一種噴射混凝土摻合料及其製備方法和應用與流程
2024-04-15 04:17:05 1
1.本發明涉及噴射混凝土技術領域，尤其涉及一種噴射混凝土摻合料及其製備方法和應用。
背景技術：
2.圍巖是隧道周圍一定範圍內，對洞身的穩定有影響的巖(土)體。噴射混凝土能大面積有效地與圍巖粘附，在隧道的支護中發揮著重要作用。對於隧道襯砌用噴射混凝土，如不能提高其早期水化硬化強度(早強)，噴射混凝土就會發生流掛，無法達到噴射厚度，從而出現噴射混凝土幹縮、開裂，不能對圍巖進行加固和封閉式的保護，因而降低了圍巖的強度和承載力，甚至會發生巖爆現象。這是隧道、邊坡噴射混凝土施工過程面臨的重要問題之一。尤其在高原、高寒地帶施工時，由於特殊的地形和氣候條件，噴射混凝土早期水化硬化強度較低，噴射混凝土6h抗壓強度無法達到10mpa，24h抗壓強度小於15mpa。
3.此外，在較低水膠比的條件下，噴射混凝土普遍具有回彈率高，易幹縮脫落的問題，不能對圍巖進行加固和保護，降低了圍巖的承載力，甚至導致巖爆現象。這是隧道、邊坡噴射混凝土施工過程面臨的又一重要問題，造成原材料浪費，嚴重影響施工質量，甚至造成安全隱患。
4.因此，根據噴射混凝土的施工環境和施工需要，亟需尋找一種高早強、抗回彈的噴射混凝土摻合料，確保施工質量。本發明提供的噴射混凝土摻合料通過可再分散共聚物膠粉、早強增效劑、複合礦物微粉、改性複合纖維、減水劑和聚醯胺蠟粉各組分之間的協同作用，顯著增強摻合料的早強、抗回彈、抗幹縮的特性。
技術實現要素：
5.針對現有噴射混凝土存在的上述問題，本發明提供一種噴射混凝土摻合料及其製備方法和應用，利用該噴射混凝土摻合料各組分之間的協同作用之後所具備的高早強、抗回彈、抗幹縮的特性，顯著提高了噴射混凝土低溫施工的抗回彈、抗凍性和早期強度，保證噴射混凝土具有低的回彈率和高的抗裂性能。
6.為達到上述發明目的，本發明採用了如下的技術方案：
7.一種噴射混凝土摻合料，包括以下重量份數的組分：
8.可再分散共聚物膠粉8～15份，早強增效劑10～20份，複合礦物微粉40～60份，改性複合纖維0.5～3份，減水劑0.1～1.5份，聚醯胺蠟粉0.05～0.5份。
9.在其中一個實施例中，所述可再分散共聚物膠粉由苯乙烯與丁二烯共聚膠粉、乙烯與氯乙烯及月矽酸乙烯酯三元共聚膠粉、醋酸乙烯酯與乙烯及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉、醋酸乙烯酯與高級脂肪酸乙烯酯共聚膠粉、丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉、醋酸乙烯酯與丙烯酸酯及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉中的任意兩種按質量比0.5～2:1混合而成。
10.在其中一個實施例中，所述早強增效劑包括以下重量份數的組分：矽酸鈣40～50
份，caal-層狀雙金屬氫氧化物5～10份，明礬15～20份，碳酸鋰3～8份，十二烷基磷酸酯二乙醇胺鹽3～8份，磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚1～4份。
11.在其中一個實施例中，所述複合礦物微粉由偏高領土、矽膠粉、鋁礬土礦粉、碳化矽納米粉和鋰輝石粉複合而成；以上組分的重量比為：所述偏高領土30～50份，所述矽膠粉5～10份，所述鋁礬土礦粉5～20份，所述碳化矽納米粉0.5～1份，所述鋰輝石粉5～10份。
12.在其中一個實施例中，所述碳化矽納米粉的粒徑為5nm～100nm，所述偏高領土、所述矽膠粉、所述鋁礬土礦粉和所述鋰輝石粉均為s95級以上微粉，粒徑為0.5μm～50μm。
13.在其中一個實施例中，所述改性複合纖維是由維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比0.5～1:0.2～1:0.2～0.5共混後，經過2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液改性得到的。
14.在其中一個實施例中，改性方法具體包括：將纖維混合物加入2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中，所述纖維混合物中所述維倫纖維、所述玄武巖纖維和所述芳綸纖維的質量比為0.5～1:0.2～1:0.2～0.5，然後向混合溶液加入異丙醇胺，室溫攪拌，反應完全後抽濾、乾燥，向乾燥後的濾餅中加入偶聯劑、攪拌，得所述改性複合纖維。
