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1、毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子
2、版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交
3、论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程
4、序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订指
5、导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1
6、、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）指导教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中
7、 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩： 优 良 中 及格 不及格（在所选等级前的内画“”）评阅教师： （签名） 单位： （盖章）年 月 日河南理工大学万方科技学院本科毕业论文教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否
8、符合撰写规范？ 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？ 优 良 中 及格 不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩： 优 良 中 及格 不及格教研室主任（或答辩小组组长）： （签名）年 月 日教学系意见：系主任： （签名）年 月 日摘 要针对普通喷射混凝土柔韧性差、耐久性不足等问题，结合我国当前高韧性喷射混凝土的研究现状，本论文提出矿物掺合料改性喷射砼的
9、试验研究。文中优先选出喷射砼的试验原料，分析白云母应用到高岭土基喷射砼中的可行性，研究了不同粒径范围的白云母对高岭土基喷射砼基本性能影响的变化规律。优选出适合加入高韧性喷射砼粉径的白云母，并得出最佳配方。利用微观测试手段对白云母在喷射砼中的增韧机理进行了分析，为高韧性喷射砼的进一步研究提供了可靠地试验依据。关键词：高韧性喷射混凝土 白云母 矿物掺合料 高岭土AbstractShotcrete for ordinary poor flexibility, lack of durability issues, combining the current high toughness of spra
10、yed concrete situation, this paper proposes concrete mineral admixture modified jet pilot study. The paper first selected test materials spray concrete, analysis of muscovite applied to the kaolin-based spray concrete in the feasibility study of different particle size range of muscovite on the basi
11、c properties of kaolin-based spray concrete impact of the variation. Optimized for added toughness of concrete powder trails of muscovite injection, and draw the best formula. Test methods using micro spray concrete on the muscovite in the toughening mechanism is analyzed for high toughness shotcret
