一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法與應用
1.本發明屬于土木工程材料技術領域，涉及一種隧道襯砌的修補材料，尤其涉及一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法與應用。
背景技術：
2.近幾十年，港口水利工程、地下工程、大跨度結構工程等建筑工程不斷出現且發展趨勢日漸強勁，其中高速公路山嶺隧道增長數量最多。但是高速公路山嶺隧道的運營維護問題日益突顯，特別是由于部分隧道建設周期短、質量不足的歷史特點，以及外部環境、地質災害等因素，導致隧道運營過程中出現隧道拱頂開裂、邊墻開裂、拱頂空洞、襯砌損壞、隧道滲漏水、隧道凍害、圍巖大變形等問題。
[0003]“十隧九裂”描述的是隧道普遍存在裂縫的情況，隧道裂縫是隧道施工及運營中常見的病害，也是引發隧道滲漏水以及其他病害的主要原因。隧道襯砌結構裂縫在隧道眾多的病害問題中較為常見，并且其危害性較大。當裂縫產生后，加上山體中地下水的存在，水會滲透到裂縫中，導致滲水甚至大面積脫皮，嚴重情況會銹蝕鋼筋，進一步降低襯砌結構的承載能力和耐久性，形成惡性循環，嚴重影響隧道正常運營與耐久性。
[0004]
目前隧道襯砌裂縫整治措施主要包括兩方面，一是加強襯砌自身強度，如碳纖維加固、錨噴加固、騎縫注漿及裂縫嵌補等；二是提高隧道圍巖的穩定性，如錨固注漿和深孔注漿等。用于隧道襯砌結構裂縫的修補材料也越來越多，常見的有環氧樹脂、碳纖維布等，以及改性超細水泥、聚合物水泥漿等新材料的研發為裂縫的修補工作帶來了更多的活力與希望。但是很多裂縫修補材料在生產過程中二氧化碳排放高，耗能大；制備工藝復雜，施工時間長，強度不達標，而且耐久性很差，容易導致二次開裂，不適合大范圍的推廣應用。
[0005]
可噴射超高韌性水泥基復合材料是基于微觀力學原理優化設計的具有偽應變硬化特性和多縫開裂特征的一種新型土木工程材料。其中聚乙烯醇纖維體積摻量通常在1-2％左右，其拉應變是普通混凝土的幾百倍。
[0006]
可噴射水泥基復合材料為了滿足高效施工的特點，對于材料流變性能有十分苛刻的要求。制備過程中需要滿足噴射和施工雙階段的不同流變性能要求，在噴射階段需要具有良好的流變性能，施工階段需要具有優異的粘結性能。但是為了提高材料韌性增強其抗裂性，通常會在基體中加入纖維，而引入的纖維會大量吸附漿體中的自由水，降低材料的流變性能，影響材料的可泵性能，導致堵塞管道等情況，給施工帶來意外風險。因此，制備一種具有雙階段流變性能的可噴射超高韌性水泥基復合材料勢在必行。
技術實現要素：
[0007]
針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法與應用，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料不僅能夠快速修補老舊開裂隧道，不妨礙隧道車輛的正常通行，有效增強隧道韌性，提升防災抗裂的能力，而且低碳環保，節約能源消耗。
[0008]
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
[0009]
第一方面，本發明提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料(ecc)，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料按照質量份數計包括：30～50份膠體材料，25～30份石英砂，0.2～0.5份減水劑，3～7份速凝劑，9～16份水以及高性能纖維；
[0010]
所述高性能纖維的體積摻量為所述可噴射超高韌性水泥基復合材料總體積的1-2％，例如可以是1％、1.4％、1.8％或2％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0011]
所述膠體材料包括水泥、粉煤灰、煅燒粘土、石灰石以及氧化鎂。
[0012]
本發明所述可噴射超高韌性水泥基復合材料利用了煅燒粘土和石灰石代替一定量的水泥和粉煤灰制成，不僅解決了水泥碳排放量高、粉煤灰短缺等問題，而且極大提高了該復合材料的整體粘聚性。所述可噴射超高韌性水泥基復合材料通過控制合理的水膠比、膠砂比、速凝劑摻量、減水劑摻量，以滿足濕噴超高韌性水泥基復合材料的可泵性和可噴性。所述速凝劑可以有效加強噴射超高韌性水泥基復合材料凝結硬化速度，提高早期強度，減少回彈損失。
[0013]
本發明提供的可噴射超高韌性水泥基復合材料不僅能夠快速修補隧道，不妨礙隧道車輛的正常通行，而且相較于普通混凝土，既能有效增強隧道的韌性，還可以起到防災抗裂的效果。
[0014]
