CN105271890B

CN105271890B - 一种预应力孔道压浆剂及其制备和使用方法

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Publication number: CN105271890B
Application number: CN201510698896.XA
Authority: CN
Inventors: 许亮; 孙艳; 梅海军
Original assignee: Wuhan Billion Technology Development Co Ltd
Current assignee: Wuhan Billion Technology Development Co Ltd
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2015-10-23
Publication date: 2017-07-18
Anticipated expiration: 2035-10-23
Also published as: CN105271890A

Abstract

本发明提供了一种具有高流动性、无泌水等特点的预应力孔道压浆剂，包括以下组分，减水剂2～10％，粘度改性剂0.1～10％，消泡剂0～1％，凝结时间调节剂35～78％；所述的凝结时间调节剂包括以下组分：熟料28～52％；石膏42～68％；填料4～30％；促凝剂0～3％；本发明还提供了上述预应力孔道压浆剂的制备方法以及使用方法。本发明由于其中包含有水泥凝结时间调节剂，因此可根据外部气温变化调整水泥基复合材料的凝结时间，保证水泥基复合材料正常使用和强度的正常增长，同时水泥凝结时间调节剂的加入，使水泥基复合材料后期产生微膨胀性。

Description

一种预应力孔道压浆剂及其制备和使用方法

技术领域

本发明提供了一种预应力孔道压浆剂，尤其涉及一种添加有凝结时间调节剂的预应力孔道压浆剂，同时还涉及到上述孔道压浆剂的制备方法和使用方法，属于水泥混凝土建筑材料领域。

背景技术

水泥基复合材料在使用过程中受气温变化影响显著，施工过程发现气温低于0℃时，水泥基材料出现凝结时间过长、泌水严重甚至冻胀等病害；而气温高于40℃时，水泥基材料凝结过快导致无法正常施工。上述问题的出现，往往通过一系列辅助措施来保证施工质量，比如冬季预应力孔道压浆施工采取蒸养等保温措施、夏季施工需添加冰块以获得充足的施工时间。

现有的硅酸盐类水泥用凝结时间调节剂，大都采用无机盐类、有机高分子类材料，存在受温度影响敏感、容易引起后期强度倒缩等问题，而采用矿物改性复合材料作为水泥凝结时间调节剂可以很好的解决上述问题。

市售预应力孔道压浆剂种类较多，但是大都受气温影响较大，遇到极端气温条件难以使用。因此，本领域需要在开发出水泥凝结时间调节剂的基础上，制备出凝结时间可调的预应力孔道压浆剂，以保证预应力孔道压浆用水泥浆在不同温度条件下可以正常的凝结，从而保证了强度的上升，使得预应力钢绞线与外部混凝土结构连接紧密，保证应力的有效传递。

发明内容

本发明提供了一种具有高流动性、无泌水等特点的预应力孔道压浆剂，其中包含有水泥凝结时间调节剂，可根据外部气温变化调整水泥基复合材料的凝结时间，保证水泥基复合材料正常使用和强度的正常增长，同时水泥凝结时间调节剂的加入，使水泥基复合材料后期产生微膨胀性。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种预应力孔道压浆剂，包括以下组分，各组分以及各组分所占的质量百分比为：减水剂2～10％，粘度改性剂0.1～10％，消泡剂0～1％，凝结时间调节剂35～78％，矿物改性组分15～50％；所述的粘度改性剂为文莱胶、有机改性膨润土、气相白炭黑、比表面积大于800m²/kg超细矿粉中的一种或两种以上的混合物；所述的矿物改性组分为石英粉、重钙粉、白矾石粉、石灰石粉中的一种或两种以上的混合物；

所述的凝结时间调节剂包括以下组分，各组分及其在凝结时间调节剂中所占的质量百分比为：熟料28～52％；石膏42～68％；填料4～30％；促凝剂0～3％；所述熟料为铝矾土矿经1300～1500℃煅烧后得到的块状体；所述填料为粉煤灰、矿渣粉、微硅粉、硅微粉的一种或两种以上的混合物。