15.在其中一個實施例中，改性方法中各原料的質量份數分別為：所述纖維混合物40～60份，所述2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液30～40份，所述異丙醇胺3～6份，所述偶聯劑0.2～0.5份。
16.在其中一個實施例中，所述2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中2-嗎啉乙磺酸與乙酸溶液的體積比為4:1。
17.在其中一個實施例中，所述偶聯劑為三硬脂酸鈦酸異丙酯。
18.在其中一個實施例中，改性方法中所述室溫攪拌的時間為1h～3h，所述抽濾為用旋轉真空過濾機水洗抽濾三次，所述乾燥為在105℃～110℃條件下真空乾燥10min～20min，加入所述偶聯劑後攪拌的時間為30min～50min。
19.在其中一個實施例中，所述改性複合纖維的長度為1mm～20mm，直徑為0.02mm～0.1mm。
20.在其中一個實施例中，所述減水劑為一種粉狀聚羧酸減水劑或由兩種粉狀聚羧酸減水劑復配而成。
21.本發明還提供一種所述噴射混凝土摻合料的製備方法，該製備方法包括以下步驟：
22.s1：將所述可再分散共聚物膠粉8～15份、所述複合礦物微粉40～60份和所述改性複合纖維0.5～3份攪拌混勻，得到第一混合料；
23.s2：將所述減水劑0.1～1.5份與所述早強增效劑10～20份攪拌混勻，得到第二混合料；
24.s3：將所述第一混合料與所述第二混合料攪拌混勻，得到第三混合料，再向所述第三混合料中加入所述聚醯胺蠟粉0.05～0.5份，攪拌混勻，出料，即得到所述噴射混凝土摻合料。
25.在其中一個實施例中，步驟s1中所述攪拌的速度為30r/min～40r/min，所述攪拌的時間為15min～20min。
26.在其中一個實施例中，步驟s2中所述攪拌的速度為110r/min～130r/min，所述攪拌的時間為3min～5min。
27.在其中一個實施例中，步驟s3中所述第一混合料與所述第二混合料攪拌的速度為30r/min～40r/min，所述攪拌的時間為3min～5min；步驟s3中加入所述聚醯胺蠟粉後所述攪拌的速度為60r/min～90r/min，所述攪拌的時間為10min～15min。
28.本發明還提供一種所述噴射混凝土摻合料在作為噴射混凝土外加劑中的應用。
29.與現有技術相比，本發明所述的噴射混凝土摻合料至少具有如下有益效果：
30.本發明所述的噴射混凝土摻合料中通過添加可再分散共聚物膠粉，有助於增加噴射混凝土砂漿內聚力，降低回彈率和幹縮率，提升噴射混凝土的抗凍性和早期強度，並且易於在惡劣環境(高原、高寒地帶)下使用；早強增效劑可以加快噴射混凝土早期強度發展；複合礦物微粉與早強增效劑協同作用，可以減少水泥水化反應的幹縮現象，提高噴射混凝土的力學性能；改性複合纖維在噴射混凝土中起到很好的抗衝擊和抗彎曲性能，顯著提高了噴射混凝土的抗裂性能，降低了幹縮率和回彈率；減水劑可以提高噴射混凝土在固化和乾燥過程中的剛性和韌性，再結合早強增效劑加速水泥水化的作用，該摻合料可以使噴射混凝土在低塑性的用水量下，既可以降低噴射混凝土硬化過程中的屈服應力，避免噴射混凝土的回彈和幹縮，又具有早強及抗凍害能力，進一步提升噴射混凝土的力學性能；聚醯胺蠟粉的加入可以提高混凝土與摻合料的共混性能和穩定性，顯著提升了噴射混凝土的綜合性能。上述各組分協同作用，通過合理調整各組分比例製備的摻合料，可以增強該摻合料早強、抗回彈、抗幹縮的特性。將該摻合料加入噴射混凝土中可以顯著提高噴射混凝土低溫施工的抗凍性和早期強度，保證噴射混凝土具有低的回彈率和高的抗裂、抗幹縮性能，能夠滿足惡劣環境下對噴射混凝土的施工要求。
31.該混凝土摻合料可使噴射混凝土實現低溫凝結硬化，在正常溫度及0℃以下溫度範圍均可施工。且該摻合料在噴射混凝土中摻量為0.5％～2.0％(質量百分比)時，即可使隧道單層襯砌混凝土6h抗壓強度≥10mpa，24h抗壓強度≥20mpa，28d乾燥收縮率≤0.02％，回彈率≤10％，28d抗凍性≥f300。
32.本發明提供的噴射混凝土摻合料的製備方法，具有操作簡單、設備要求低、施工性能好以及易大規模推廣應用的優勢。
33.該摻合料可以部分替代水泥等膠凝材料，與噴射混凝土的其他組分配成流動性的混凝土砂漿；利用噴射法噴射混凝土砂漿進行施工；或者直接澆築施工；或者以泵送方式澆築施工；還包括以人工或機械方式進行抹壓成型施工等，不限於幹法或溼發噴射混凝土。應用方式多樣，實用性強。