示例性的，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料按照質量份數計包括：30～50份膠體材料，例如可以是30份、35份、40份、45份或50份，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；25～30份石英砂，例如可以是25份、26份、27份、28份、29份或30份，，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；0.2～0.5份減水劑，例如可以是0.2份、0.2份、0.3份、0.4份或0.5份，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；3～7份速凝劑，例如可以是3份、4份、5份、6份或7份，，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；9～16份水，例如可以是9份、11份、13份、15份或16份，，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；以及高性能纖維。
[0015]
優選地，所述膠體材料按照質量份數計包括：10～24份水泥，例如可以是10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份或24份，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；2～4份粉煤灰，例如可以是2份、3份或4份，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；10～12份煅燒粘土，例如可以是10份、11份或12份，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；6～7份石灰石，例如可以是6份、6.4份、6.8份或7份，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用；以及2～3份氧化鎂，例如可以是2份、2.2份、2.4份、2.6份、2.8份或3份，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0016]
優選地，所述膠體材料中煅燒粘土、粉煤灰和石灰石的質量總和是水泥和氧化鎂質量總和的1.2～2.2倍，例如可以是1.2倍、1.4倍、1.6倍、1.8倍、2倍或2.2倍，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0017]
優選地，所述膠體材料中氧化鎂的添加量為水泥質量的8.3～30％，例如可以是8.3％、10％、15％、20％、25％或30％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數
值同樣適用。
[0018]
本發明所述膠體材料中煅燒粘土、粉煤灰和石灰石的作用為了替代水泥用量，減少二氧化碳排放和能源消耗，限定其質量總和是水泥和氧化鎂質量總和的1.2～2.2倍的目的是避免強度過低，影響水泥基復合材料的高韌性；氧化鎂用于使粘合劑快速凝固，具有良好的耐久性和高耐化學侵蝕性，進一步限定其與水泥的比例的目的為避免延遲膨脹造成的材料損壞。
[0019]
優選地，所述膠體材料質量為石英砂質量的1.2～1.65倍，例如可以是1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍或1.65倍，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0020]
本發明所述可噴射超高韌性水泥基復合材料中限定膠砂比的目的為了保證噴射超高韌性水泥基復合材料的工作性，膠砂比過大會導致坍落度變大，而孔隙率增大，導致強度偏低，過低則會造成堵管，無法完成噴射。
[0021]
優選地，所述速凝劑的添加量為水泥添加量的3～6％，例如可以是3％、4％、5％或6％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0022]
本發明所述速凝劑可有效加強噴射超高韌性水泥基復合材料凝結硬化速度，提高早期強度，減少回彈損失，其添加量過高會導致前期噴射在工作面上的ecc內部迅速形成凝結核，再次噴射至工作面的ecc骨料被前期工作面上ecc凝結成的硬核回彈，進而導致了回彈率增加，過低則會導致內部粘聚力較低，在后續強勁噴射出ecc的沖擊下，噴射在工作面上未來得及凝結的ecc被沖掉。
[0023]
優選地，所述高性能纖維包括人工合成纖維和/或天然纖維。
[0024]
優選地，所述人工合成纖維包括聚乙烯醇纖維或玄武巖纖維。
[0025]
優選地，所述天然纖維包括劍麻纖維、亞麻纖維或木棉纖維中的任意一種。
