礦物摻合料在噴射混凝土中的應(yīng)用研究

范志勇 石妍 羅山 楊夢卉

摘要：

為研究礦物摻合料在噴射混凝土中的應(yīng)用效果，通過文獻(xiàn)調(diào)研，分析了粉煤灰、硅粉、凝灰?guī)r粉等礦物摻合料的性能特點(diǎn)、對(duì)混凝土性能的影響及其在噴射混凝土中的應(yīng)用，并通過不同配合比的噴射混凝土試驗(yàn)研究，分析了凝灰?guī)r粉對(duì)噴射混凝土性能的影響。結(jié)果表明：粉煤灰、硅粉、凝灰?guī)r粉的摻量分別在30%，10%和15%以內(nèi)時(shí)，所配制混凝土能夠滿足工程施工性能及強(qiáng)度等級(jí)要求，并可改善噴射混凝土的和易性、降低噴射回彈、細(xì)化內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)、提升耐久性能等；復(fù)摻凝灰?guī)r粉與粉煤灰的技術(shù)方案優(yōu)于單摻，其可充分發(fā)揮兩種摻合料的各自優(yōu)勢，綜合提升噴射混凝土的施工性能與技術(shù)效果；將礦物摻合料摻入噴射混凝土中，是改善混凝土性能、降低工程成本及地緣性材料資源化利用的有效途徑。研究成果可為礦物摻合料在噴射混凝土中的應(yīng)用以及地緣性礦物摻合料的推廣提供參考。

關(guān)鍵詞：

礦物摻合料； 粉煤灰； 硅粉； 凝灰?guī)r粉； 噴射混凝土

中圖法分類號(hào)：TV431

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.04.017

文章編號(hào)：1006-0081（2023）04-0103-06

0 引 言

噴射混凝土是借助噴射機(jī)械，利用壓縮空氣或其他動(dòng)力，將按一定比例配合的拌和料，通過管道輸送并高速噴射到受噴面上凝結(jié)硬化而成的一種混凝土，其工藝簡便、造價(jià)經(jīng)濟(jì)，被廣泛應(yīng)用于礦山井巷、水利水電、鐵路隧道等工程建設(shè)中［1-2］。

為了解決現(xiàn)場噴射混凝土普遍存在的強(qiáng)度低、噴層易開裂、回彈量大、粉塵濃度高等問題，通常在噴射混凝土中加入不同摻量的礦物摻合料替代水泥［3-5］，如粉煤灰可一定程度上減弱在噴射混凝土中使用速凝劑造成的強(qiáng)度損失，并且能改善噴射混凝土的和易性，提高抗?jié)B能力等［6-7］；硅粉能顯著提高噴射混凝土強(qiáng)度，改善抗?jié)B性、抗凍性以及抗腐蝕性等性能［8］。隨著中國大型基建工程建設(shè)重心向西部偏遠(yuǎn)地區(qū)轉(zhuǎn)移，因地制宜地開發(fā)地緣性礦物摻合料對(duì)緩解當(dāng)?shù)負(fù)胶狭瞎┬瓒倘钡拿?、推?dòng)工程順利建設(shè)、節(jié)約投資等有著重要意義。凝灰?guī)r粉等天然火山灰質(zhì)材料分布于中國西部部分地區(qū)，且具有一定的火山灰活性，其作為水工混凝土礦物摻合料在漫灣、大朝山等工程已有成功應(yīng)用的先例［9-11］。將凝灰?guī)r粉代替水泥用于水工混凝土中，可在充分利用當(dāng)?shù)卦牧?、降低工程成本的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)提高混凝土抗裂能力等作用，但其作為噴射混凝土摻合料的應(yīng)用研究仍較少。

本文研究、總結(jié)了粉煤灰、硅粉等常用礦物摻合料在噴射混凝土中的應(yīng)用情況，分析了凝灰?guī)r粉在一般水工混凝土中的應(yīng)用，并通過將凝灰?guī)r粉摻合于噴射混凝土中的試驗(yàn)研究，驗(yàn)證了凝灰?guī)r粉天然火山灰質(zhì)材料用于噴射混凝土的可行性。研究成果可為礦物摻合料在噴射混凝土中的應(yīng)用以及新型礦物摻合料的推廣提供技術(shù)支撐。

1 粉煤灰在噴射混凝土中的應(yīng)用

粉煤灰是最常用的礦物摻合料之一，在混凝土中摻加粉煤灰不僅可以節(jié)約水泥，還具有改善新拌混凝土和易性、減少水化熱、提高混凝土抗?jié)B能力等優(yōu)良性能［6-7］。