具體實施方式
34.為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
35.此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括至少一個該特徵。在發明的描述中，「多個」的含義是至少兩個，例如兩個，三個等，除非另有明確具體的限定。在本發明的描述中，「若干」的含義是至少一個，例如一個，兩個等，除非另有明確具體的限定。
36.本發明中的詞語「優選地」、「更優選地」等是指，在某些情況下可提供某些有益效果的本發明實施方案。然而，在相同的情況下或其他情況下，其他實施方案也可能是優選的。此外，對一個或多個優選實施方案的表述並不暗示其他實施方案不可用，也並非旨在將其他實施方案排除在本發明的範圍之外。
37.當本文中公開一個數值範圍時，上述範圍視為連續，且包括該範圍的最小值及最大值，以及這種最小值與最大值之間的每一個值。進一步地，當範圍是指整數時，包括該範圍的最小值與最大值之間的每一個整數。此外，當提供多個範圍描述特徵或特性時，可以合併該範圍。換言之，除非另有指明，否則本文中所公開之所有範圍應理解為包括其中所歸入的任何及所有的子範圍。
38.除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施方式的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「和/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
39.本發明提供了一種噴射混凝土摻合料，包括以下重量份數的組分：可再分散共聚物膠粉8～15份，早強增效劑10～20份，複合礦物微粉40～60份，改性複合纖維0.5～3份，減水劑0.1～1.5份，聚醯胺蠟粉0.05～0.5份。
40.本發明實施例提供的噴射混凝土摻合料通過各組分的協同作用，可以增強該摻合料早強、抗回彈、抗幹縮的特性。將該摻合料加入噴射混凝土中可以顯著提高噴射混凝土低溫施工的抗凍性和早期強度，保證噴射混凝土具有低的回彈率和高的抗裂、抗幹縮性能。
41.在一個具體的示例中，可再分散共聚物膠粉由苯乙烯與丁二烯共聚膠粉(sbr)、乙烯與氯乙烯及月矽酸乙烯酯三元共聚膠粉(e/vc/vl)、醋酸乙烯酯與乙烯及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉(vac/e/veova)、醋酸乙烯酯與高級脂肪酸乙烯酯共聚膠粉(vac/veova)、丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉(a/s)、醋酸乙烯酯與丙烯酸酯及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉(vac/a/veova)中的任意兩種按質量比0.5～2:1混合而成。
42.可以理解地，高級脂肪酸乙烯酯是指高級脂肪酸形成的酯，即碳原子數在6～26之間(即c6～c26)的脂肪酸形成的酯。
43.由任意兩種共聚物膠粉組成的可再分散共聚物膠粉，可以提高摻合料的分散性，使摻合料均勻分布於整個砂漿體系中，增加砂漿的內聚力，改善噴射混凝土的流動性和抗垂性，提高施工性能。可再分散共聚物膠粉本身為憎水結構的聚合物，在噴射混凝土固化後，可以降低噴射混凝土的回彈性，易於在惡劣環境下使用。
44.在一個具體的示例中，早強增效劑包括以下重量份數的組分：矽酸鈣40～50份，caal-層狀雙金屬氫氧化物5～10份，明礬15～20份，碳酸鋰3～8份，十二烷基磷酸酯二乙醇胺鹽3～8份，磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚1～4份。
45.其中，磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚的製備，先以對甲基苯酚、發煙硫酸和苯乙烯為原料進行聚合反應，得到磺酸基苯酚苯乙烯聚合物；再向其中加入環氧乙烷、異十三醇，隨後加入濃鹽酸開環聚合反應，反應結束後，加液調節ph值為6～8即可。
46.具體步驟為：將100份對甲基苯酚、1份發煙硫酸和90份苯乙烯混合在反應器中，加入質量比為1:1的過硫酸銨-雙氧水複合催化劑0.1份，在80℃條件下進行聚合反應5h，得到磺酸基苯酚苯乙烯聚合物，接著在酸性條件下加入環氧乙烷500份、異十三醇500份，混合後
