[发明专利]一种轻质复合混凝土材料及其应用

说明书

本发明属于寒区隧道衬砌保温防冻材料技术领域，公开了一种轻质复合混凝土材料及其应用。该轻质复合混凝土材料是应用在寒区隧道衬砌空洞结构中，用于解决因衬砌结构冻融作用造成的寒区隧道空洞出现冻裂或是裂缝情况。由上述该轻质复合混凝土材料喷射获得的保温防冻层，是运用了轻质喷射复合混凝土材料的导热系数小，在隧道衬砌结构与围岩之间形成一层防冻保温层，提高了隧道衬砌结构的抗冻融破坏能力。此外，轻质喷射复合混凝土材料凝固后与衬砌混凝土形成整体，提高隧道衬砌结构承载能力。制备工序简单，操作简便。经过试验，使用本保温防冻轻质复合喷射混凝土材料及保温防冻层，保护了隧道衬砌结构未产生冻融破坏，使用效果良好，适宜推广使用。

技术领域

本发明属于寒区隧道衬砌保温防冻材料技术领域，具体涉及一种轻质复合混凝土材料及其应用。

背景技术

我国在寒冷地区修建隧道将会越来越多，由于寒区的温度变化较大，隧道衬砌结构承受较大的温度变化产生的温度应力，加之隧道周围的围岩因温度变化产生的冻胀力，直接对隧道衬砌结构造成冻融损伤，开裂渗漏，冬季挂冰，致使隧道结构的安全稳定性受到极大的影响。

目前，在寒区隧道衬砌表面施做一层保温板用于抵抗衬砌冻融破坏。由于保温板设置在衬砌表面，可以减少隧道洞内的温度变化产生的温度应力。然而并不能降低隧道周围围岩的温度变化产生的温度应力，隧道衬砌结构一样会受到周围围岩温度变化带来的冻融破坏。此外，保温板与隧道衬砌表面粘结不牢固，经常发生保温板脱落，影响隧道内行车安全。

因此，需要探索一种寒区隧道衬砌保温防冻土材料，提高隧道衬砌结构的抗冻融破坏能力。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种轻质复合混凝土材料及其应用。

本发明所采用的技术方案为：一种轻质复合混凝土材料，所述材料主要由以下质量份数的原料制备得到：

水泥15-70份，粉煤灰5-25份，聚丙烯泡沫颗粒1-12份，发泡剂3-20份和速凝剂1-12份。

本发明采用的水泥与粉煤灰通过特定比例的调配，显著降低水泥基浆液的析水率，促进初期水化并改善其整体的流变性质，从而提高浆液的稳定性以及结石率，保证能够提升混凝土的密实度，提高减水效果，同时粉煤灰具有火山灰效应，提升混凝土结构的耐久性，此外，粉煤灰为工业废弃料，以其代替少量水泥还可以废物利用，节约成本。聚丙烯泡沫颗粒起到了混凝土中的骨料作用，相较于常规骨料，可以使混凝土材料同时具备轻质、低热传导率、与隧道围岩协同变形等优势性能。根据实际需要混合加入发泡剂和速凝剂可以使水泥结石后期不收缩，并且明显改善水泥浆液和易性，缩短初凝时间，加速施工进度，提高工程质量。按照本发明制备出来的混凝土材料的孔隙结构整体上被大幅优化，粒径较大的水化产物周围的空隙以及钙矾石AFt建立起的孔隙大量被胶状产物填充密实；二次水化反应的时间与初次水化建立起来较好的时空关系，使得结构物内部的层次感更为细化，内部空间密实度进一步提升，不同颗粒间的裂隙间距及结构孔隙进一步减小，进而可以提升强度和抗水溶蚀性及抗冻耐久性。

作为优选地，所述材料主要由以下质量份数的原料制备得到：

水泥30-45份，粉煤灰10-15份，聚丙烯泡沫颗粒2-8份，发泡剂5-10份和速凝剂2-8份。

作为优选地，所述材料主要由以下质量份数的原料制备得到：

水泥38份，粉煤灰13份，聚丙烯泡沫颗粒6份，发泡剂8份和速凝剂6份。