本發(fā)明涉及建筑材料，具體涉及一種有機交聯(lián)材料及其在噴射混凝土中的應用。

背景技術：

1、隨著我國基礎設施建設的不斷發(fā)展，地鐵、鐵路、公路等交通設施也在持續(xù)快速地發(fā)展。我國幅員遼闊、地形復雜，在建設過程中遇到山體、巖體障礙物時，往往通過開挖隧道的方式作為內部通道穿越復雜地形。隧道開挖過程中，需要在圍巖表面噴射一層混凝土作為初期支護，達到支撐圍巖、提升結構穩(wěn)定性的目的。其中噴射混凝土是借助噴射機械，將按一定比例混合的拌和料利用壓力高速噴射到受噴面上而成型的一種混凝土。噴射混凝土相較于普通混凝土具有免于支模、成型迅速的優(yōu)點，有效加快了工程進度，在隧道工程、基坑邊坡防護、地下工程中獲得了廣泛應用。

2、但噴射混凝土同樣存在強度低、回彈率大等問題，一般噴射混凝土的強度在c25～c35左右，回彈率與混凝土的質量及噴射工藝有關，一般可達到20％左右。噴射混凝土強度低會導致初期支護效果不理想，嚴重的可能導致隧道塌陷等問題；回彈率高會導致混凝土浪費，回彈的混凝土只能處理扔掉，不能重復利用，且處理起來耗時耗力。

3、專利202210856126.3公開了一種噴射混凝土用高強超微外加劑，包括按重量份數(shù)計的以下組分：超細二氧化硅47-57份、磨細礦渣粉32-42份、硫酸鋁0-5份、硫酸鈣0-5份、氫氧化鈣2-3份、氫氧化鈉2-3份、聚丙烯酰胺0.3-0.7份、羥丙基甲基纖維素0-0.8份，以及聚乙烯醇0.05-0.15份。通過以上特定的組分及其重量配比的協(xié)同配合能夠顯著提高噴射混凝土的早期強度，提高水泥漿體與骨料之間的粘接力，降低噴射混凝土在施工過程中的回彈率和粉塵量，同時使得噴射混凝土具有較佳的強度和耐久性。但大量粉體材料，特別是超細二氧化硅的摻入會影響混凝土的工作性能，導致噴射混凝土在噴射過程中需要更大的噴射壓力，同時噴射效率也會受到影響。

4、專利202210294941.5公開了一種高早強低回彈的高性能噴射混凝土及其制備方法，提供的高性能噴射混凝土采用的自制摻合料中，硫鋁酸鈣占比較大，其在水泥水化體系中首先與二水石膏迅速反應，生成大量鈣釩石和鋁膠，而鈣釩石的快速形成可以為水泥漿體提供骨架結構，促進漿體的凝結并提高早期強度，同時，利用硫鋁酸鈣與速凝劑的協(xié)同作用，二者經濕噴機高壓風噴出，在噴頭接觸后可迅速凝結硬化并產生強度，可大幅度降低噴射回彈率。但大量使用硫鋁酸鈣后，可能導致混凝土早期功能性能損失較快，導致后期噴射過程受到影響；同時在鹽侵蝕環(huán)境下，大量的硫鋁酸鹽可能會加速混凝土的硫酸鹽侵蝕破壞，限制了其進一步的應用。

5、專利202310191849.0公開了一種用于制備高早強低回彈混凝土的交聯(lián)單體制備方法，通過先在減水劑劑中加入還原劑和交聯(lián)單體，配制好的減水劑加到混凝土中，當混凝土到達噴射面后，在速凝劑中加入引發(fā)劑，將配制的速凝劑加入混凝土進行混合噴射制得所述超早強低回彈率噴射混凝土；發(fā)明利用帶有含多飽和雙鍵的單體在引發(fā)劑作用發(fā)生交聯(lián)，立即釋放熱量，且采用氧化還原反應產物為早強鹽類，加速礦物水化反應達到噴射混凝土高早強的目的。同時交聯(lián)產物生產大量三維網狀結構，能提高混凝土內聚力，同時具備抗水沖刷的能力。但該種方法需要進行速凝劑的額外處理、增加了施工工序，影響現(xiàn)場施工進度。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中上述不足等問題，本發(fā)明提供一種有機交聯(lián)材料及其在噴射混凝土中的應用，通過聚合單體在引發(fā)劑及交聯(lián)劑作用下的原位聚合，形成三維網狀結構的高分子；原位聚合形成的聚合物網狀結構與混凝土各組分粘結在一起，降低噴射混凝土噴射過程中的回彈率，同時提升混凝土抗壓強度；通過交聯(lián)材料中的硼基材料，促進混凝土中水泥水化反應的進行，加速水化過程，進一步提高混凝土的抗壓強度。