加入0.5份濃鹽酸於室溫下開環聚合反應3h，反應結束後，加入0.1％(質量分數)的氫氧化鈉調節體系ph值為6～8，即得到磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚產物。
47.明礬(十二水硫酸鋁鉀)和矽酸鈣快速生成大量水化矽酸鈣(csh)和鋁酸三鈣(c3a)，csh和c3a與石膏快速反應生成硬化產物鈣礬石(aft)，形成密實的空間網絡結構，加快噴射混凝土早期強度發展。caal-層狀雙金屬氫氧化物(ca-al-ldhs)有助於水化產物csh和c3a生成c4ah13六方片狀晶體，抑制水化產物向c3ah6等軸晶體轉化的趨勢，能夠生成更多、更長的鈣礬石，而具有顯著提升混凝土早期強度的作用；碳酸鋰是鋰鹽型防凍早強劑，相比鉀鹽和鈉鹽，具有更高的加速水化硬化強度，提升早期和後期強度的作用。十二烷基磷酸酯二乙醇胺鹽和磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚具有一定的引氣、抗凍效果，同時能夠激發複合礦物微粉的鹼活性，使複合礦物微粉發生二次水化反應，提高噴射混凝土的強度。
48.在一個具體的示例中，複合礦物微粉由30～50份偏高領土、5～10份矽膠粉、5～20份鋁礬土礦粉、0.5～1份碳化矽納米粉和5～10份鋰輝石粉複合而成，以上組分均為重量比。
49.在一個具體的示例中，碳化矽納米粉的粒徑為5nm～100nm，偏高領土、矽膠粉、鋁礬土礦粉和鋰輝石粉均為s95級以上微粉，粒徑為0.5μm～50μm。
50.碳化矽納米粉的粒徑小於偏高領土、矽膠粉、鋁礬土礦粉和鋰輝石粉的粒徑，偏高領土、矽膠粉、鋁礬土礦粉和鋰輝石粉可以為s95級、s105級等級別的微粉。不同顆粒粒徑的複合礦物微粉互相填充支撐，形成堆積密實度的膠凝材料，在早強增效劑的作用下，可以更好地激發複合礦物微粉的鹼活性；並且小粒徑的膠凝材料起到潤滑降黏的作用，噴射混凝土在固化乾燥過程中不容易產生微隙，減少水泥水化反應的幹縮現象，提高噴射混凝土的力學性能。
51.在一個具體的示例中，改性複合纖維是由維倫纖維(聚乙烯醇縮醛纖維)、玄武巖纖維和芳綸纖維(芳香族聚醯胺纖維)按質量比0.5～1:0.2～1:0.2～0.5共混後，經過2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液改性得到的。
52.在一個具體的示例中，改性方法具體包括：將纖維混合物加入2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中，纖維混合物中維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維的質量比為0.5～1:0.2～1:0.2～0.5，然後向混合溶液加入異丙醇胺，室溫攪拌，反應完全後抽濾、乾燥，向乾燥後的濾餅中加入偶聯劑、攪拌，得改性複合纖維。
53.在一個具體的示例中，改性方法中各原料的質量份數分別為：纖維混合物40～60份，2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液30～40份，異丙醇胺3～6份，偶聯劑0.2～0.5份。
54.在一個具體的示例中，2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中2-嗎啉乙磺酸與乙酸溶液的體積比為4:1。
55.在一個具體的示例中，偶聯劑為三硬脂酸鈦酸異丙酯。
56.在一個具體的示例中，改性方法中室溫攪拌時間為1h～3h，抽濾為用旋轉真空過濾機水洗抽濾三次，乾燥為在105℃～110℃條件下真空乾燥10min～20min，加入偶聯劑後攪拌時間為30min～50min。
57.在一個具體的示例中，改性複合纖維的長度為1mm～20mm，直徑為0.02mm～0.1mm。
58.2-嗎啉乙磺酸在乙酸的作用下成為強的質子供體，與維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維之間很容易形成氫鍵，增加了纖維的韌性和強度，偶聯劑與纖維之間產生羥基等大
量活性基團，偶聯劑改性後的纖維，表面能下降，提高了纖維在摻合料或混凝土中的分散性，增加了纖維與可再分散共聚物膠粉、複合礦物微粉等混凝土其他組分的相容性。改性複合纖維可以在噴射混凝土內形成交錯的三維網狀，起加筋(負彎矩筋)作用，對噴射混凝土發生的形變具有很好的約束力，能顯著提升噴射混凝土的抗凍性，有效抑制裂隙的發展，使噴射混凝土具備超高的抗壓強度和抗彎曲強度。