所述减水剂为三聚氰胺减水剂、聚羧酸盐减水剂、萘系磺酸盐减水剂、微珠物理减水剂中的一种或两种的混合物。

所述消泡剂为有机硅类、聚醚类、矿物油类中的一种或两种以上的混合物。

所述的石膏为无水硬石膏、二水石膏、半水石膏中的一种或两种以上的混合物。

所述的促凝剂为硫酸铝、铝酸钠、偏铝酸钠、碳酸钠、水玻璃中的一种或两种以上的混合物。

本发明同时还提供上述预应力孔道压浆剂的制备方法，包括以下步骤：按照上述的质量百分比称取减水剂、粘度改性剂、消泡剂、矿物改性组分、熟料、石膏、填料以及促凝剂，然后将以上各组分用球磨机磨细并混合均匀制成压浆剂；或者先将熟料、石膏、填料以及促凝剂用球磨机磨细混合均匀，制成比表面积不小于350m²/kg的凝结时间调节剂，然后将凝结时间调节剂与其余组分用干粉混合机混合均匀制成压浆剂；所述压浆剂的比表面积不小于350m²/kg。

进一步的，本发明还提供了上述预应力孔道压浆剂的使用方法，包括以下步骤：首先称取压浆剂和硅酸盐水泥，用干粉混合机混合均匀制成压浆料，压浆料中压浆剂的质量百分比为1～50％，硅酸盐水泥的质量百分比为50～99％，然后按照水与压浆料重量比≤0.33来称取压浆料，在搅拌机中先加入水，再加入压浆料并同时启动搅拌机，搅拌机转速≥500r/min、线速度10～20m/s，压浆料加入完毕后继续搅拌3～8min，制浆完成后进行压浆作业；

或者不采用干粉混合机对压浆剂和硅酸盐水泥进行混合，而是在搅拌机中搅拌时先加入水，再加入压浆剂，最后加入硅酸盐水泥，硅酸盐水泥加完后搅拌2～6min。

与现有技术相比，本发明所具有的实质性特点或显著进步如下：

(1)与传统的缓凝剂、促凝剂等水泥凝结时间调节剂相比，本发明由矿物材料组成，使用后不影响水泥基复合材料前期和后期强度，保证强度稳步上升，避免了后期强度倒缩等病害。尤其是所采用的白矾石粉和重钙粉相对于其他矿物填料，具有成本低、来源广泛的特点，更重要的是增加水泥浆液韧性和强度，特别是增加水泥浆液的抗折强度，在水泥浆液中形成还能骨架，增加了压浆浆液的强度，并提高硬化后试块的表面光泽和平整性。

(2)本发明具有调节水泥凝结时间外，还具有微膨胀的功效，保证水泥基材料后期不收缩。

(3)文莱胶是一种特别的微生物源多聚糖，其水溶液具有很高的假塑性(剪切变稀)。在静态以及低剪切力的条件下它表现出一种非常高的粘度，用于压浆剂中增加了水泥浆液稠度，使得压浆浆液悬浮、稳定。文莱胶区别于其他粘度改性材料的特点主要有：1、增加水泥浆液稳定性的同时，不会影响水泥浆液的流动性，保证预应力管道的最高点无泌水；2、稳定性高。水泥浆液夏季施工温度可达50℃以上，使得水泥浆液依然保留着优异的稳定性和粘度。3、具有很高的假塑性(剪切变稀)。在静态以及低剪切力的条件下水泥浆液表现出一种非常高的稳定性，保证了压浆施工的顺利进行。

(4)本发明中所采用的微珠物理减水剂主要由微观颗粒为球形的矿物微粉组成，相对于传统的化学减水剂具有的优势为：1、降粘特性：全球状的“滚珠效应”，显著降低水泥浆剪切应力，降低混凝土或砂浆的塑性粘度。2、矿物减水特性：全球状超细颗粒的填充性和“滚珠效应”，显著降低水泥浆的用水量，减水率达15％，并且与化学减水剂有完美的叠加作用。3、泵送和触变特性：全球状超细的特性对预应力孔道压浆有极佳的润滑改善作用，显著降低预应力孔道压浆压力。4、高强度：具有超细特性和较好的活性，参与水泥水化反应，提高压浆浆液的密实度，增加水泥浆硬化后期强度。

(5)基于上述四点的预应力孔道压浆剂，各组分之间协同发挥作用，因此能够在-10℃～+45℃环境下与硅酸盐类水泥配合使用，保证了正常施工，不仅具有高流动性、无泌水特点，还具有凝结时间可调、后期微膨胀等性能，使得预应力孔道压浆饱满，对预应力钢绞线形成有效的保护，保证预应力的有效传递。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。

以下实施例中，熟料均为铝矾土矿经1300～1500℃煅烧后得到的块状体。消泡剂为有机硅类、聚醚类、矿物油类中的一种或两种以上的混合物。以下实施例中所制备的预应力孔道压浆剂的比表面积不小于350m²/kg。