[0026]
優選地，所述高性能纖維的表面涂覆有聚醚類平滑油劑。
[0027]
優選地，所述專有聚醚類平滑油劑與高性能纖維的質量比為(0.6～1.2):100，例如可以是0.6:100、0.8:100、1:100或1.2:100，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0028]
本發明所述聚醚類平滑油劑為纖維油劑，其作用為減小纖維與纖維間的靜摩擦系數，有利于加彈，也使纖維與金屬的動摩擦系數增大；最終有利于提高材料本身的韌性。還可以提高抗拉伸應變能力，使基體強度與高性能纖維的連接特性得以提升。
[0029]
優選地，所述氧化鎂包括質量含量為50～70％的工業級輕質氧化鎂，例如可以是50％、55％、60％、65％或70％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0030]
優選地，所述工業級輕質氧化鎂的純度為90～99％，例如可以是90％、92％、94％、96％、98％或99％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0031]
優選地，所述工業級輕質氧化鎂的煅燒溫度為800～1000℃，例如可以是800℃、850℃、900℃、950℃或1000℃，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0032]
優選地，所述煅燒粘土包括高嶺土粘土。
[0033]
優選地，所述煅燒粘土的煅燒溫度為600～800℃，例如可以是600℃、650℃、700
℃、750℃或800℃，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0034]
優選地，所述煅燒粘土中二氧化硅和氧化鋁質量含量≥90％，例如可以是90％、92％、94％、96％、98％或99％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0035]
優選地，所述水泥包括硅酸鹽水泥。
[0036]
優選地，所述石英砂的最大粒徑＜0.2mm，例如可以是0.19mm、0.18mm、0.17mm、0.16mm或0.15mm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0037]
優選地，所述石英砂的平均粒徑為0.05～0.1mm，例如可以是0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.09mm或0.1mm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0038]
優選地，所述粉煤灰包括ⅰ級粉煤灰。
[0039]
優選地，所述石灰石中氧化鈣的含量≥98％，例如可以是98％、98.5％、99％或99.5％，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0040]
優選地，所述減水劑包括聚羧酸型減水劑。
[0041]
優選地，所述速凝劑包括硫酸鋁類液體速凝劑。
[0042]
第二方面，本發明提供了一種如第一方面提供的可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：
[0043]
按配方量混合膠體材料以及石英砂，進行一次攪拌；而后按配方量添加減水劑、速凝劑以及水，進行二次攪拌；最后按配方量添加高性能纖維，進行三次攪拌，得到所述可噴射超高韌性水泥基復合材料。
[0044]
優選地，所述一次攪拌的攪拌速率為80～120rpm，例如可以是80rpm、90rpm、100rpm、110rpm或120rpm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0045]
優選地，所述一次攪拌的時間為3～5min，例如可以是3min、3.4min、3.8min、4.2min、4.6min或5min，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0046]
優選地，所述二次攪拌的攪拌速率為80～120rpm，例如可以是80rpm、90rpm、100rpm、110rpm或120rpm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0047]
優選地，所述二次攪拌的時間為5～7min，例如可以是5min、5.4min、5.8min、6.2min、6.6min或7min，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0048]
