CN107021701B - 早强低收缩预应力孔道压浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种早强低收缩预应力孔道压浆料，分别按重量称取90～92％水泥，0.5％～2％超细凹凸棒土，1.5％煤气化残渣，0.008％～0.01％的聚丙烯酰胺，0.1％～0.4％吸水树脂，0.2％的减水剂，4％～10％的秸秆灰，0.3％的铝粉，0.008％的硅烷偶联剂0.2％的消泡剂；本发明的预应力孔道压浆料具有优良的蓄水—保水、微膨胀效应、流动性好、无离析和泌水等优点，且很大程度改善了浆体早期收缩裂缝产生，提高了浆体力学性能和耐久性。

Description

早强低收缩预应力孔道压浆料及其制备方法

【技术领域】

本发明属于建筑材料领域，涉及预应力孔道压浆料，具体涉及一种早强低收缩预应力孔道压浆料。

【背景技术】

预应力混凝土结构因其相比于普通混凝土具有强度高、抗裂性好、刚度大、自重小和耐久性好等优点被广泛应用于我国公路、桥梁以及土木建筑工程中。目前，我国大部分预应力混凝土构件在施工过程中为了穿入预应力钢筋，通常需要在加工是预留孔道，这些预留孔道就需要孔道压浆料进行填充。孔道压浆料作为预应力混凝土结构体系中非常重要的工序之一，要求其具有有效防止预应力筋的锈蚀，提供混凝土与预应力筋之间良好的粘结力，使得预应力混凝土构件的截面完整，保证整个预应力混凝土构件体系具有良好的力学性能以及耐久性等作用，因此，预应力孔道压浆料的研究越来越引起大家的关注。

目前，我国的预应力孔道压浆料主要是由胶凝材料、矿粉、减水剂、膨胀剂、缓凝剂等多种材料混合而成的材料，因其没有掺入粗细集料，浆液在凝结后存在严重的收缩情况，早期裂缝问题严重，从而导致预应力混凝土在凝固后，对结构的安全性、力学性能和耐久性均产生了不利的影响。同时，因为我国目前的预应力压浆料配料的多样化和多变性等问题，新拌浆液的流动性和稳定性差，施工性能弱，且极易产生离析分层和泌水，硬化后的浆体密实度不够，孔隙率大，与预应力筋之间的粘结力不够牢靠，因此预应力孔道压浆料的配料依旧存在很大的改进空间。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种早强低收缩预应力孔道压浆料及其制备方法，既可以保证预应力孔道压浆料所必须的水化条件，有效减少浆体的凝结收缩，在施工过程中具有良好的流动性和体积稳定性，以及良好的力学性能和耐久性的预应力孔道压浆料。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

早强低收缩预应力孔道压浆料，以质量百分数计包括以下材料：

90％～92％的水泥，2％～3.5的活性矿物粉，0.008％～0.01％的聚丙烯酰胺，0.1％～0.4％的吸水树脂，0.2％～0.4％的减水剂，4％～10％的秸秆灰，0.2％～0.4％的经硅烷偶联剂改性的铝粉，0.2％～0.4％的消泡剂，余量为水。

进一步，所述水泥为42.5的普通硅酸盐水泥。

进一步，所述的活性矿物粉由0.5％～2％的超细凹凸棒土和1.5％的煤气化残渣组成。

进一步，超细凹凸棒土含水量≤15％，细度为200目，黏度≥3000cps。

进一步，煤气化残渣细度为200目。

进一步，所述的减水剂为占压浆料总质量0.2％的聚丙烯酰胺－聚乙烯乙二醇支链减水剂。

进一步，所述的秸秆灰细度≤100目。

进一步，用于进行铝粉改性的硅烷偶联剂为KH-570。

进一步，所述的消泡剂为占压浆料总质量0.2％的有机硅消泡剂。

一种制备早强低收缩预应力孔道压浆料的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度小于100目；

步骤三：在硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配制成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理，将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后烘干即得到改性铝粉；

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，搅拌后即得到该早强低收缩预应力孔道压浆料。

本发明的早强低收缩预应力孔道压浆料，将具有矿物活性的超细凹凸棒土和煤气化残渣，增粘作用明显的聚丙烯酰胺，一定储水－保水性能的吸水树脂以及良好流动性的秸秆灰混合而成。该预应力孔道压浆料不仅具有早期强度高、流动性和体积稳定性好、凝结收缩小、微膨胀效应，而且还保证了预应力混凝土和钢筋之间的粘结力，混凝土强度和抗冻性大幅度提高。