59.在一個具體的示例中，減水劑為一種粉狀聚羧酸減水劑或由兩種粉狀聚羧酸減水劑復配而成。
60.具體地，減水劑可以為引氣型、早強型、抗裂型等高性能聚羧酸減水劑中的一種或由其中的兩種復配而成。在此不對減水劑的種類進行限定，市面上常規的減水劑均可，可以是一種粉狀聚羧酸減水劑，也可以是兩種粉狀聚羧酸減水劑復配而成。粉狀聚羧酸減水劑在水中的溶解速度較快，時間小於25s，混凝土拌和物有足夠的均勻性和和易性，和易性是一項綜合的技術性質，通常包括流動性、保水性和粘聚性等三個方面。本實施例中粉狀聚羧酸減水劑的減水率大於30％。
61.粉狀聚羧酸減水劑分子在噴射混凝土內可以形成三維空間網狀結構，細化毛細管、改善孔結構，使水分均勻分布，提高噴射混凝土在固化和乾燥過程中的剛性和韌性，再結合早強增效劑加速水泥水化的作用，該摻合料可以使噴射混凝土在低塑性的用水量下，既可以降低噴射混凝土硬化過程中的屈服應力，避免噴射混凝土的回彈和幹縮，又具有早強及抗凍害能力，進一步提升噴射混凝土的力學性能。
62.在其中一個實施例中，聚醯胺蠟粉為以脂肪酸醯胺為主要成分的粉狀物質，具有防沉降、防流掛、增稠的作用，並且具有一定的觸變性，溫度適當的時候聚醯胺蠟粉的體積會發生微脹，形成網狀結構，使分散體系具有結構穩定性。
63.本發明還提供一種上述任一實施例中噴射混凝土摻合料的製備方法，包括以下步驟：
64.s1：將可再分散共聚物膠粉8～15份、複合礦物微粉40～60份和改性複合纖維0.5～3份攪拌混勻，得到第一混合料；
65.s2：將減水劑0.1～1.5份與早強增效劑10～20份攪拌混勻，得到第二混合料；
66.s3：將第一混合料與第二混合料攪拌混勻，得到第三混合料，再向第三混合料中加入聚醯胺蠟粉0.05～0.5份，攪拌混勻，出料，即得到噴射混凝土摻合料。
67.本發明實施例提供的噴射混凝土摻合料的製備方法，具有操作簡單、反應過程易於控制、對設備和施工環境要求低、施工性能好以及易大規模推廣應用的優勢。
68.在一個具體示例中，步驟s1中攪拌速度為30r/min～40r/min，攪拌時間為15min～20min。
69.在一個具體示例中，步驟s2中攪拌速度為110r/min～130r/min，攪拌時間為3min～5min。
70.在一個具體示例中，步驟s3中第一混合料與第二混合料混合時攪拌速度為30r/min～40r/min，攪拌時間為3min～5min；步驟s3中加入聚醯胺蠟粉後攪拌速度為60r/min～90r/min，攪拌時間為10min～15min。
71.本發明還提供一種上述任一實施例中噴射混凝土摻合料在作為噴射混凝土外加劑中的應用。
72.該摻合料可以部分替代水泥等膠凝材料，與噴射混凝土的其他組分配成流動性的混凝土砂漿；利用噴射法噴射混凝土砂漿進行施工；或者直接澆築施工；或者以泵送方式澆築施工；還包括以人工或機械方式進行抹壓成型施工等，不限於幹法或溼發噴射混凝土。以下為具體的實施例，如無特別說明，實施例中採用的原料均為市售產品。
73.實施例1
74.一種噴射混凝土摻合料，由如下重量份數的原料製成：可再分散共聚物膠粉10份，早強增效劑15份，複合礦物微粉50份，改性複合纖維1份，減水劑1份，聚醯胺蠟粉0.1份。
75.其中，可再分散共聚物膠粉為質量比1:1的苯乙烯與丁二烯共聚膠粉(sbr)和乙烯與氯乙烯及月矽酸乙烯酯三元共聚膠粉(e/vc/vl)混合而成。
76.其中，早強增效劑包括45份矽酸鈣，7份caal-層狀雙金屬氫氧化物(ldhs)，17份明礬，5份碳酸鋰，5份十二烷基磷酸酯二乙醇胺鹽，3份磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚，以上均為重量份數。
77.複合礦物微粉包括以下重量份數的組分：偏高領土40份，矽膠粉7份，鋁礬土礦粉10份，碳化矽納米粉0.6份，鋰輝石粉8份；其中碳化矽納米粉的粒徑為40nm，其他礦粉的粒徑在20μm左右。
78.改性複合纖維是由維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比0.6:0.4:0.3共混後，經過2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液改性得到的。
79.改性方法為：