優選地，所述三次攪拌的攪拌速率為80～120rpm，例如可以是80rpm、90rpm、100rpm、110rpm或120rpm，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0049]
優選地，所述三次攪拌的時間為5～7min，例如可以是5min、5.4min、5.8min、6.2min、6.6min或7min，但不限于所列舉的數值，數值范圍內其他未列舉的數值同樣適用。
[0050]
第三方面，本發明提供了一種如第一反應提供的可噴射超高韌性水泥基復合材料的應用，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料用于修補老舊開裂的隧道襯砌。
[0051]
本發明所述的數值范圍不僅包括上述例舉的點值，還包括沒有例舉出的上述數值范圍之間的任意的點值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發明不再窮盡列舉所述范圍包括
的具體點值。
[0052]
與現有技術相比，本發明的有益效果為：
[0053]
(1)本發明提供的可噴射超高韌性水泥基復合材料能夠快速修補隧道，不妨礙隧道車輛的正常通行，極大縮短隧道停擺周期；
[0054]
(2)本發明提供的可噴射超高韌性水泥基復合材料能夠有效提高老舊開裂隧道襯砌結構的強度和變形性能，提高襯砌結構的承載力和韌性；
[0055]
(3)本發明通過控制合理的水膠比、膠砂比和調整速凝劑、減水劑摻量，控制所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的坍落度為160～200mm、回彈率為10-32％等參數，從而滿足機械噴射的條件；
[0056]
(4)本發明通過采用速凝劑加速了水泥基復合材料的凝結硬化速度，減少了回彈損失，防止噴射的水泥基復合材料因重力引起脫落，為水泥基復合材料的噴射提供了必要條件；
[0057]
(5)本發明所述可噴射超高韌性水泥基復合材料極大地利用了石灰石、煅燒粘土等來源廣泛的低碳材料，原料來源廣泛，成本低廉。
具體實施方式
[0058]
下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。本領域技術人員應該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發明，不應視為對本發明的具體限制。
[0059]
實施例1
[0060]
本實施例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料按照質量份數計包括：45份膠體材料，28份石英砂，0.35份聚羧酸型減水劑，3.5份硫酸鋁類液體速凝劑，14份水以及玄武巖纖維；
[0061]
所述玄武巖纖維的體積摻量為所述可噴射超高韌性水泥基復合材料總體積的1.5％；所述玄武巖纖維的表面涂覆有1％的聚醚類平滑油劑；
[0062]
所述膠體材料按照質量份數計包括：14份硅酸鹽水泥，3份ⅰ級粉煤灰，11份高嶺石粘土，6.5份石灰石以及2.34份純度為95％的工業級輕質氧化鎂。
[0063]
所述高嶺土粘土的煅燒溫度為700℃，其中二氧化硅和氧化鋁質量含量≥90％；所述石英砂的最大粒徑為0.2mm，平均粒徑為0.075mm；所述石灰石中氧化鈣的含量≥98％。
[0064]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法包括如下步驟：
[0065]
按配方量混合膠體材料以及石英砂，在100rpm的攪拌速率下進行5min的一次攪拌；而后按配方量添加減水劑、速凝劑以及水，在100rpm的攪拌速率下進行6min的二次攪拌；最后按配方量添加高性能纖維，在100rpm的攪拌速率下進行6min的三次攪拌，得到所述可噴射超高韌性水泥基復合材料。
[0066]
實施例2
[0067]
本實施例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料按照質量份數計包括：30份膠體材料，25份石英砂，0.2份減水劑，3份速凝劑，9份水以及劍麻纖維；
[0068]
所述劍麻纖維的體積摻量為所述可噴射超高韌性水泥基復合材料總體積的1％；所述劍麻纖維的表面涂覆有0.6％的聚醚類平滑油劑；
[0069]
所述膠體材料按照質量份數計包括：20份水泥，4份粉煤灰，12份煅燒粘土，7份石灰石以及2份氧化鎂。
[0070]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法包括如下步驟：
[0071]
按配方量混合膠體材料以及石英砂，在80rpm的攪拌速率下進行5min的一次攪拌；而后按配方量添加減水劑、速凝劑以及水，在80rpm的攪拌速率下進行7min的二次攪拌；最后按配方量添加高性能纖維，在80rpm的攪拌速率下進行7min的三次攪拌，得到所述可噴射超高韌性水泥基復合材料。
