步驟s1所得的納米改性纖維素醚溶液中，浸泡時(shí)間為30～60min，浸泡完畢后烘干、冷卻、磨細(xì)至比表面積為50～150m2/g，得到負(fù)載有納米改性纖維素醚的尾礦粉。

12、以上方案制備的負(fù)載有納米改性纖維素醚的尾礦粉是一種分散好、緩釋、能定向填補(bǔ)孔隙的多功能增粘材料，采用尾礦多孔顆粒負(fù)載使納米纖維素醚達(dá)到緩釋和高分散性的效果，高分散性可以將有機(jī)物均勻分散到粉體中，緩釋有利于緩解高分子長(zhǎng)鏈集中溶解，防止局部高分子鏈聚集形成過度纏繞；同時(shí)將過量納米c-s-h晶核與纖維素醚分子進(jìn)行預(yù)吸附，納米顆粒會(huì)跟隨纖維素醚分子運(yùn)動(dòng)，在纖維素醚分子包裹水分的地方成核促進(jìn)水化產(chǎn)物生成，對(duì)水分水化和蒸發(fā)過后的孔隙進(jìn)行填充，防止局部形成有害孔隙。

13、以上方案中，各原料作用為：硝酸鈣+九水偏硅酸納用于制備納米c-s-h晶核，聚醚大單體用于將沉降固體顆粒分散，纖維素醚用于提供納米顆粒負(fù)載載體，使納米顆粒與纖維素醚分子結(jié)合綁定，尾礦多孔顆粒用于吸附納米改性纖維素醚，使其在水泥漿體中能更好的分散。

14、進(jìn)一步的，步驟s1中，溶液a中硝酸鈣的質(zhì)量濃度為20～30％、九水偏硅酸鈉配成水溶液的質(zhì)量濃度為20～30％，分散液c中聚醚大單體質(zhì)量濃度為5～15％，溶液d中纖維素醚質(zhì)量濃度為0.1～0.5％；

15、進(jìn)一步的，步驟s1中，步驟s1中，硝酸鈣:九水偏硅酸鈉：聚醚大單體：纖維素醚質(zhì)量比＝100：100～150：96～288：1.2～5.0。

16、進(jìn)一步的，步驟s1中，非離子型水溶性纖維素醚為甲基纖維素醚、羥丙基甲基纖維素醚、羥甲基纖維素醚、羥乙基纖維素醚等中的一種或幾種，分子量為20000-100000。過低的分子量增粘效果不佳、過高則會(huì)對(duì)水泥顆粒造成過度纏繞包裹降低混凝土的強(qiáng)度。

17、進(jìn)一步的，步驟s1中，溶液a和b滴加時(shí)間全程為2～4h。

18、進(jìn)一步的，步驟s3中，烘干溫度為95～105℃、烘干時(shí)間為3～5h。

19、本發(fā)明還提供以上任一所述的低碳高密實(shí)度噴射混凝土用降彈劑的制備方法，將流變組分、增粘組分、早強(qiáng)組分、調(diào)凝組分混合得到低碳高密實(shí)度噴射混凝土用降彈劑。

20、本發(fā)明還提供以上任一所述的低碳高密實(shí)度噴射混凝土用降彈劑的應(yīng)用，所述降彈劑摻量按取代混凝土中水泥5％～10％加入。即降彈劑按水泥總質(zhì)量的5％～10％內(nèi)摻加入。

21、本發(fā)明的有益效果有：

22、1.通過增粘組分增加噴射混凝土的黏聚性，提高混凝土的漿體包裹性，通過流變組分提高混凝土屈服應(yīng)力，并結(jié)合早強(qiáng)組分協(xié)同提高材料噴射后的黏結(jié)掛壁和快硬性能，從而降低回彈率，提高一次噴射厚度；通過負(fù)載在有機(jī)物上的納米顆粒在孔隙中水化，定向填補(bǔ)有害孔隙，有效提高噴射混凝土的密實(shí)度和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)噴射混凝土的低碳低回彈高密實(shí)。

23、2.降彈劑通過采用分子量較低的纖維素醚，降低高分子主鏈長(zhǎng)度，減少對(duì)水吸附聚集形成的孔隙，同時(shí)納米晶核會(huì)在增粘劑分子周邊水分蒸發(fā)過程中同步誘發(fā)水泥水化形成大量的c-s-h凝膠填補(bǔ)結(jié)構(gòu)孔隙，實(shí)現(xiàn)有害孔隙的定向填充，從而提高水化產(chǎn)物的密實(shí)度，消除有機(jī)增粘材料對(duì)混凝土強(qiáng)度的不利影響。

24、3.降彈劑采用含孔尾礦砂作為無機(jī)材料，利用顆粒的多孔吸水和儲(chǔ)水的功能增強(qiáng)了降彈劑的流變特性，提高了混凝土初始的泵送效率和噴射后的抗流掛性能，同時(shí)固體廢棄物再利用，實(shí)現(xiàn)綠色低碳。

25、4.通過含孔尾礦砂負(fù)載納米改性纖維素醚，可以實(shí)現(xiàn)增粘劑在粉料中的高效分散，同時(shí)孔隙中的納米改性纖維素醚逐步溶解和釋放，減少增粘劑分子集中在液相中纏繞對(duì)水泥顆粒的包裹，有助于混凝土攪拌過種中氣泡排出和水泥顆粒水化效率提高，提高早齡期混凝土強(qiáng)度。

26、5.摻入本發(fā)明的降彈劑，可有效提高噴射混凝土的屈服應(yīng)力與塑性粘度，屈服應(yīng)力可達(dá)到1321.2pa以上、塑性黏度可達(dá)到192.3pa·s以上；同時(shí)降低了有害孔隙率，有害孔隙率在2.5％以下；且提高了1d和28d抗壓強(qiáng)度，c25混凝土1d抗壓強(qiáng)度達(dá)到20.2mpa以上，28d抗壓強(qiáng)度37.8mpa以上。