通過在噴射混凝土中摻入一定量的粉煤灰取代水泥，所引起的微珠形態(tài)效應(yīng)可以改善噴射混凝土的和易性，減少施工中卡管、堵管的現(xiàn)象［12］。研究表明：高摻量粉煤灰和聚丙烯纖維的加入可降低噴漿壓力、改善混凝土的拌和物性能、提高混凝土的抗凍能力［13-14］。粉煤灰可以彌補(bǔ)噴射混凝土中由速凝劑造成的后期強(qiáng)度損失，且能提高混凝土的抗硫酸鹽腐蝕能力［15］。此外，摻入粉煤灰還能改善噴射混凝土的抗?jié)B性能：Paik等［16］在噴射混凝土中摻15%和30%的粉煤灰，可將電通量分別降低26%和16%；王家濱等［17］研究了粉煤灰對(duì)噴射混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的影響，并指出摻10%～30%的粉煤灰可將噴射混凝土的總孔隙率由15.1%降至10.3%～14.6%。由于粉煤灰的水化反應(yīng)依賴于水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2的激發(fā)，因此噴射混凝土早期強(qiáng)度較低，但經(jīng)過一段時(shí)間的活性激發(fā)后，可以促進(jìn)混凝土后期強(qiáng)度的增長，而與硅粉等摻合料復(fù)摻的方式可提高噴射混凝土的早期強(qiáng)度。研究顯示：從既要滿足噴射混凝土早期強(qiáng)度要求，又能保證噴射混凝土后期強(qiáng)度增長的角度出發(fā)，粉煤灰摻量宜控制在5%～20%［18］。

2 硅粉在噴射混凝土中的應(yīng)用

硅粉是冶煉工業(yè)硅或制造硅鐵合金的生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的工業(yè)副產(chǎn)品，主要成分是SiO2（含量一般在85%以上），硅粉由于高比表面積以及高活性，可以顯著提高混凝土的早期強(qiáng)度、密實(shí)度以及拌和物黏聚性，減少噴射回彈等。由于硅粉的粒度大小分布合理、致密性強(qiáng)、硬度大、耐磨性能好，有益于提高混凝土的耐磨性、抗?jié)B性以及抗腐蝕性等。

研究表明：硅粉能顯著改善噴射混凝土的抗凍抗?jié)B性能，且其改善效果通常優(yōu)于粉煤灰［19］。Park等［20］指出，在噴射混凝土中加入7%硅粉可將電通量降低60%。硅粉能夠提高混凝土抗?jié)B性的機(jī)理主要在于硅粉具有填充效應(yīng)，硅粉填充在水泥顆粒周邊，水化產(chǎn)生的硅酸鈣凝膠可填充噴射混凝土孔隙，大幅度縮小噴射混凝土孔徑，從而減少水分滲透通道，改善抗?jié)B性。張俊儒等［21］通過孔隙結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，摻8%硅粉可將噴射混凝土80%的孔徑都縮小至80 nm以內(nèi)。硅粉能夠減少混凝土泌水離析現(xiàn)象，提高混凝土的抗凍性?；炷翚饪字写嬖谥罅康淖杂伤诨炷林屑尤胛⒐璺壑螅捎谖⒐璺郾缺砻娣e大，顆粒極其微小，因此微硅粉會(huì)約束混凝土中的自由水，進(jìn)而大大減少混凝土的泌水率［22］。單摻8%的硅灰能有效促進(jìn)鋁酸鹽液態(tài)速凝劑的凝結(jié)效果，提高混凝土強(qiáng)度，增加黏聚性［23］。

工程中已有將硅粉作為摻合料成功應(yīng)用于噴射混凝土中的實(shí)例。在南水北調(diào)中線工程（北京段）西四環(huán)暗涵工程中［24］，噴射混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C30，厚度為30 cm，為預(yù)防和抑制堿骨料反應(yīng)，提出了將Ⅰ級(jí)粉煤灰與硅粉分別以15%和6%的比例復(fù)摻并控制混凝土總堿含量的綜合措施，在工程中成功應(yīng)用，取得了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。在錦屏Ⅱ級(jí)電站引水隧洞噴射混凝土工程中［25］，摻入10%硅粉與0.9 kg/m3鋼纖維后，噴射混凝土拌和物黏稠，回彈率由23.0%降至14.8%，一次性噴射厚度由8 cm以下提高至10 cm以上，強(qiáng)度由32 MPa提高至36.5 MPa，彎曲韌性也顯著改善。巴基斯坦塔貝拉水電站擴(kuò)建工程永久邊坡［26］所用C50噴射混凝土的水膠比為0.31～0.35，硅粉摻量分別為6%，8%和10%時(shí)，噴射回彈率在8.5%～11.3%之間，混凝土28 d抗壓強(qiáng)度為36.6～62.3 MPa。在遼寧大伙房水庫輸水工程以及平頂山煤礦支護(hù)工程中［27］，也采用了復(fù)摻硅粉的摻合料方案，以降低現(xiàn)場回彈率及粉塵濃度。

