CN103601455A - 一种速凝时间可控注浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种速凝时间可控注浆材料，该种材料的重量比组成为，普通32.5级硅酸盐水泥：42.5级硫铝酸盐水泥：乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）乳液=0.5:0.45:0.05，水灰比为0.6；所述的乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）乳液是一种胶凝发泡材料。本发明所述的一种速凝时间可控注浆材料，具有速凝及可控的优良性质，弥补了当前单一普通硅酸盐水泥类注浆材料强度形成慢、早期强度过低、体积收缩性的短板，并且主要使用普通32.5级水泥进行配比，较目前业内普遍采用的42.5级水泥可节省一定成本。通过大量的试验，掌握了相关的材料性质，可以通过调节3种主要材料的配比，调节本发明所述的速凝时间可控注浆材料初、终凝时间，可广泛应用于公路、隧道、抢险等工程领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种速凝时间可控注浆材料及其制备方法，属于材料科学技术领域。
背景技术
当前的注浆用水泥类材料品种单一，普遍采用单一的425、525级普通硅酸盐水泥，伴随着当前经济社会发展节奏的加快，日益要求注浆施工质量提高、工期缩短，而该类传统材料初、终凝时间较长，强度形成较慢且早起强度较低，后期有一定的体积收缩现象，并不能满足快速凝结、早期强度高、有一定膨胀性质的当下注浆工艺要求。在交通领域，施工进度的快慢直接制约着通车时间，而注浆工程作为其中的重要一环，更是要求浆液在短时间内形成强度，以提供工作平台，便于后续工作展开。
发明内容
本发明提供了一种速凝时间可控注浆材料，其目的在于，针对现有材料进行改善，提供一种速凝时间可控注浆材料，该种材料具有快速凝结，早期强度较高，后期强度亦满足要求，并且有一定膨胀性的特点。
本发明的另一目的是提供该种材料的制备方法。
一种速凝时间可控注浆材料，该种材料包括重量配合比为普通硅酸盐水泥或普通32.5级硅酸盐水泥：42.5级硫铝酸盐水泥：99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液（EVA）=0.5:0.45:0.05的混合物，水与该混合物的质量比为0.6（水灰比）。
所述的速凝时间可控注浆材料还包括外加剂，外加剂为减水剂：早强剂：缓凝剂的重量百分比=50：1：1的组成，按普通硅酸盐水泥或普通32.5级硅酸盐水泥、42.5级硫铝酸盐水泥与99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的总质量的0.3～0.5%进行添加。
所述的减水剂为木质素磺酸钙。
所述的早强剂为碳酸锂。
所述的缓凝剂为硼酸。
所述的一种速凝时间可控注浆材料的制备方法：
按照比例称量相应重量的水、普通325级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、42.5级硫铝酸盐水泥、99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、外加剂、早强剂、缓凝剂，放入搅拌机中搅拌至均匀，制成浆液；将所制浆液放入模具中以成型、养护。
本发明提供了一种速凝时间可控注浆材料，其浆液流动度、初凝和终凝时间、28天抗折强度、抗压强度性质如下所述：
（1）流动度。针对本发明所述的一种速凝时间可控注浆材料，按照GB50119-2003附录A进行标准流动度试验，测得本材料流动度为26.8cm，可注性良好。
（2）初凝、终凝时间。针对本发明所述的一种速凝时间可控注浆材料，按照GB175-2007通用硅酸盐水泥标准使用标准稠度法测试了标准稠度用水量、初凝终凝时间，所得试验结果见下表。
相对于规范要求的普通水泥性质，在可保证注浆施工时间的前提下，凝结时间得到了有效缩短。
（3）抗压、抗折强度。针对本发明所述的一种速凝时间可控注浆材料，按照GB/T17671-1999制备40×40×160mm的标准试件，养护28天后先后进行抗折、抗压强度试验，所得试验结果见下表。
由上表可知，新材料相较普通32.5级硅酸盐水泥净浆，抗折强度、抗压强度均得到了有效的提升。
（4）膨胀性。针对本发明所述的一种速凝时间可控注浆材料，为了估算浆液凝固时收缩的体积，使用用模具测了浆液的体积及凝固后的体积，可供参考对比：
模具质量：6.220kg，浇模后质量：6.610kg，可推算出浆液质量为390g，浆液体积为40×40×160mm3；凝结后固体质量为372.3g，凝结后固体体积为245mL。
经计算：收缩体积为245—40×40×160×10-3=11cm3，
由上知：凝结蒸发水的质量为m=390—372.3=17.7g应蒸发水而收缩体积为17.7cm3；