12、e for further study provides reliable experimental evidence.Keywords: High toughness shotcrete Muscovite Mineral admixtures Kaolin目录1绪论11.1喷射混凝土研究现状21.1.1 喷射混凝土的特点21.1.2 国外喷射混凝土研究现状31.1.3 国内喷射混凝土发展研究情况41.2 目前喷射混凝土性能方面所存在的主要问题51.3 本文所提出的解决方案51.4 白云母的基本性能、矿物组成及主要用途61.5 研究内容72 试验原料和试验方法82.1 试验原料82.1.1
13、水泥82.1.2 砂92.1.3 碎石92.1.4 高岭土92.1.5 速凝剂102.1.6 减水剂102.1.7 水112.1.8白云母（muscovite）112.2 试验方法122.2.1 喷射混凝土拌合物的物理性能试验122.2.2喷射混凝土的力学性能试验122.2.3喷射混凝土的耐久性试验123 矿物掺合料在喷射混凝土中应用的试验研究133.1 高岭土改性喷射混凝土的试验研究133.2 白云母改性喷射混凝土的试验研究143.2.1 白云母C改性喷射混凝土的试验研究143.2.1.1 白云母C对喷射混凝土拌合物的物理性能影响规律143.2.1.2 白云母C对喷射混凝土的力学性能影响规律
14、163.2.1.3 白云母C对喷射混凝土的耐久性影响规律183.2.2 白云母D改性喷射混凝土的实验研究193.2.2.1 白云母D对喷射混凝土拌合物的物理性能影响规律193.2.2.2 白云母D对喷射混凝土的力学性能影响规律213.2.2.3 白云母D对喷射混凝土的耐久性影响规律223.2.3 白云母E改性喷射混凝土的实验研究233.2.3.1 白云母E对喷射混凝土拌合物的物理性能影响规律233.2.3.2 白云母E对喷射混凝土的力学性能影响规律243.2.3.3 白云母E对喷射混凝土的耐久性影响规律263.3 不同粒径的白云母各自最佳掺量的性能对比273.4 微观分析303.4.1 SEM
15、照片313.4.2 SEM照片分析344 机理研究364.1 白云母改性喷射混凝土的作用机理364.2 冻融破坏的机理分析364.3 氯离子渗透机理分析374.4 硫酸盐侵蚀机理分析384.5 减水剂的作用机理395 结论40参考文献41致谢43431绪论喷射混凝土是指具有高工作性（低回弹率和低粉尘）、高耐久性（高强度、高抗渗、高抗冻性、高抗碳化、低收缩等）的混凝土。借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力，将按一定比例由水泥、骨料、水、外加剂等混合的拌合料，通过管道输送并以高速喷射到受喷面（岩面、模板、旧建筑物等）上凝结硬化。然而，在追求混凝土高强度的同时，却发现了不少混凝土建筑因材质劣化引起开
16、裂破坏甚至倒塌，他们的破坏往往不是强度不足，而是耐久性不够。特别是高应力深井的开采和锚网喷的普遍推广应用，对喷射混凝土强度的要求也越来越高。高性能混凝土的发展已成为混凝土研究研究的一个重要发展方向。然而，随着高强混凝土的出现和应用，使混凝土固有的脆性问题显得更加突出。而目前所用的普通喷射混凝土的强度已不能满足高应力隧道或巷道的支护。通过实验和研究，可以发现混凝土的强度和韧性应该是衡量混凝土性能的重要指标1。白云母具有抑制混凝土收缩、提高混凝土抗拉强度、增加混凝土韧性的作用，能够解决高性能混凝土中出现的拉压比低、韧性差和收缩大的问题，也能适应现有施工水平和设备条件。云母的粘滞作用以及表面对水分的
17、吸附将导致混凝土流动性的降低。表层材料中存在纤维，使其水分迁移较为困难，从而使毛细管失水收缩形成的毛细管张力有所减少，同时也减少了水分的蒸发，提高了混凝土的保水性能。我们可以在普通的混凝土中掺入一定量的云母其在混凝土内部能构成一种均匀的乱向支撑体系承托骨料，从而产生一种有效的二级加强效果，降低了材料表面的析水与集料的离析，减少了离析裂纹的产生及发展，阻碍了沉降裂缝的产生。利用其化学效应和物理分子结构，增强其韧性，既而提高混凝土的强度和防渗水能力，同时也降低了混凝土回弹率2。1.1喷射混凝土研究现状1.1.1 喷射混凝土的特点由于喷射混凝土具有良好的性能及施工方便的特点，目前经常被用于结构物的修
18、复和加固。喷射混凝土可用于修复加固因地震、火灾、腐蚀、超载、冲刷、振动、爆炸和碰撞等因素引起的建筑结构损害，以及修补因施工不良造成的混凝土及钢筋混凝土结构的严重缺陷。喷射混凝土的加固具有快速高效、经济合理、质量可靠等优点，喷射混凝土在施工工艺、材料及结构等方面与普通现浇混凝土相比有许多特点：（l）不需振捣。喷射混凝土集混合料的运输、浇灌和捣固为一道工序，喷射混凝土以较高的速度（30120 m/s）喷向受喷面，先喷到受喷面上的混凝土受后喷混凝土的强烈冲击和压密，从而使混凝土结构密实，强度较高，不需要人工捣固。（2）早期强度高。喷射法施工在拌合料中加入速凝剂，使水泥在l0 min内终凝，使混凝土喷