3 凝灰?guī)r粉在噴射混凝土中的應(yīng)用研究

3.1 凝灰?guī)r粉在水工混凝土中的應(yīng)用

凝灰?guī)r屬于天然火山灰質(zhì)材料［28-29］，即本身具有火山灰活性的天然礦物質(zhì)材料，結(jié)構(gòu)有層理、顏色多樣，根據(jù)其含有的火山碎屑成分，可分為晶屑凝灰?guī)r、玻屑凝灰?guī)r和巖屑凝灰?guī)r。

已有較多研究將凝灰?guī)r粉應(yīng)用于混凝土摻合料中。Liguor等通過化學(xué)分析和力學(xué)性能表征，論證了凝灰?guī)r粉具有火山灰活性，可用于制造環(huán)境友好型復(fù)合水泥［30-32］。有研究對(duì)比了摻粉煤灰和凝灰?guī)r粉復(fù)合膠凝材料抗壓強(qiáng)度的發(fā)展規(guī)律［33-34］，結(jié)果表明：與粉煤灰相比，碎屑狀凝灰?guī)r顆粒的結(jié)晶成核效應(yīng)和微集料效應(yīng)在水化初期更為顯著，因此摻凝灰?guī)r粉的復(fù)合膠凝體系早期強(qiáng)度較高，后期發(fā)展?jié)摿Σ淮螅煌葪l件下，凝灰?guī)r粉比表面積越大，復(fù)合膠凝材料砂漿試件的抗壓強(qiáng)度越大。

凝灰?guī)r粉作為礦物摻合料代替水泥用于水工混凝土中，可充分利用當(dāng)?shù)卦牧希档凸こ坛杀?，簡化溫控措施，加快施工進(jìn)度，并提高混凝土的抗裂能力。漫灣水電站重力壩（最大壩高132 m）［9］將凝灰?guī)r粉應(yīng)用于大壩混凝土中，為工程投資節(jié)約了至少1 000萬元。大朝山水電站［10］碾壓混凝土重力壩（最大壩高115 m）的大壩混凝土選用磷礦渣和凝灰?guī)r1∶1混磨生產(chǎn)的PT料作為混凝土摻合料，解決了當(dāng)?shù)胤勖夯屹Y源缺乏的實(shí)際問題。

3.2 凝灰?guī)r粉用于噴射混凝土的試驗(yàn)研究

依托西藏街需水電工程，驗(yàn)證凝灰?guī)r粉用于噴射混凝土的可行性。模擬噴射試驗(yàn)主要利用工程原材料及當(dāng)?shù)啬規(guī)r資源，統(tǒng)一普硅42.5水泥及其他原材料品種，以粉煤灰與凝灰?guī)r粉為不同摻合料品種，對(duì)比不同摻合料方案對(duì)噴射混凝土性能的影響?，F(xiàn)場無硅粉材料料源，因此未進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

摻合料品質(zhì)檢測結(jié)果見表1。濕噴混凝土模擬試驗(yàn)按照DL/T 5721-2015《水工噴射混凝土試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行，采用噴大板切割試件進(jìn)行相關(guān)性能測試。噴射混凝土試驗(yàn)配合比及拌和物性能見表2。