实施例1

按照重量比例称取原料，具体为：聚羧酸盐减水剂4％，微珠物理减水剂2％，文莱胶0.4％，消泡剂0.6％，200目石英粉34％，熟料19％，二水石膏16％，无水硬石膏16％，粉煤灰8％，使用球磨机磨细混合均匀，制成压浆剂。

按照重量称取8％的压浆剂，92％的52.5级普通硅酸盐水泥，使用干粉混合机混合均匀制成压浆料。

环境气温20±5℃，水胶比0.26，加水到搅拌机后，开启搅拌机，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，然后均匀加入压浆料至搅拌机中，粉料加完后搅拌5min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011和《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946-2014进行检测，具体指标见表1。

实施例2

按照重量比例称取原料，具体为：萘系减水剂6％，微珠物理减水剂4％，白炭黑0.2％，消泡剂0.8％，400目白矾石粉16％，熟料23％，半水硬石膏14％，二水石膏20％，矿渣粉6％，微硅粉8％，硫酸铝2％，使用球磨机磨细混合均匀，制成压浆剂。

按照重量称取10％的压浆剂，90％的52.5R级硅酸盐水泥，使用干粉混合机混合均匀制成压浆料。

环境气温-5±5℃，水胶比0.24，加水到搅拌机后，开启搅拌机，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，然后均匀加入压浆料至搅拌机中，粉料加完后搅拌3min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011和《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946-2014进行检测，具体指标见表1。

实施例3

按照重量比例称取原料，具体为：聚羧酸盐减水剂3％，有机改性膨润土0.4％，消泡剂0.6％，600目石灰石粉44％，熟料26％，无水硬石膏23％，矿渣粉3％，使用球磨机磨细混合均匀，制成压浆剂。

按照重量称取12％的压浆剂，88％的42.5级普通硅酸盐水泥，使用干粉混合机混合均匀制成压浆料。

环境气温40±5℃，水胶比0.28，加水到搅拌机后，开启搅拌机，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，然后均匀加入压浆料至搅拌机中，粉料加完后搅拌5min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011和《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946-2014进行性能检测，具体指标见表1。

实施例4

按照重量比例称取原料，具体为：50％的熟料，20％的无水硬石膏，23％的二水石膏，7％的微硅粉，0％的促凝剂称取原料，使用球磨机磨细混合均匀，制备出水泥凝结时间调节剂。

按照重量称取5％的聚羧酸盐减水剂，6％的超细矿粉，0.6％的消泡剂，400目石英粉46％，42.4％的上述凝结时间调节剂，使用干粉混合机混合均匀制成压浆剂。

环境气温20±5℃，水胶比0.26，压浆剂与42.5普通硅酸盐水泥重量比为1:19，按照先加水后加压浆剂、最后加硅酸盐类水泥的顺序加入到搅拌机中，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，粉料加完后搅拌3min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011和《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946-2014进行性能检测，具体指标见表1。

实施例5

按照重量比例称取原料，具体为：38％的熟料，52％的二水石膏，9％的粉煤灰，1％的碳酸钠称取原料，使用球磨机磨细混合均匀，制备出水泥凝结时间调节剂。

按照重量称取萘系减水剂4％，微珠物理减水剂6％，白炭黑4％，消泡剂0.8％，800目石灰石粉30％，上述凝结时间调节剂55.2％，使用干粉混合机混合均匀制成压浆剂。

环境气温-5±5℃，水胶比0.23，压浆剂与62.5R硅酸盐水泥重量比为1:9，按照先加水后加压浆剂、最后加水泥的顺序加入到搅拌机中，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，粉料加完后搅拌3min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011和《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946-2014进行检测，具体指标见表1。

实施例6

按照重量比例称取原料，具体为：29％的熟料，62％的二水石膏，9％的石英粉，0％的促凝剂称取原料，使用球磨机磨细混合均匀，制备出水泥凝结时间调节剂。

按照重量称取三聚氰胺减水剂5％，白炭黑9％，消泡剂0.8％，400目重钙粉49％，上述凝结时间调节剂36.2％，使用干粉混合机混合均匀制成压浆剂。环境气温40±5℃，水胶比0.28，压浆剂与42.5级普通硅酸盐水泥重量比为1:5.7，按照先加水后加压浆剂、最后加水泥的顺序加入到搅拌机中，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，粉料加完后搅拌3min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011和《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946-2014进行检测，具体指标见表1。

