具体实施方式

本发明公开了一种喷射混凝土用复合掺和料，它包括如下质量百分比的各原料组分：粉煤灰：40～70％，超细硅灰：15～25％，偏高岭土：5～15％，工业副产石膏：0～5％，α-Al₂O₃纳米粉，0～5％，表面活性剂；0～10％；且各原料组分的含量不为零。

其中，所述粉煤灰为II级粉煤灰，所述超细硅灰的平均粒径小于10μm，SiO₂含量≥95.0％；所述偏高岭土的平均粒径小于5μm，所述α-Al₂O₃纳米粉的平均粒径小于50nm。

进一步地，所述II级粉煤灰为低钙粉煤灰，其密度为1～5g/cm³，烧失量为2～6％，平均粒径为10～15μm；所述超细硅灰的平均粒径小于6.7μm，所述偏高岭土的平均粒径小于等于3.4μm，所述α-Al₂O₃纳米粉的平均粒径小于等于30nm。

优选的，所述II级粉煤灰为低钙粉煤灰，其密度为2～4g/cm³，烧失量为3～5％，平均粒径为12～14μm。

优选的，所述II级粉煤灰为低钙粉煤灰，其密度为2.2g/cm³，烧失量为3.2％，平均粒径为12.8μm。

优选的，所述超细硅灰的平均粒径为0～5μm，不包含零。

优选的，所述偏高岭土的平均粒径为0～3.5μm，不包含零。

优选的，所述偏高岭土的平均粒径为3.4μm。

优选的，所述α-Al₂O₃纳米粉的平均粒径为5～30nm。

优选的，所述α-Al₂O₃纳米粉的平均粒径为30nm。

进一步地，所述工业副产石膏的密度为2～7g/cm³，平均粒度为120～200μm。

优选的，所述工业副产石膏的密度为2.98g/cm³，粒度为150μm。

本发明复合掺合料中选用的粉煤灰、硅灰、偏高岭土及石膏四种掺合料应用于胶凝体系中，考虑到掺入粉煤灰会提高浆体的流动性，增长浆体的凝结时间，降低混凝土的早期强度。硅灰和偏高岭土的掺入能够显著提高新拌混凝土的粘聚性、减少泌水和防止混凝土离析。粉煤灰、硅灰、偏高岭土都是活性掺合料，掺入水泥中能与水泥的水化产物发生二次水化反应，生成C-S-H凝胶，粉煤灰效应从化学角度能够稳定，从物理角度可细化毛细孔，减少硫酸盐介质的渗透。三种掺合料能起到性能互补作用，硅灰本身颗粒极小，可以填充于粉煤灰颗粒间的孔隙，使得混凝土的微观结构变得更致密，能有效阻止硫酸根离子的进入，并最终提高抗硫酸盐侵蚀性能。熟石膏的水化速度很快，在胶凝体系与水拌和后，熟石膏能迅速生成二水石膏并形成钙矾石，可提高硬化水泥浆体的早期强度，缩短凝结时间。其次，熟石膏与相反应过程中消耗了Ca(OH)₂相，降低了混凝土体系中易受硫酸盐侵蚀Ca(OH)₂的含量，并且适量熟石膏可以生成稳定的石膏晶体，对硫酸盐侵蚀后期的膨胀性石膏晶体生产起到抑制作用，同时，熟石膏可以在混凝土孔隙中提供一定量的硫酸根离子，能抑制外部硫酸盐向混凝土内部迁移。

进一步地，所述复合掺和料包括如下质量百分比的各原料组分：粉煤灰55～70％，超细硅灰：18～22％，偏高岭土：7～12％，熟石膏：0.5～3％；α-Al₂O₃纳米粉，1.5～5％，表面活性剂；1.0～8％。

进一步地，所述表面活性剂为聚羧酸类、萘系、脂肪族类、氨基磺酸盐类中的任意一种。

为更好的实现本发明技术目的，本发明还公开了上述喷射混凝土用复合掺和料的制备方法，它包括将对应配比的各原料组分混匀且研磨即制得复合掺和料，所述复合掺和料的粒度为纳米级别。

此外，本发明还公开了一种喷射混凝土，它包括将上述复合掺和料用作反应原料之一制备喷射混凝土，其它反应原料还包括河砂、石子、水泥、减水剂、速凝剂和水；其中，所述河砂的细度模数为2.3～3.3；所述石子为粒度在5～15mm之间的连续级配碎石。

进一步地，所述复合掺和料的质量为水泥的10～20％。

本发明还公开了上述喷射混凝土的制备方法，其特征在于，它包括将河砂、石子、复合掺和料及一定量的水混匀搅拌一段时间，再加入水泥、减水剂及余下的水，继续搅拌后在喷射机中与速凝剂喷射制得。

本发明还公开了一种喷射混凝土在隧道衬砌中的应用，其特征在于，所述混凝土的回弹率≤7％、凝结时间≤4min、抗硫酸侵蚀等级＞KS150。为更好的解释本发明，以下结合具体实施例进行详细说明。