試驗(yàn)結(jié)果表明：4組配合比混凝土拌和物的黏聚性良好，無泌水或泌漿現(xiàn)象，坍落度均在120～140 mm范圍內(nèi)。拌和物性能相當(dāng)時(shí)，對(duì)比無摻合料的基準(zhǔn)組M1，單摻20%粉煤灰的噴射混凝土用水量減少4 kg/m3，單摻凝灰?guī)r粉、復(fù)摻凝灰?guī)r粉與粉煤灰的噴射混凝土用水量分別增加4 kg/m3和1 kg/m3。噴射試驗(yàn)過程順利，各組配合比噴射后均在30 min內(nèi)硬化。保持混凝土拌和物坍落度相當(dāng)?shù)那闆r下［34］，優(yōu)質(zhì)粉煤灰因其球形的微觀形貌，可發(fā)揮減水效果，而凝灰?guī)r粉顆粒為表面粗糙的碎屑狀，會(huì)增大多元組分的內(nèi)摩擦力，從而增加用水量，且摻量越大，混凝土用水量越高。因此，應(yīng)適當(dāng)控制凝灰?guī)r粉的最大摻量，而與粉煤灰復(fù)摻是較為合理的方案。同時(shí)，在室內(nèi)模擬噴射條件下，混凝土的回彈率為15.5%～18.4%，復(fù)摻粉煤灰與凝灰?guī)r粉的回彈率最低，基準(zhǔn)混凝土回彈料中漿體略多。

4組配合比的力學(xué)性能結(jié)果見表3和圖1。試驗(yàn)結(jié)果表明：模擬噴射混凝土的表觀密度在2 130～2 210 kg/m3之間，對(duì)比基準(zhǔn)配合比M1，摻合料的摻入均增加了噴射混凝土的密實(shí)性，而復(fù)摻的效果最

好。4組配合比28 d齡期的抗壓強(qiáng)度在29.4～32.8 MPa之間，滿足C20混凝土的技術(shù)要求；單摻及復(fù)摻凝灰?guī)r粉的強(qiáng)度值均高于基準(zhǔn)組，復(fù)摻粉煤灰與凝灰?guī)r粉的強(qiáng)度值略高，源于其較好的密實(shí)性。由于水化后期粉煤灰的火山灰效應(yīng)逐漸體現(xiàn)，因此，單摻粉煤灰的噴射混凝土28 d抗壓強(qiáng)度增長率高于單摻凝灰?guī)r粉。劈拉強(qiáng)度及抗折強(qiáng)度的變化規(guī)律與抗壓強(qiáng)度基本一致。4組噴射混凝土與巖石的28 d粘結(jié)強(qiáng)度在0.89～1.06 MPa，復(fù)摻粉煤灰與凝灰?guī)r粉的結(jié)果略高一些，超過1.0 MPa，達(dá)到GB 50086-2015《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》中Ⅰ類巖石的技術(shù)要求。

凝灰?guī)r粉具備一定的火山灰活性［34］，合理的摻量可使噴射混凝土滿足工程要求的技術(shù)指標(biāo)。因此，凝灰?guī)r粉天然火山灰質(zhì)材料用于噴射混凝土是可行的。但凝灰?guī)r粉的火山灰效應(yīng)多體現(xiàn)在早期，混凝土后期強(qiáng)度增長趨勢不及摻粉煤灰的混凝土。綜合試驗(yàn)結(jié)果，凝灰?guī)r粉與粉煤灰摻合料的摻入，通過微集料效應(yīng)和顆粒效應(yīng)，均可改善拌和物的黏聚性和工作性，從而減少噴射回彈、提高噴射混凝土密實(shí)性，繼而提高噴射混凝土力學(xué)性能，提升工程的長期耐久性。降低現(xiàn)場噴射混凝土的回彈率，不僅能節(jié)約材料用量、提高施工效率，還能保障工程質(zhì)量［35］。對(duì)比而言，凝灰?guī)r粉與粉煤灰復(fù)摻的技術(shù)方案更優(yōu)，可充分發(fā)揮2種摻合料的品質(zhì)特性，保障噴射混凝土性能發(fā)展。

4 結(jié) 論

礦物摻合料的合理利用，是改善噴射混凝土性能、降低工程成本的重要技術(shù)措施。本文通過文獻(xiàn)調(diào)研與試驗(yàn)研究，分析了粉煤灰、硅粉、凝灰?guī)r粉等不同礦物摻合料在噴射混凝土的性能及應(yīng)用，結(jié)論如下。

（1） 粉煤灰、硅粉摻入噴射混凝土，摻量一般控制在30%和10%以內(nèi)，能夠改善噴射混凝土的和易性、降低噴射回彈，改善內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)，并提高噴射混凝土強(qiáng)度，提高抗?jié)B、抗凍及抗硫酸鹽侵蝕等耐久性能。

（2） 充分利用地緣性材料，是混凝土礦物摻合料的發(fā)展趨勢與技術(shù)需求。凝灰?guī)r粉作為天然火山灰質(zhì)材料，其在混凝土中可發(fā)揮早期水化活性，在模擬噴射試驗(yàn)中，15%的凝灰?guī)r粉摻量可滿足噴射混凝土的技術(shù)要求。為充分發(fā)揮不同摻合料的品質(zhì)特性，凝灰?guī)r粉與粉煤灰復(fù)摻的技術(shù)方案更優(yōu)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 劉欽，李術(shù)才，李利平，等.軟弱破碎圍巖隧道大變形施工力學(xué)行為及支護(hù)對(duì)策研究［J］.山東大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2011，41（3）：118-125.