80.將維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比0.6:0.4:0.3混合，稱量50份纖維混合物，加入到35份2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中(其中2-嗎啉乙磺酸與乙酸溶液的體積比為4:1)，然後加入4份異丙醇胺，在室溫下攪拌2h後，用旋轉真空過濾機水洗抽濾三次，在108℃條件下真空乾燥15min，然後在乾燥後的濾餅中加入0.35份三硬脂酸鈦酸異丙酯偶聯劑，攪拌40min後得到改性複合纖維。
81.上述噴射混凝土摻合料的製備方法為：
82.(1)將可再分散共聚物膠粉10份、複合礦物微粉50份和改性複合纖維1.0份加入到攪拌機中，以35r/min的速度攪拌18min混合均勻，得到第一混合料；
83.(2)將減水劑1.0份與早強增效劑15份加入到高速攪拌機中，以120r/min的速度攪拌4min混合均勻，得到第二混合料；
84.(3)然後將第一混合料與第二混合料以35r/min的速度攪拌4min，再加入聚醯胺蠟粉0.1份，以75r/min的速度攪拌13min後，出料，即得噴射混凝土摻合料。
85.實施例2
86.一種噴射混凝土摻合料，由如下重量份數的原料製成：可再分散共聚物膠粉8份，早強增效劑10份，複合礦物微粉40份，改性複合纖維0.5份，減水劑0.1份，聚醯胺蠟粉0.05份。
87.其中，可再分散共聚物膠粉為質量比0.5:1的醋酸乙烯酯與高級脂肪酸乙烯酯共聚膠粉(vac/veova)和丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉(a/s)混合而成。
88.其中，早強增效劑包括40份矽酸鈣，5份caal-層狀雙金屬氫氧化物(ldhs)，15份明礬，3份碳酸鋰，3份十二烷基磷酸酯二乙醇胺鹽，1份磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚，以上均為重量份數。
89.複合礦物微粉包括以下重量份數的組分：偏高領土30份，矽膠粉5份，鋁礬土礦粉5份，碳化矽納米粉0.5份，鋰輝石粉5份；其中碳化矽納米粉的粒徑為5nm，其他礦粉的粒徑在0.5μm左右。
90.改性複合纖維是由維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比0.5:0.2:0.2共混後，經過2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液改性得到的。
91.改性方法為：
92.將維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比0.5:0.2:0.2混合，稱量40份纖維混合物，加入到30份2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中(其中2-嗎啉乙磺酸與乙酸溶液的體積比為4:1)，然後加入3份異丙醇胺，在室溫下攪拌1h後，用旋轉真空過濾機水洗抽濾三次，在105℃條件下真空乾燥10min，然後在乾燥後的濾餅中加入0.2份三硬脂酸鈦酸異丙酯偶聯劑，攪拌30min後得到改性複合纖維。
93.上述噴射混凝土摻合料的製備方法為：
94.(1)將可再分散共聚物膠粉8份、複合礦物微粉40份和改性複合纖維0.5份加入到攪拌機中，以30r/min的速度攪拌15min混合均勻，得到第一混合料；
95.(2)將減水劑0.1份與早強增效劑10份加入到高速攪拌機中，以110r/min的速度攪拌3min混合均勻，得到第二混合料；
96.(3)然後將第一混合料與第二混合料以30r/min的速度攪拌3min，再加入聚醯胺蠟粉0.05份，以60r/min的速度攪拌10min後，出料，即得噴射混凝土摻合料。
97.實施例3
98.一種噴射混凝土摻合料，由如下重量份數的原料製成：可再分散共聚物膠粉12份，早強增效劑16份，複合礦物微粉55份，改性複合纖維2份，減水劑1.2份，聚醯胺蠟粉0.2份。
99.其中，可再分散共聚物膠粉為質量比1.2:1的醋酸乙烯酯與乙烯及高級脂肪酸乙烯酯三元共聚膠粉(vac/e/veova)和丙烯酸酯與苯乙烯共聚膠粉(a/s)混合而成。
100.其中，早強增效劑包括43份矽酸鈣，6.5份caal-層狀雙金屬氫氧化物(ldhs)，18.5份明礬，4份碳酸鋰，4份十二烷基磷酸酯二乙醇胺鹽，2份磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚，以上均為重量份數。