19、射后能很快获得强度，有利工程进度，但要注意其后期强度会有所下降。（3）广泛的适用性。可通过输料软管在高空、深坑或狭小的工作区间向任意方位施作薄壁的或复杂造型的结构;不用或只用单面模板，施工占地面积小、机动灵活、节省劳动力。（4）喷射施工时，由于高速高压作用，喷射出的混凝土能射人宽度2 mm以上的裂缝，能有效地封闭裂缝，并与被加固的结构紧密结合，形成整体共同工作，阻止原结构继续变形位移和开裂。（5）喷射混凝土不是依赖振动来捣实混凝土，而是在高速喷射时，由水泥与集料的反复连续撞击而使混凝土压实，同时又可采用较小的水灰比（0.40.45），因而它具有较高的力学强度和良好的耐久性3。1.1.2 国外喷
20、射混凝土研究现状 喷射混凝土技术在世界上已有近百年的历史。它始于奥地利，而瑞士、德国、法国、瑞典、美国、英国、加拿大及日本等国也相继采用了喷射混凝土技术，我国是从20世纪60年代末在铁路隧道施工中推广新奥法施工时开始采用的。1942年瑞士阿利瓦（A1iva）公司研制成了转子式混凝土喷射机，能喷射含最大粒径为25mm骨料的混凝土；1947年德国BSM公司研制成双罐式混凝土喷射机。1948年至1953年间兴建的奥地利卡普隆水力发电站的米尔隧洞最先于使用了喷射混凝土支护。以后，瑞士、德国、法国、瑞典、美国、英国、加拿大、日本等国相继在土木建筑工程中采用了喷射混凝土技术。 喷射混凝土技术的工艺特点使其
21、在修复加固中极具竞争力。 国外运用喷射混凝土加固修复了因地震、火灾、腐蚀、超载、震动、爆炸和碰撞引起的各种建筑物。比较著名的是1966年北海道十胜地震引起大量建筑、桥梁的破坏，日本运用喷射混凝土技术加固修补了部分钢筋混凝土结构: 日本明神高速公路下今须桥因交通荷载长期作用，使得承载力降低，采用桥上浇注钢纤维混凝土，桥下喷射钢纤维混凝土的加固方案，取得了良好的效果;1971年，美国圣费尔多南地区6.6级地震引起潘诺拉玛城凯塞医院多层建筑物破坏，采用喷射混凝土加固隔震墙，喷射混凝土采用无收缩水泥，取得了良好效果4。喷射混凝土技术是新奥法施工的3大支柱之一，它以简便的工艺、及时的支护及较低的成本而在
22、地下工程中得到广泛应用，目前，主要有干喷和湿喷两种喷射方式。近10年来，湿喷技术的发展日趋完善，已成为世界各国喷射技术的发展主流，与干喷相比，湿喷的明显优势是生产率高、粉尘浓度小。特别是包括混凝土泵、活塞式速凝剂计量泵和喷射臂在内的稠流湿喷法技术的出现，使湿喷法的应用领域大大拓宽。目前，意大利、挪威、瑞典、日本及加拿大等很多国家的湿喷应用已占主导地位，我国的湿喷混凝土施工也越来越被人们重视。另外，近年来国内外新型外加剂、外掺料及钢纤维喷射混凝土的研究和应用也得到迅速的发展，例如，我国冶金部建筑总院研制出了8604型速凝剂，美国和瑞士Aliva公司研制出了新型的非碱性速凝剂，德国研制成功了Sil
23、iponSPR6型增粘剂。1.1.3 国内喷射混凝土发展研究情况高性能喷射混凝土是近几年来出现的新材料，在欧洲采用较多，具有较高的强度、耐久性和很好的防水性能，在我国才刚刚起步。我国冶金、水电部门上个世纪60年代初期，即着手研究混凝土喷射机械及喷射混凝土技术。l965年11月，冶金部建筑研究院与第三冶金建设公司合作，成功地在鞍钢弓长岭铁矿建成了一条用喷射混凝土支护的矿山运输巷道。1966年初，冶金部建筑研究总院用喷射混凝土修补北京地下铁道古城段因火灾烧伤的钢筋混凝土衬砌，获得了良好效果。同年，我国成昆铁路的部分隧道，攀钢大断面运输隧洞和本钢南芬泄洪洞采用了喷射混凝土支护。1968年，我国回龙山
24、水电站主厂房及梅山铁矿竖井工程采用了喷射混凝土与锚杆相结合的支护。上述这些都为我国早期喷射混凝土技术的开发奠定了基础5。喷射混凝土优先选用普通硅酸盐水泥，是因为它含有较多的C3A和C3S，凝结时间较快，特别是与速凝剂有良好的相容性，细集料采用中粗砂及细度模数大于25的规定，不仅是为了有足够的水泥包裹细集料，有利于获得足够的混凝土强度，同时可减少粉尘和硬化后混凝土的收缩。砂的含水率控制在“5-7”，主要是为了减少具有活性的水泥颗粒的损失，减少粉尘，也有利于水泥的充分水化。关于粗集料粒径，目前国内的喷射机可使用的最大粒径为25mm，但为了减少回弹和管路堵塞，故条文规定不大于16mm。高性能喷射混凝