由此可知试件固体膨胀体积v=17.7—11=6.7cm3
膨胀率w=6.7／245×100％=2.735％。
由以上四点可见，相对于现有材料，本发明的材料具有快速凝结，早期强度较高，后期强度亦满足要求，并且有一定膨胀性的优异特点。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
（1）按照比例称量相应重量的水、普通325级硅酸盐水泥、42.5级硫铝酸盐水泥、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）乳液、外加剂；（普通硅酸盐水泥或普通32.5级硅酸盐水泥：42.5级硫铝酸盐水泥：99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液（EVA）=0.5:0.45:0.05的混合物，水与该混合物的质量比为0.6（水灰比）。
外加剂为减水剂：早强剂：缓凝剂的重量百分比=50：1：1的组成，按普通硅酸盐水泥或普通32.5级硅酸盐水泥、42.5级硫铝酸盐水泥与99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的总质量的0.3～0.5%进行添加。
（2）将所称量的水、普通325级硅酸盐水泥、42.5级硫铝酸盐水泥、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）乳液、外加剂放入搅拌机中搅拌至均匀，制成浆液；
（3）将所制浆液放入标准尺寸模具中以成型；
（4）将待成型的模具及材料放入标准混凝土养护箱中进行养护；
（5）待模型中的材料可脱模，将成型的材料试件从模具中取出，继续放置于标准混凝土养护箱中养护。
本发明所经试验过程中：
1、尝试了各种硫铝酸盐与普通硅酸盐的配比，在此以水灰比0.6为例（各种水灰比情况下，试验结果大体规律相同），得出凝结时间规律如下表：
2、经前期试验探索，所得结果中普通硅酸盐水泥：硫铝酸盐水泥=0.6：0.4、0.5：0.5两组数据体现的凝结时间以及后期强度能够用于实际工程中，且相较现有材料体现出了快凝特点。结合工程应用中的需要，为使材料具有膨胀性质，在材料中按一定比例添加EVA乳液，所得试验结果见下表，膨胀率计算方法示例下附。
结合凝结时间、强度参数以及膨胀率考虑，认为普通硅酸盐：硫铝酸盐：EVA=0.5：0.45：0.05此种配比在性质上最为优越。
膨胀性测试试验：
针对本发明所述的一种速凝时间可控注浆材料，为了估算浆液凝固时收缩的体积，使用用模具测了浆液的体积及凝固后的体积，可供参考对比：
模具质量：6.220kg，浇模后质量：6.610kg，可推算出浆液质量为390g，浆液体积为40×40×160mm3；凝结后固体质量为372.3g（称量），凝结后固体体积为245mL（浸水法量取）。
经计算：收缩体积为245—40×40×160×10-3=11cm3，
由上知：凝结蒸发水的质量为m=390—372.3=17.7g应蒸发水而收缩体积为17.7cm3；
由此可知试件固体膨胀体积v=17.7—11=6.7cm3
膨胀率w=6.7／245×100％=2.735％
本试验数据证实了本发明所提供材料具有的膨胀性。
Claims (6)
1.一种速凝时间可控注浆材料，其特征在于，该种材料包括重量配合比为普通硅酸盐水泥或普通32.5级硅酸盐水泥：42.5级硫铝酸盐水泥：99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液=0.5:0.45:0.05的混合物，水与该混合物的质量比为0.6。
2.根据权利要求1所述的一种速凝时间可控注浆材料，其特征在于，所述的速凝时间可控注浆材料还包括外加剂，外加剂为减水剂：早强剂：缓凝剂的重量百分比=50：1：1的组成，按普通硅酸盐水泥或普通32.5级硅酸盐水泥、42.5级硫铝酸盐水泥与99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液的总质量的0.3～0.5%进行添加。
3.根据权利要求2所述的一种速凝时间可控注浆材料，其特征在于，所述的减水剂为木质素磺酸钙。
4.根据权利要求2所述的一种速凝时间可控注浆材料，其特征在于，所述的早强剂为碳酸锂。
5.根据权利要求2所述的一种速凝时间可控注浆材料，其特征在于，所述的缓凝剂为硼酸。
6.权利要求1-5任一项所述的一种速凝时间可控注浆材料的制备方法，其特征在于，按照比例称量相应重量的水、普通325级硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥、42.5级硫铝酸盐水泥、99.9wt%的乙烯-醋酸乙烯共聚物乳液、外加剂、早强剂、缓凝剂，放入搅拌机中搅拌至均匀，制成浆液；将所制浆液放入模具中以成型、养护。
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