101.複合礦物微粉包括以下重量份數的組分：偏高領土38份，矽膠粉9份，鋁礬土礦粉12.5份，碳化矽納米粉0.8份，鋰輝石粉7.8份；其中碳化矽納米粉的粒徑為50nm，其他礦粉的粒徑在30μm左右。
102.改性複合纖維是由維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比0.7:0.6:0.4共混後，經過2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液改性得到的。
103.改性方法為：
104.將維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比0.7:0.6:0.4混合，稱量55份纖維混合物，加入到37份2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中(其中2-嗎啉乙磺酸與乙酸溶液的體積比為4:1)，然後加入4.5份異丙醇胺，在室溫下攪拌1.5h後，用旋轉真空過濾機水洗抽濾三次，在107℃條件下真空乾燥14min，然後在乾燥後的濾餅中加入0.3份三硬脂酸鈦酸異丙酯偶聯劑，攪拌45min後得到改性複合纖維。
105.上述噴射混凝土摻合料的製備方法為：
106.(1)將可再分散共聚物膠粉12份、複合礦物微粉55份和改性複合纖維2份加入到攪
拌機中，以33r/min的速度攪拌13min混合均勻，得到第一混合料；
107.(2)將減水劑1.2份與早強增效劑16份加入到高速攪拌機中，以125r/min的速度攪拌4min混合均勻，得到第二混合料；
108.(3)然後將第一混合料與第二混合料以33r/min的速度攪拌4min，再加入聚醯胺蠟粉0.2份，以80r/min的速度攪拌12min後，出料，即得噴射混凝土摻合料。
109.實施例4
110.一種噴射混凝土摻合料，由如下重量份數的原料製成：可再分散共聚物膠粉15份，早強增效劑20份，複合礦物微粉60份，改性複合纖維3份，減水劑1.5份，聚醯胺蠟粉0.5份。
111.其中，可再分散共聚物膠粉為質量比2:1的苯乙烯與丁二烯共聚膠粉(sbr)和醋酸乙烯酯與甲基丙烯酸酯及十六碳酸乙烯酯三元共聚膠粉(vac/a/veova)混合而成。
112.其中，早強增效劑包括50份矽酸鈣，10份caal-層狀雙金屬氫氧化物(ldhs)，20份明礬，8份碳酸鋰，8份十二烷基磷酸酯二乙醇胺鹽，4份磺化改性異構十三醇聚氧乙烯醚，以上均為重量份數。
113.複合礦物微粉包括以下重量份數的組分：偏高領土50份，矽膠粉10份，鋁礬土礦粉20份，碳化矽納米粉1份，鋰輝石粉10份；其中碳化矽納米粉的粒徑為100nm，其他礦粉的粒徑在50μm左右。
114.改性複合纖維是由維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比1:1:0.5共混後，經過2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液改性得到的。
115.改性方法為：
116.將維倫纖維、玄武巖纖維和芳綸纖維按質量比1:1:0.5混合，稱量60份纖維混合物，加入到40份2-嗎啉乙磺酸/乙酸溶液中(其中2-嗎啉乙磺酸與乙酸溶液的體積比為4:1)，然後加入6份異丙醇胺，在室溫下攪拌3h後，用旋轉真空過濾機水洗抽濾三次，在110℃條件下真空乾燥20min，然後在乾燥後的濾餅中加入0.5份三硬脂酸鈦酸異丙酯偶聯劑，攪拌50min後得到改性複合纖維。
117.上述噴射混凝土摻合料的製備方法為：
118.(1)將可再分散共聚物膠粉15份、複合礦物微粉60份和改性複合纖維3份加入到攪拌機中，以40r/min的速度攪拌20min混合均勻，得到第一混合料；
119.(2)將減水劑1.5份與早強增效劑20份加入到高速攪拌機中，以130r/min的速度攪拌5min混合均勻，得到第二混合料；
120.(3)然後將第一混合料與第二混合料以40r/min的速度攪拌5min，再加入聚醯胺蠟粉0.5份，以90r/min的速度攪拌15min後，出料，即得噴射混凝土摻合料。
121.對比例1
122.用等量的磨細石英粉替代實施例1中的可再分散共聚物膠粉，摻合料中其他組分和製備條件均與實施例1相同。
123.對比例2