实施例7

按照重量比例称取原料，具体为：聚羧酸盐减水剂3％，文莱胶0.4％，消泡剂0.6％，200目石英粉27％，熟料16％，无水硬石膏20％，粉煤灰16％，矿渣粉17％，使用球磨机磨细混合均匀，制成压浆剂。

按照重量称取7％的压浆剂，93％的42.5级普通硅酸盐水泥，使用干粉混合机混合均匀制成压浆料。

环境气温40±5℃，水胶比0.32，加水到搅拌机后，开启搅拌机，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，然后均匀加入压浆料至搅拌机中，粉料加完后搅拌5min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》TB/T3192-2008进行性能检测，具体指标见表1。

实施例8

按照重量称取萘系减水剂8％，微珠物理减水剂2％，白炭黑2％，文莱胶2％，消泡剂0.4％，600目重钙粉33％，上述凝结时间调节剂52.6％，使用干粉混合机混合均匀制成压浆剂。

环境气温-5±5℃，水胶比0.30，压浆剂与52.5R硅酸盐水泥重量比为1:9，按照先加水后加压浆剂、最后加水泥的顺序加入到搅拌机中，搅拌机转速1000r/min、线速度15m/s，粉料加完后搅拌6min，制浆完成后进行压浆。对制备的水泥浆液按照《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》TB/T 3192-2008进行性能检测，具体指标见表1。

从表1可以看出，各实施例在不同温度环境条件下，技术指标均能满足相关技术规范的要求，为施工提供了强有力的保证。

本发明并不局限于上述实施例，仅用上述实施例说明本发明的可行性，而非对其限制。对上述实施例进行的修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换，并不能使相应的技术方案脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种预应力孔道压浆剂，其特征在于包括以下组分，各组分以及各组分所占的质量百分比为：减水剂2~10%，粘度改性剂0.1~10%，消泡剂0~1%，凝结时间调节剂35~78%，矿物改性组分15~50%；所述的粘度改性剂为文莱胶、有机改性膨润土、气相白炭黑、比表面积大于800m²/kg超细矿粉中的一种或两种以上的混合物；所述的矿物改性组分为石英粉、重钙粉、白矾石粉、石灰石粉中的一种或两种以上的混合物；

所述的凝结时间调节剂包括以下组分，各组分及其在凝结时间调节剂中所占的质量百分比为：熟料28~52%；石膏 42~68%；填料4~30%；促凝剂0~3%；所述熟料为铝矾土矿经1300~1500℃煅烧后得到的块状体；所述填料为粉煤灰、矿渣粉、微硅粉、硅微粉的一种或两种以上的混合物。

2.根据权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于：所述减水剂为三聚氰胺减水剂、聚羧酸盐减水剂、萘系磺酸盐减水剂、微珠物理减水剂中的一种或两种的混合物。

3.根据权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类、聚醚类、矿物油类中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于：所述的石膏为无水硬石膏、二水石膏、半水石膏中的一种或两种以上的混合物。

5.根据权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于：所述的促凝剂为硫酸铝、铝酸钠、偏铝酸钠、碳酸钠、水玻璃中的一种或两种以上的混合物。

6.权利要求1所述的预应力孔道压浆剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按照权利要求1所述的质量百分比称取减水剂、粘度改性剂、消泡剂、矿物改性组分、熟料、石膏、填料以及促凝剂，然后将各组分用球磨机磨细并混合均匀制成压浆剂；所述压浆剂的比表面积不小于350m²/kg；

或者先将熟料、石膏、填料以及促凝剂用球磨机磨细混合均匀，制成比表面积不小于350m²/kg的凝结时间调节剂，然后将凝结时间调节剂与其余组分用干粉混合机混合均匀制成压浆剂；所述压浆剂的比表面积不小于350m²/kg。

7.权利要求1所述的预应力孔道压浆剂的使用方法，其特征在于包括以下步骤：首先称取压浆剂和硅酸盐水泥，用干粉混合机混合均匀制成压浆料，压浆料中压浆剂的质量百分比为1~50%，硅酸盐水泥的质量百分比为50~99%，然后按照水与压浆料重量比≤0.33来称取压浆料，在搅拌机中先加入水，再加入压浆料并同时启动搅拌机，搅拌机转速≥500r/min、线速度10~20m/s，压浆料加入完毕后继续搅拌3~8min，制浆完成后进行压浆作业；

或者称取压浆剂和硅酸盐水泥，不采用干粉混合机对压浆剂和硅酸盐水泥进行混合，而是在搅拌机中搅拌时先加入水，再加入压浆剂，最后加入硅酸盐水泥，硅酸盐水泥加完后搅拌2~6min。