[0072]
實施例3
[0073]
本實施例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料按照質量份數計包括：50份膠體材料，30份石英砂，0.5份減水劑，7份速凝劑，16份水以及聚乙烯醇纖維；
[0074]
所述聚乙烯醇纖維的體積摻量為所述可噴射超高韌性水泥基復合材料總體積的2％；所述聚乙烯醇纖維的表面涂覆有1.2％的聚醚類平滑油劑；
[0075]
所述膠體材料按照質量份數計包括：10份水泥，2份粉煤灰，10份煅燒粘土，6份石灰石以及3份氧化鎂。
[0076]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法包括如下步驟：
[0077]
按配方量混合膠體材料以及石英砂，在120rpm的攪拌速率下進行3min的一次攪拌；而后按配方量添加減水劑、速凝劑以及水，在120rpm的攪拌速率下進行5min的二次攪拌；最后按配方量添加高性能纖維，在120rpm的攪拌速率下進行5min的三次攪拌，得到所述可噴射超高韌性水泥基復合材料。
[0078]
實施例4
[0079]
本實施例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料與實施例1的區別僅在于：
[0080]
本實施例將所述膠體材料的重量份數更改為30份。
[0081]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法與實施例1相同。
[0082]
實施例5
[0083]
本實施例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料與實施例1的區別僅在于：
[0084]
本實施例將所述水的重量份數更改為9份。
[0085]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法與實施例1相同。
[0086]
實施例6
[0087]
本實施例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料與實施例1的區別僅在于：
[0088]
本實施例將所述速凝劑的重量分數更改為7份。
[0089]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法與實施例1相同。
[0090]
對比例1
[0091]
本對比例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料與實施例1的區別僅在于：
[0092]
本對比例省略了速凝劑。
[0093]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法與實施例1相同。
[0094]
對比例2
[0095]
本對比例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料與實施例1的區別僅在于：
[0096]
本對比例將所述膠體材料的重量份數更改為30份，石英砂的重量份數更改為35份。
[0097]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法與實施例1相同。
[0098]
對比例3
[0099]
本對比例提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料與實施例1的區別僅在于：
[0100]
本對比例將所述高性能纖維的體積摻量更改為所述可噴射超高韌性水泥基復合材料總體積的5％。
[0101]
所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法與實施例1相同。
[0102]
性能檢測：
[0103]
對上述實施例1-6以及對比例1-3提供的可噴射超高韌性水泥基復合材料進行坍落度和回彈率的檢測；并對其標準養護后測試其7d抗壓強度、抗折強度和四點抗折極限撓度。所述測試結果如表1所示。
[0104]
表1
[0105][0106]
由表1中數據可以發現，本發明實施例制得的超高韌性水泥基復合材料均不僅能夠滿足機械噴射的條件，并且在7天的養護齡期下能夠達到極佳的抗壓、抗折、抗彎性能。與實施例相比，對比例1的坍落度和抗壓強度雖然變化不大，但是回彈率有所增加，早期抗折強度和抗折撓度明顯下降。與實施例相比，對比例2的坍落度明顯降低，達不到機械噴射的
條件。與實施例相比，雖然對比例3的早期抗折強度和抗折撓度有較大提升，但由于高性能纖維摻量增加，導致了坍落度降低，影響超高韌性水泥基材料的流動性，很可能出現堵管現象。