124.用等量的普通早強劑-硫酸鈉和三乙醇胺替代實施例1中的早強增效劑，摻合料中其他組分和製備條件均與實施例1相同。
125.對比例3
126.摻合料中不包括實施例1中的改性複合纖維，摻合料中其他組分和製備條件均與
實施例1相同。
127.對比例4
128.用等量的磨細石英粉替代實施例1中的複合礦物微粉，摻合料中其他組分和製備條件均與實施例1相同。
129.對比例5
130.摻合料中不包括實施例1中的聚醯胺蠟粉，摻合料中其他組分和製備條件均與實施例1相同。
131.試驗例
132.按照jgj/t372-2016《噴射混凝土應用技術規程》和《混凝土質量控制標準》要求配製噴射混凝土，並測定噴射混凝土的相關指標，包括乾燥收縮率、抗壓強度、回彈率和抗凍等級。具體操作如下：
133.試驗原材料包括：普通矽酸鹽水泥(鼎鑫p.o 42.5水泥)，普通河砂，細度模數為2.6，級配碎石，粒徑3mm～30mm；減水劑為聚羧酸減水劑(非本技術噴射混凝土摻合料中的粉狀聚羧酸減水劑)，速凝劑為無鹼液體速凝劑。
134.將實施例1～4和對比例1～5配製的噴射混凝土摻合料，按照佔水泥質量百分比1.0％的量加入到噴射混凝土中，配製成試驗用噴射混凝土，採用溼噴工藝進行試驗，本試驗所在試驗段為高等級ⅳ級圍巖，單層襯砌混凝土噴射厚度大於40cm。
135.其中對照組是不加上述摻合料的噴射混凝土，其配比為：普通矽酸鹽水泥500份，粉煤灰90份，砂850份，碎石1050份，水255份，減水劑0.8％(混凝土質量的0.8％)，速凝劑6.0％(混凝土質量的6.0％)。
136.按上述標準測試混凝土性能，測試結果如下表1所示。
137.表1摻入實施例和對比例摻合料配製的噴射混凝土性能指標
[0138][0139]
通過表1中實施例1-4和對比例1-5的性能指標數據可以看出，實施例1-4中噴射混
凝土的回彈率和28d乾燥收縮率(幹縮率)明顯低於對比例1-5，6h抗壓強度和24h抗壓強度以及28d抗凍性f均明顯高於對比例1-5。由此可知，摻合料中加入可再分散共聚物膠粉後，有助於增加噴射混凝土砂漿內聚力，提高施工性能，降低回彈率和幹縮率，提升噴射混凝土的抗凍性和早期強度，使噴射混凝土易於低溫施工。早強增效劑可以顯著提高噴射混凝土的早期強度，具有明顯抗凍性。改性複合纖維在噴射混凝土中起到很好的抗衝擊和抗彎曲性能，顯著提高了噴射混凝土的抗裂性能，降低了幹縮率和回彈率。複合礦物微粉互相填充支撐，形成堆積密實度的膠凝材料，在早期增效劑的作用下，可以更好地激發鹼活性；小粒徑的礦粉起到潤滑降黏的作用，在噴射混凝土固化乾燥過程中不容易產生微隙，減少水泥水化反應的幹縮現象，提高噴射混凝土的力學性能。粉狀聚羧酸減水劑可以釋放顆粒包裹的水分，提高噴射混凝土的抗凍性、降低回彈率，有助於降低施工難度，減少後期開裂的風險。聚醯胺蠟粉的加入可以提高混凝土與摻合料的共混性能和穩定性，顯著提升了噴射混凝土的綜合性能。
[0140]
由表1數據可見，本發明提供的噴射混凝土摻合料添加到噴射混凝土中，能夠有效降低噴射混凝土回彈率、顯著提高早期強度，降低乾燥收縮率，提高噴射混凝土的低溫抗凍性，該噴射混凝土摻合料的使用可以實現噴射混凝土回彈率≤10％，一次噴射厚度大於40cm，混凝土6h抗壓強度≥10mpa，24h抗壓強度≥20mpa，28d乾燥收縮率≤0.02％，28d抗凍性f≥300，解決了現有軟圍巖隧道噴射混凝土6h抗壓強度無法達到10mpa，24h抗壓強度小於15mpa的技術瓶頸。
[0141]
綜上所述，採用本發明提供的噴射混凝土摻合料，正是通過可再分散共聚物膠粉、早強增效劑、複合礦物微粉、改性複合纖維、減水劑和聚醯胺蠟粉各組分之間的協同作用，來顯著增強摻合料的早強、抗回彈、抗幹縮的特性。利用摻合料的早強、抗回彈、引氣等功能，通過調整各組分比例，能夠滿足惡劣環境下對噴射混凝土的施工要求，具有顯著提高噴射混凝土早期強度、加快施工速度、快速有效地對圍巖進行保護和加固、降低噴射混凝土回彈率的作用。
[0142]
以上所述實施例的各技術特徵可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特徵所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特徵的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的範圍。
[0143]
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。