25、土的设计强度等级为C40、C50；抗渗指标B12。从已经应用的工程看有一定的效果，但工程应用还不多，所以须经试验后采用。高性能混凝土的发展已成为混凝士研究的一个重要发展方向。到目前，国内外加强了对喷射混凝土技术的研究开发工作，技术上取得了许多突破，使之在地下工程、薄壁结构工程、维修加固工程、岩土工程、耐火工程和防护工程等土木建筑领域获得了广泛的应用。1.2 目前喷射混凝土性能方面所存在的主要问题作为重要的结构材料，强度一直是混凝土的主要性能指标，高强度一直被认为是优质混的特征。目前，我国许多地方的工程已使用了强度为6080MPa的高强混凝土。100150MPa的超高强混凝士也已经配制成功。然而
26、，在追求混凝土高强度的同时，却发现了混凝土建筑因材质劣化引起开裂破坏甚至倒塌。它们的破坏往往不是强度不足，而是耐久不够。因此混凝土耐久性的重要地位已不亚于强度和其他性能，由此也提出了混凝土高化的要求。高韧性混凝土的发展已成为混凝士研究的一个重要发展方向。然而，随着高性能混凝土的出现和应用，使混凝土固有的脆性问题显得更加突出。脆性断裂不仅使材料的效得到充分应用，更重要的是会带来灾难性的事故。高强混凝土的脆性太大，往往限制了应用，从这个意义上说脆性是较强度更为重要的力学参数。因此，对混凝士韧性的研究正在逐渐被人们所重视，强度和韧性都应该是衡量混凝士性能的重要指标6。1.3 本文所提出的解决方案混凝
27、土的脆性问题，不可能从混凝土的原材料和配比上得到解决，因为这种材料在微观上为共价链所主导，只有通过与某些矿物掺合料结合后通过物理化学反应等改变内部结构方能获得改善。本文将尝试添加白云母，利用其高绝缘高韧性的性能来提高喷射混凝土的性能，以达到增加其韧性的预期目标。众所周知，以往在设计混凝土增韧性能方面的课题时，绝大多数人都是采用添加纤维（玻璃纤维、聚丙烯以及钢纤维等），无数次的实验也证明了钢纤维是目前在混凝土增韧增加强度方面效果相对而言最好的一种外加剂，但是其高昂的成本及其原料来源并不符合市场经济中减排节能的方针7。本实验将尝试首次添加矿物掺合料（白云母）来改善普通喷射混凝土的韧性，如果实验能够
28、达到预期目标，则可取代钢纤维作为最经济适用的掺和剂在实际生产中运用。1.4 白云母的基本性能、矿物组成及主要用途云母（mica)是分布最广的造岩矿物，钾、铝、镁、铁、锂等层状结构铝硅酸盐的总称。云母普遍存在多型性，其中属单斜晶系者常见，其次为三方晶系，其余少见。云母族矿物中最常见的矿物种有黑云母、白云母 、金云母、锂云母、绢云母等。云母通常呈假六方或菱形的板状、片状、柱状晶形。颜色随化学成分的变化而异，主要随Fe含量的增多而变深。 白云母也叫普通云母、钾云母或云母，是云母类矿物中的一种。白云母是良好的电绝缘体和热绝缘体，并且它能够大量出产，因此具有重要的经济价值。一般它产于变质岩中，但也产于花
29、岗岩等岩石中。 白云母并非只是白色，它可以是较淡的褐、绿、红色到无色，具有玻璃光泽到丝绢光泽。形状为大板块状，六方晶体或细粒的集合体。 白云母斜方柱晶类，通常呈板状或片状，外形成假六方形或菱形。柱面有明显的横条纹。双晶常见，多依云母律生成接触双晶或穿插三连晶。主要出现于酸性岩浆岩；此外，还常出现于云英岩、变质片岩和片麻岩中。产于花岗岩中的白云母，常形成具有工业价值较大的晶体；伟晶岩中白云母的形成是多阶段的；热液金属矿床和热液变质岩中，绢云母华作用很普遍，形成绢云母；在变质岩中白云母分布很广，它是粘土质岩石在较高温度和钾的参与作用下形成。白云母具有良好的电绝缘性和不导热、抗酸、抗碱和耐压性能，因
30、而被广泛用来制作电子、电气工业上的绝缘材料。云母碎片和粉末用作填料等。锂云母还是提取锂的主要矿物原料。 在工业上用得最多的是白云母，其次为金云母。其广泛的应用于建材行业、消防行业、灭火剂、电焊条、塑料、电绝缘、造纸、沥青纸、橡胶、珠光颜料等化工工业。超细云母粉作塑料、涂料、油漆、橡胶等功能性填料，可提高其机械强度，增强韧性、附着力抗老化及耐腐蚀型等。除具有极高的电绝缘性、抗酸碱腐蚀、弹性、韧性和滑动性、耐热隔音、热膨胀系数小等性能外，又率先推出片体二表面光滑、径厚比大、 形态规则、附着力强等特点。 工业上主要利用它的绝缘性和耐热性，以及抗酸、抗碱性、抗压和剥分性，用作电气设备和电工器材的绝缘材