［2］ 周志剛，盧繼杰.噴射混凝土技術(shù)研究現(xiàn)狀［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2014（4）：263-265.

［3］ 王家濱，牛荻濤.噴射混凝土滲透性、孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能關(guān)系研究［J］.硅酸鹽通報(bào)，2018，37（7）：2101-2108.

［4］ 程偉峰，林星平，丁一寧，等.摻硅粉、鋼纖維濕噴混凝土的工程應(yīng)用研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011，30（11）：2321-2329.

［5］ 丁建彤，吳勇，雷英強(qiáng)，等.納米材料改善普通干濕噴射混凝土回彈率和強(qiáng)度現(xiàn)場工藝試驗(yàn)［J］.水力發(fā)電，2017，43（9）：49-52.

［6］ 錢覺時(shí).粉煤灰特性與粉煤灰混凝土［M］.北京：科學(xué)出版社，2005.

［7］ 熊欣，張龍?zhí)?粉煤灰混凝土的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.新型建筑材料，2011（8）：19-21.

［8］ SHEKARCHI M，RAFIEE A，LAYSSI H.Long-term chloride diffusion in silica fume concrete in harsh marine climates［J］.Cement Concrete Composites，2009，31（10）：769-775.

［9］ 張玉生，卜崇先，許文濤，等.凝灰?guī)r摻和料在漫灣工程中的應(yīng)用［J］.水力發(fā)電，1992（10）：30-35.

［10］ 于忠政，陸采榮.大朝山水電站碾壓混凝土新型PT摻合料的研究和應(yīng)用［J］.水力發(fā)電，1999（5）：15-17，25.

［11］ 胡以仁，胡曉林.凝灰?guī)r和磷礦渣混磨作為 RCC 摻和料的探索與實(shí)踐［J］.云南水力發(fā)電，2000（2）：53-57.

［12］ WANG L，SONG S M，YANG L.Effects of ultra-fine Limestone Powder（LP）and fly ash complex adding on the workability and strength of concrete［J］.Advanced Materials Research，2011，152-153：295-300.

［13］ 楊雷，羅樹瓊，管學(xué)茂，等.粉煤灰對(duì)礦用爐渣噴射混凝土性能影響［J］.混凝土，2010（3）：108-110.

［14］ 馬現(xiàn)軍，李威威，楊歲明，等.夾巖水利樞紐工程混凝土面板防裂技術(shù)［J］.水利水電快報(bào)，2020，41（9）：86-89.

［15］ 梁丹，朱霞萍，虞丹，等，粉煤灰在噴射混凝土中的應(yīng)用［J］.四川建筑科學(xué)研究，2012，38（2）：212-214.

［16］ PAIK S W，CHUNG D C，KIM E S.An experimental study on the effect of mineral admixtures for the durability of shotcrete［J］.Structural Safety，2004，19（2）：275-283.

［17］ 王家濱，牛荻濤.噴射混凝土滲透性、孔結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能關(guān)系研究［J］.硅酸鹽通報(bào)，2018，37（7）：2101-2108.

［18］ 丁鵬，楊健輝，李燕飛，等.硅灰粉煤灰對(duì)噴射混凝土物理力學(xué)性能影響的試驗(yàn)研究［J］.粉煤灰綜合利用，2013（2）：3-7.

［19］ ZHANG L，MORGAN D，MINDESS S.Comparative evaluation of transport properties of shotcrete compared to cast-in-place concrete［J］.ACI Materials Journal，2016，113（3）：35-46.

［20］ PARK C W，LEE H G，KANG T S.Evaluation of durability characteristics of high performance shotcrete using fly ash［J］.Journal of Korean Concrete Institute，2010，22（3），305-311.

［21］ 張俊儒，聞毓民，歐小強(qiáng).粉煤灰噴射混凝土孔隙結(jié)構(gòu)的演變特征［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，53（2）：296-302.