实施例1

本实施例公开了一种喷射混凝土用复合掺和料的制备方法，它包括取如下质量百分比的各原料组分混匀后研磨，其中，粉煤灰：40％，所述粉煤灰为II级粉煤灰，所述II级粉煤灰为低钙粉煤灰，其密度为5g/cm³，烧失量为2％，平均粒径为15μm；

超细硅灰：25％；其中，所述超细硅灰的平均粒径为6μm；

偏高岭土：15％，其中，所述偏高岭土的平均粒径为4μm；

工业副产石膏：5％；其中，所述工业副产石膏的密度为6g/cm³，粒度为200μm；

α-Al₂O₃纳米粉，5％，其中，所述α-Al₂O₃纳米粉的平均粒径为50nm。表面活性剂；10％；制的复合掺和料的粒度为50～70nm。

实施例2

本实施例公开了一种喷射混凝土用复合掺和料的制备方法，其中各原料组分含量与上述实施例1保持相同，不同的是各组分的物化特性参数如下：所述粉煤灰为II级粉煤灰，所述II级粉煤灰为低钙粉煤灰，其密度为2.2g/cm³，烧失量为3.2％，平均粒径为12.8μm；所述超细硅灰的平均粒径为4μm；所述偏高岭土的平均粒径为3.4μm；所述工业副产石膏的密度为2.98g/cm³，粒度为150μm；所述α-Al₂O₃纳米粉的平均粒径为30nm。制的复合掺和料的粒度为20～50nm。

实施例3

本实施例公开了一种喷射混凝土用复合掺和料的制备方法，其与实施例2不同的是各原料组分含量不同，具体的，它包括取如下质量百分比的各原料组分混匀后研磨，其中，粉煤灰：70％，超细硅灰：15％，偏高岭土：5％，工业副产石膏：2％，α-Al₂O₃纳米粉，3％，表面活性剂；5％；制的复合掺和料的粒度为20～70nm。

实施例4

本实施例公开了一种喷射混凝土用复合掺和料的制备方法，其与实施例2不同的是各原料组分含量不同，具体的，它包括取如下质量百分比的各原料组分混匀后研磨，其中，粉煤灰：50％，超细硅灰：15％，偏高岭土：15％，工业副产石膏：5％，α-Al₂O₃纳米粉，5％，表面活性剂；10％；制的复合掺和料的粒度为20～70nm。

实施例5

本实施例公开了一种喷射混凝土用复合掺和料的制备方法，其与实施例2不同的是各原料组分含量不同，具体的，它包括取如下质量百分比的各原料组分混匀后研磨，其中，粉煤灰：60％，超细硅灰：20％，偏高岭土：10％，工业副产石膏：5％，α-Al₂O₃纳米粉，3％，表面活性剂；2％；制的复合掺和料的粒度为20～70nm。

此外，本发明还公开了将上述实施例制备的复合掺和料与其它反应原料掺杂在一起制备混凝土，具体如下实施例所示。

实施例6

本实施例公开了一种喷射混凝土的制备方法，它包括将河砂、碎石、复合掺和料及一半的水混匀搅拌一段时间，再加入水泥、减水剂余下一半的水，继续搅拌后在喷射机中与速凝剂喷射制得。其中，所述复合掺和料为上述实施例1制得，且所述复合掺和料的质量为水泥的10％。

其中，采用的水泥型号为华新P·O 42.5；河砂为天然河砂，细度模数为2.8；石子为粒度在5～15mm之间的连续级配碎石；减水剂为CP-J型聚羧酸高效减水剂，其减水率为18％；速凝剂为自制SN01无碱速凝剂。

实施例7

本实施例与实施例6不同的是所述复合掺和料为上述实施例2制得。

实施例8

本实施例与实施例6不同的是所述复合掺和料为上述实施例3制得。

实施例9

本实施例与实施例6不同的是所述复合掺和料为上述实施例4制得。

实施例10

本实施例与实施例6不同的是所述复合掺和料为上述实施例2制得。

实施例11

本实施例与实施例6不同的是所述复合掺和料的质量为水泥的15％。

实施例12

本实施例与实施例6不同的是所述复合掺和料的质量为水泥的20％。

对比例1

本实施例选择实施例6的各原料组分，同时不添加本发明要求保护的复合掺和料。

对比例2

本实施例选择申请公布号为CN107986671A中实施例3制备的产品。

且上市实施例6～12及对比例1～2制备的喷射混凝土性能列表如表下表1所示；

表1产品性能列表

现有的喷射混凝土回弹率普遍在20％以上，而在添加本发明制备的喷射混凝土专用复合掺和料后，混凝土回弹率降低至7％以下，可以大幅降低喷射混凝土回弹率，节约成本。同时，所制备的喷射混凝土抗压强度大幅增强，强度范围在42～45MPa之间，抗蚀系数、氯离子扩散系数和抗硫酸盐侵蚀等级等耐久性指标均满足标准要求。故本发明设计的喷射混凝土在隧道衬砌中能具备较好应用。