31、料；其次用于制造蒸汽锅炉、冶炼炉的炉窗和机械上的零件。 云母碎片和云母粉可以加工成云母纸，也可代替云母片制造各种成本低廉、厚度均匀的绝缘材料。1.5 研究内容本论文将通过一系列相关试验来研究高岭土对喷射混凝土的影响以及不同粒径范围的白云母对喷射混凝土的改性影响规律。2 试验原料和试验方法2.1 试验原料2.1.1 水泥试验采用的水泥是焦作市坚固水泥有限公司生产的普通硅酸盐水泥，其化学组成，矿物组成及物理性能见表2-1、表2-2、表2-3：表2-1 普通硅酸盐水泥化学组成Table 2-1 The chemical component of cementSiO2Fe2O3Al2O3MgOCaOL
32、ossf-CaO21.843.305.232.7665.230.190.92表2-2 普通硅酸盐水泥矿物组成Table 2-2 The mineral composition of cementC3SC2SC3AC4AF56.120.318.2610.03表2-3 普通硅酸盐水泥的物理性能Table 2-3 The physical properties of cement品质指标细度%初凝tmin终凝tmin沸煮安定性SO3%MgO%烧失量%3d抗压Mpa3d抗折Mpa标准值1045600合格3.55.05.03.516.0检测值1.2169229合格2.452.74.95.125.42.1
33、.2 砂信阳黄砂，其物理性能见表2-2表2-4 砂的物理性能Table2-4 Physical properties of sand颗粒级配mm细度模数表观密度kg/ m3堆积密度kg/ m3紧密度体积kg/ m3含泥量%含水量%0.1652.752436139017802.542.1.3 碎石山西晋城碎石,其物理性能见表2-5表2-5 碎石物理性能Table2-5 Physical properties of coarse aggregate级配mm表观密度kg/ m3堆积密度kg/ m3压碎指标%含泥量%紧体积密度kg/ m3含水量%3102680145010.90.56163042.1.
34、4 高岭土试验所用高岭土产于河南焦作地区（由焦作市煜坤矿业有限公司提供），高岭土的化学成分如下表2-4： 表2-6 高岭土的化学成分（%）Table2-6 Chemical composition of kaolin化学成分LossSiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOSO3百分比14.1841.7838.791.990.720.900.71制备所得偏高岭土的化学成分：表2-7 偏高岭土的化学成分掺合料LossSiO2AL2O3Fe2O3CaOMgOK2OTiO2Na2O偏高岭土0.8754.0141.430.890.210.230.220.610.06Table 2-7 Compositi
35、on of metakaolin2.1.5 速凝剂掺入混凝土中能使混凝土迅速凝结硬化的外加剂。粉状固体，其掺用量仅占混凝土中水泥用量23，却能使混凝土在5min内初凝，10min内终凝。执行标准：JC477 2003喷射混凝土用速凝剂等级：一等品、合格品8。本次试验采用的掺速凝剂拌合物及其硬化砂浆的性能应符合表2-6的要求：表2-8 速凝剂的性能Table 2-8 Accelerating agent performance试验项目凝结时间/min不迟于1d抗压强度Mpa28d抗压强度比/Mpa含水率/%细度产品等级初凝终凝不小于不小于小于不大于一等品310875215合格品510770215
36、2.1.6 减水剂本实验采用郑州建科混凝土外加剂有限公司生产的JKH1型高效减水剂。该减水剂以工业萘为主要原料，经磺化、水解、干燥等工序制成的高效减水剂。该产品系非引气型减水剂，对水泥具有分散作用，对混凝土具有显著的减水增强作用。其主要技术指标如下表。表2-9 减水剂的主要指标Table 2-9 The main indicators of super plasticizer主要指标外观PH值溶解性水泥净浆流动度（mm）减水率（%） 颜色 状态检测值黄褐色粉状79易溶于水23518252.1.7 水焦作地区自来水，室温1523oC。2.1.8白云母（muscovite）分子式：KAl2(A1S