［22］ 孫大珩，趙劍峰，張士昂，等.淺談微硅粉在混凝土中的應(yīng)用［J］.科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2019，303（4）：65-67.

［23］ 張露晨，李樹忱，李術(shù)才，等.硅灰粉煤灰對(duì)噴射混凝土性能影響［J］.山東大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2016，46（5）：102-109.

［24］ 周子昌，張大成，石維新，等.南水北調(diào)中線工程（北京段）西四環(huán)暗涵噴射混凝土及堿骨料反應(yīng)試驗(yàn)研究［C］∥中國土木工程學(xué)會(huì).混凝土工程耐久性研究和應(yīng)用研討會(huì).北京：中國土木工程學(xué)會(huì)，2006：508-513.

［25］ 長江科學(xué)院.錦屏水電站混凝土減水劑與鋼纖維采購第三方復(fù)核試驗(yàn)報(bào)告（C2008003CL－2）［R］.武漢：長江科學(xué)院，2007.

［26］ 金星.C50噴射混凝土配合比試驗(yàn)研究［J］.科技尚品，2015，（11）：1-2，38.

［27］ 高春艷，冮強(qiáng).大伙房水庫輸水工程噴射混凝土與摻和料［J］.吉林水利.2007（1）：45-46.

［28］ 河海大學(xué)《水利大辭典》修訂委員會(huì).水利大辭典［M］.上海：上海辭書出版社，2015.

［29］ ACI Committee.Cement and concrete terminology：ACI 116R［S］.Farmington Hills：ACI.2005.

［30］ LIGUOR IB，IUCOLANO F，de GENNAR OB，et al.Zeolitized tuff in environmental friendly production of cementitious material：Chemical and mechanical characterization［J］.Construction and Building Materials，2015，99：272-278.

［31］ CAVDAR A，YETGIN S.Availability of tuffs from northeast of Turkey as natural pozzolan on cement，some chemical and mechanical relationships［J］.Construction and Building Materials，2007，21：2066-2071.

［32］ VIGIL de la VILLA R，F(xiàn)ERNNDEZ R，GARCA R，Pozzolanic activity and alkaline reactivity of a mordenite-rich tuff.［J］.Microporous and Mesoporous Materials，2009，126：125-132.

［33］ 李響，石妍，李家正，等.含凝灰?guī)r粉復(fù)合膠凝材料抗壓強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律［J］.建筑材料學(xué)報(bào)，2017，20（3）：435-438.

［34］ SHI Y，LI X，LI Y，et al.Effect of tuff powder mineral admixture on the macro-performance and micropore structure of cement-based materials［J］.Frontiers in Materials，2020，7：595997.

［35］ 劉康.低回彈噴射混凝土技術(shù)研究［D］.天津：河北工業(yè)大學(xué)，2015.

（編輯：江 燾，高小雲(yún)）

Application research of mineral admixture used in shotcrete

FAN Zhiyong1，SHI Yan2，LUO Shan1，YANG Menghui2

（1.Huaneng Yaluzangbujiang River Hydropower Inc.，Chengdu 610047，China； 2.Materials and Structures Department，Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China）Abstract：

In order to research the application of mineral admixture used in shotcrete，through literature research，this paper analyzed the performance characteristics of mineral admixtures such as fly ash，silica fume，tuff powder，etc.，their influence on the concrete performance and their application in shotcrete.By the experiment of shotcrete with different mix proportion，The influence of tuff powder on the performance of shotcrete was studied.The results showed that when the content of fly ash，silica fume and tuff powder was within 30 %，10 % and 15 % respectively，the engineering construction performance and strength requirements could be meet，the workability of shotcrete could be improved，the rebound of shotcrete could be reduced，the internal pore structure could be refined and the durability of the shotcrete would be improved.The technical scheme of composite admixture of tuff powder and fly ash was better than that of single admixture，which could give full play to the respective advantages of the two admixtures and comprehensively improved the construction performance and technical effect of shotcrete.The incorporation of mineral admixtures into shotcrete was an effective way to improve the performance of concrete to reduce the engineering cost and to utilize geomaterials.The research results can provide references for the application of mineral admixtures in shotcrete and the promotion of geo-mineral admixtures.

Key words：

mineral admixture； fly ash； silica fume； tuff powder； shotcrete

收稿日期：

2022-06-21

基金項(xiàng)目：

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（52179122，U2040222）；湖北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2022CFD026）

作者簡介：

范志勇，男，高級(jí)工程師，主要從事水利水電工程建設(shè)管理工作。E-mail：393765709 @qq.com