2、一種有機交聯(lián)材料，包括聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑；上述引發(fā)劑用量為聚合單體用量的1％～6％；上述交聯(lián)劑用量為聚合單體用量的0.02％～0.10％，交聯(lián)劑為三乙基硼丙二胺、三乙基硼化鋰、三苯基正丁基硼酸鋰、硼酸鈉中的一種或幾種的組合。

3、交聯(lián)劑中的硼基材料，能夠促進混凝土中水泥水化反應的進行，加速水化過程中c-s-h凝膠的生成過程，改善混凝土的內部結構，使混凝土更加密實，減少收縮和開裂的可能性，進一步提高混凝土的抗壓強度。通過使用有機硼交聯(lián)劑反應生成的三維網狀結構，可以在短時間內實現(xiàn)高效的交聯(lián)，比較適用于噴射混凝土體系。

4、上述聚合單體為丙烯酰胺、丙烯酸鹽、甲基丙烯酸酯、丙烯酸和丙烯醇中的一種或幾種的組合。

5、上述引發(fā)劑為偶氮二異丁腈、過硫酸鈉、過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉中的一種或幾種的組合。

6、該有機交聯(lián)材料應用于高強、低回彈率的噴射混凝土中。高強、低回彈率的噴射混凝土，包括以下原料：水泥：300-500kg/m3；膠凝材料：0-200kg/m3；粗骨料：550-850kg/m3；細骨料：550-850kg/m3；速凝劑10-50kg/m3；減水劑5-20kg/m3；混凝土拌合用水150-350kg/m3；有機交聯(lián)材料：10-30kg/m3。

7、上述水泥為硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，強度等級大于等于42.5；上述膠凝材料為粉煤灰、硅灰和礦渣中的一種或幾種的組合；上述細骨料為河砂或機制砂；上述粗骨料為粒徑在10mm以下連續(xù)級配的碎石；上述減水劑為聚羧酸減水劑；上述速凝劑為無堿速凝劑。

8、上述有機交聯(lián)材料，可應用于各種強度等級的噴射混凝土中，直接在混凝土攪拌過程中加入，免于聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑溶于水中的過程，減少了施工工序。

9、一種高強、低回彈率的噴射混凝土的制備方法，包括以下步驟：

10、(1)將水泥、膠凝材料、有機交聯(lián)材料、細骨料和粗骨料倒入混凝土攪拌機中混合30～60s；

11、(2)加入混凝土拌合用水和減水劑，攪拌1-3min，制備得到混凝土拌合物；

12、(3)速凝劑經噴槍噴出，與混凝土噴槍中噴出的混凝土拌合物混合，即得到高強、低回彈率的噴射混凝土。

13、上述有機交聯(lián)材料，直接摻入到混凝土膠凝材料中與混凝土一同攪拌，聚合單體、引發(fā)劑、交聯(lián)劑在混凝土拌合水中溶解后發(fā)生原位聚合反應，交聯(lián)劑通過極性鍵和配位鍵與聚合單體交聯(lián)，形成三維網狀結構的高分子，同時混凝土水化形成的堿性環(huán)境加速聚合反應。水泥混凝土中原位聚合形成的聚合物網狀結構與混凝土各組分粘結在一起，減少噴射混凝土裂縫的產生，同時降低回彈率。

14、上述基于有機無機交聯(lián)的高強、低回彈率的噴射混凝土，在噴射后有機交聯(lián)材料聚合形成三維網狀結構，混凝土水化產物填充在三維網狀結構中，相互交聯(lián)、緊密結合。通過網狀結構的連接，噴射混凝土各部分連接更為緊密、回彈率降低，同時減少了混凝土基體內裂縫的產生、密實度增加，能顯著提升噴射混凝土的抗壓強度。

15、本技術相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：

16、(1)本技術通過聚合單體在引發(fā)劑及交聯(lián)劑作用下的原位聚合，短時間內實現(xiàn)高效交聯(lián)，形成三維網狀結構的高分子；原位聚合形成的聚合物網狀結構與混凝土各組分粘結在一起，增加混凝土的穩(wěn)定性，降低噴射混凝土噴射過程中的回彈率，同時提升混凝土抗壓強度。

17、(2)通過交聯(lián)材料中的硼基材料，促進混凝土中水泥水化反應的進行，加速水化過程，善混凝土的內部結構，進一步提高混凝土的抗壓強度和抗?jié)B性能。

18、(3)基于有機交聯(lián)技術的高強、低回彈噴射混凝土，作為粉體材料在混凝土拌合過程中加入，相比于傳統(tǒng)有機交聯(lián)技術免于在水中溶解和混合的過程，減少了施工工序、便于現(xiàn)場進行應用，加速了施工的進度。