37、i3O10)(OH，F)2,其化学成分和物理性质如下所示：表2-10 白云母的化学成份Table 2-10Chemical composition of muscoviteSi O2Al2 O3MgOK2OH2OFe2 O3Na2OS+P44-50%20-33%1.32-2%9-11%0.13 %2-6%0.95-1.8%0.02-0.05表2-11 白云母的物理性质Table 2-11 Physical properties of muscovite密度(g/cm3)透明度(%)莫氏硬度颜色条痕弹性系数(106Pa)2.763.171.787.52-2.5淡白色无色1475.92092.7本
38、实验所采用的白云母分为三种粒径大小的不同品种，分别用白云母C、白云母D、白云母E来表示，其中粒径大小经测试如下表所示：表2-12 白云母的不同粒径Table 2-12 Muscovite of different size试样白云母C白云母D白云母E粒径（mm）0.63-2.360.3-0.90.125-0.632.2 试验方法2.2.1 喷射混凝土拌合物的物理性能试验喷射混凝土的泌水性试验和表观密度试验均参照GB/T 50080-2002普通混凝土拌合物性能试验方法标准。2.2.2喷射混凝土的力学性能试验喷射混凝土的抗折、抗压强度试验参照GB/T 50081-2002普通混凝土力学性能试验方
39、法标准进行，抗折强度的试件模块规格为40mm40mm160mm，抗压强度的试件模块规格为100mm100mm100mm。2.2.3喷射混凝土的耐久性试验喷射混凝土的各项耐久性试验（抗氯离子渗透试验、冻融循环试验和抗硫酸根离子渗透试验）测试参照GB/T50082-2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准和JGJ/T193-2009混凝土耐久性检验评定标准（行业标准）。抗氯离子渗透试验的试件模块规格为100mm100mm50mm，冻融循环试验和康硫酸根离子渗透试验的试件模块规格为100mm100mm100mm。3 矿物掺合料在喷射混凝土中应用的试验研究3.1 高岭土改性喷射混凝土的试验研究
40、首先做出关于普通混凝土A组和加入高岭土的混凝土试样B组的强度对比试验，其结果如下所示：表3-1 A组和B组的强度Table3-1 A group and B group of the intensity contrastA（基准组）B（加10%高岭土）抗折强度抗压强度抗冻融抗So42-抗折强度抗压强度抗冻融抗So42-7d（MPa）5.7524.90-5.1522.23-28d（MPa）7.5336.0133.0541.868.4742.4938.7840.00从表3-1可以看出，在养护期达到7d的时候，加入高岭土的试样的抗折强度甚至稍低于普通混凝土的试样，而在养护期达到28d的时候，则可以看
41、出B组试样的强度明显大于A组。通过上图可以看出其间的对比变化，这说明了在养护龄期达到标准时限的28d之前，高岭土对喷射混凝土的改性性能并未能体现出来，必须在规定的养护条件下达到28d的养护期后，混凝土增加喷射混凝土韧性的性能才能表现出预期的目标。同抗折强度的实验结果类似，在养护龄期达到7d的时候，加入高岭土的试样B组的抗压强度低于普通混凝土试样A组，而在28d养护期满后，B组的抗压强度要远远大于A组。这两个实验结果告诉我们在实际施工过程中，在养护期满之前，要注意对混凝土的保护采取必须的措施9。其次做出这两组试样物理性能测试的对比。表3-2 A组和B组的物理性能Table3-2 A group
42、and B group of the physical properties泌水率（%）表观密度(kg/m3)A（基准组）19.252275B（加10%高岭土）23.822503.2 白云母改性喷射混凝土的试验研究本实验从三个方面研究不同粒径的白云母对喷射混凝土性能的影响，分别是对物理性能的影响、力学性能的影响以及对耐久性的影响。白云母的掺入量分为0.03%、0.04%和0.05%。3.2.1 白云母C改性喷射混凝土的试验研究白云母C的粒径范围为0.63-2.36mm，本实验对白云母所做的第一个探讨就是找出在此粒径范围内的一个最佳掺量，使其对喷射混凝土强度和韧性的提高能够得到数据上的支撑。3.2.1.1 白云母C对喷射混凝土拌合物的物理性能影响规律喷射混凝土的泌水性和表观密度测试结果如下表所示，白云母C对其的影响规律可以通过图3-1和图3-2直观的看出来。表3-3 白云母C对物理性能的影响Table3-3 Muscovite on the physical properties of C掺入0.03%掺入0.04%掺入0.05%泌水率（%）8.6710.7913.39表观密度（kg/ m3）2