[0107]
綜上所述，本發明提供的可噴射超高韌性水泥基復合材料不僅能夠快速修補老舊開裂隧道，不妨礙隧道車輛的正常通行，有效增強隧道韌性，提升防災抗裂的能力，而且低碳環保，節約能源消耗。
[0108]
以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
技術特征：
1.一種可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料按照質量份數計包括：30～50份膠體材料，25～30份石英砂，0.2～0.5份減水劑，3～7份速凝劑，9～16份水以及高性能纖維；所述高性能纖維的體積摻量為所述可噴射超高韌性水泥基復合材料總體積的1-2％；所述膠體材料包括水泥、粉煤灰、煅燒粘土、石灰石以及氧化鎂。2.根據權利要求1所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述膠體材料按照質量份數計包括：10～24份水泥，2～4份粉煤灰，10～12份煅燒粘土，6～7份石灰石以及2～3份氧化鎂；優選地，所述膠體材料中煅燒粘土、粉煤灰和石灰石的質量總和是水泥和氧化鎂質量總和的1.2～2.2倍；優選地，所述膠體材料中氧化鎂的添加量為水泥質量的8.3～30％；優選地，所述膠體材料質量為石英砂質量的1.2～1.65倍；優選地，所述速凝劑的添加量為水泥添加量的3～6％。3.根據權利要求1或2所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述高性能纖維包括人工合成纖維和/或天然纖維；優選地，所述人工合成纖維包括聚乙烯醇纖維或玄武巖纖維；優選地，所述天然纖維包括劍麻纖維、亞麻纖維或木棉纖維中的任意一種；優選地，所述高性能纖維的表面涂覆有聚醚類平滑油劑；優選地，所述聚醚類平滑油劑與高性能纖維的質量比為(0.6～1.2):100。4.根據權利要求1-3任一項所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述氧化鎂包括質量含量為50～70％的工業級輕質氧化鎂；優選地，所述工業級輕質氧化鎂的純度為90～99％；優選地，所述工業級輕質氧化鎂的煅燒溫度為800～1000℃。5.根據權利要求1-4任一項所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述煅燒粘土包括高嶺土粘土；優選地，所述煅燒粘土的煅燒溫度為600～800℃；優選地，所述煅燒粘土中二氧化硅和氧化鋁質量含量≥90％。6.根據權利要求1-5任一項所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述水泥包括硅酸鹽水泥；優選地，所述石英砂的最大粒徑＜0.2mm；優選地，所述石英砂的平均粒徑為0.05～0.1mm。7.根據權利要求1-6任一項所述的可噴射超高韌性水泥基復合材料，其特征在于，所述粉煤灰包括ⅰ級粉煤灰；優選地，所述石灰石中氧化鈣的含量≥98％；優選地，所述減水劑包括聚羧酸型減水劑；優選地，所述速凝劑包括硫酸鋁類液體速凝劑。8.一種如權利要求1-7任一項所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：按配方量混合膠體材料以及石英砂，進行一次攪拌；而后按配方量添加減水劑、速凝劑
以及水，進行二次攪拌；最后按配方量添加高性能纖維，進行三次攪拌，得到所述可噴射超高韌性水泥基復合材料。9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述一次攪拌的攪拌速率為80～120rpm；優選地，所述一次攪拌的時間為3～5min；優選地，所述二次攪拌的攪拌速率為80～120rpm；優選地，所述二次攪拌的時間為5～7min；優選地，所述三次攪拌的攪拌速率為80～120rpm；優選地，所述三次攪拌的時間為5～7min。10.一種如權利要求1-8任一項所述可噴射超高韌性水泥基復合材料的應用，其特征在于，所述可噴射超高韌性水泥基復合材料用于修補老舊開裂的隧道襯砌。
技術總結
本發明提供了一種可噴射超高韌性水泥基復合材料及其制備方法與應用。所述可噴射超高韌性水泥基復合材料按照質量份數計包括：30～50份膠體材料，25～30份石英砂，0.2～0.5份減水劑，3～7份速凝劑，9～16份水以及高性能纖維；所述高性能纖維的體積摻量為所述可噴射超高韌性水泥基復合材料總體積的1-2％；所述膠體材料包括水泥、粉煤灰、煅燒粘土、石灰石以及氧化鎂。所述可噴射超高韌性水泥基復合材料不僅能夠快速修補老舊開裂隧道，不妨礙隧道車輛的正常通行，有效增強隧道韌性，提升防災抗裂的能力，而且低碳環保，節約能源消耗。節約能源消耗。