本发明与现有的技术相比，有益的技术效果是：

(1)本发明所提供的预应力孔道压浆料中的包括新型功能高分子材料吸水树脂，不仅具有良好的储水－保水作用，在一定程度上调节了浆体内部的湿度分布，保证了浆体在水化过程中的需水量，促进硅酸盐水泥和秸秆灰的二次水化，提高浆体的早期强度，并且具有一定的微膨胀作用、保持浆体体积稳定性以及提高浆体抗冻性能，有效的解决了浆液在凝结后所存在严重的收缩情况和早期裂缝问题，从而达到提高结构的安全性、力学性能和耐久性的目的。

(2)本发明所提供的预应力孔道压浆料中的聚丙烯酰胺在颗粒之间相互架桥链接，具有良好的增粘效果、黏合作用以及提高浆体强度的作用。

(3)另外本发明中所提供的秸秆灰成分，可以有效的改善新拌浆体的流动性，铝粉成分不仅可以起到膨胀作用，而且可以提高浆体强度。因此，聚丙烯酰胺、秸秆灰和铝粉的掺入可以产生协同作用，从而达到保证新拌浆液的流动性和稳定性，减少新拌浆液且极易产生离析分层和泌水，且还保证了预应力混凝土和钢筋之间的粘结力，提高预应力混凝土构件强度。

(4)本发明所提供的预应力孔道压浆料中的聚丙烯酰胺－聚乙烯乙二醇支链减水剂为一种新型高效减水剂，该减水剂可以对浆体起到增强、引起、缓凝、保水等方面的作用，而且掺量小，分散度高。

(5)本发明对铝粉进行了表面化学改性，即首先加水使得硅烷偶联剂发生水解反应，然后再发生脱水缩合反应而多聚体，加入铝粉后，进行超声震荡和搅拌处理后，这些多聚体就会和铝粉表面的羟基充分发生氢键键合，最后通过在一定温度下进行干燥，则铝粉表面的羟基发生脱水反应，这样，在铝粉的表面就携带有反应性官能团，这就使得铝粉与水的接触角变小，更容易参与反应，起到良好的膨胀效果。另外，改性后的铝粉的分散度相对较高，亲水性增大。

(6)本发明的整个制备工艺流程也相对较为简单，不需要专业的技术人员操作指导，只需要按照本发明的叙述操作进行即可。

【具体实施方式】

下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述：

实施例1

本实例给出了一种预应力孔道压浆料，以重量计，有以下原材料组成：90％的普通硅酸盐水泥，1％超细凹凸棒土，1.5％煤气化残渣，0.008％的聚丙烯酰胺，0.1％吸水树脂，0.2％的减水剂，5％的秸秆灰，0.3％的铝粉，0.008％的硅烷偶联剂，0.2％的消泡剂，余量为水。

上述预应力孔道压浆料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各原材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度用100目筛筛余量小于1％；

步骤三：在称取好的硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配置成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理4min，再在25℃下搅拌2.5h，将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后，在120℃下烘干12h，即得到改性铝粉，细度小于200目。

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，在30℃的搅拌温度下，搅拌时间为4分钟，搅拌结束后即得到该预应力孔道压浆料。

实施例2

本实例给出了一种预应力孔道压浆料，以重量计，有以下原材料组成：90％的普通硅酸盐水泥，0.5％超细凹凸棒土，1.5％煤气化残渣，0.008％的聚丙烯酰胺，0.2％吸水树脂，0.2％的减水剂，8％的秸秆灰，0.3％的铝粉，0.008％的硅烷偶联剂，0.2％的消泡剂，余量为水。

上述预应力孔道压浆料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各原材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度用100目筛筛余量小于1％；

步骤三：在称取好的硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配置成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理4min，再在25℃下搅拌2.5h，将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后，在120℃下烘干12h，即得到改性铝粉，细度小于200目。

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，在30℃的搅拌温度下，搅拌时间为4分钟，搅拌结束后即得到该预应力孔道压浆料。

实施例3

本实例给出了一种预应力孔道压浆料，以重量计，有以下原材料组成：92％的普通硅酸盐水泥，0.5％超细凹凸棒土，1.5％煤气化残渣，0.01％的聚丙烯酰胺，0.2％吸水树脂，0.2％的减水剂，8％的秸秆灰，0.3％的铝粉，0.008％的硅烷偶联剂，0.2％的消泡剂，余量为水。

上述预应力孔道压浆料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各原材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度用100目筛筛余量小于1％；

步骤三：在称取好的硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配置成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理4min，再在25℃下搅拌2.5h，将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后，在120℃下烘干12h，即得到改性铝粉，细度小于200目。

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，在25℃的搅拌温度下，搅拌时间为4分钟，搅拌结束后即得到该预应力孔道压浆料。

实施例4

本实例给出了一种预应力孔道压浆料，以重量计，有以下原材料组成：92％的普通硅酸盐水泥，1％超细凹凸棒土，1.5％煤气化残渣，0.01％的聚丙烯酰胺，0.4％吸水树脂，0.2％的聚丙烯酰胺－聚乙烯乙二醇支链减水剂，10％的秸秆灰，0.3％的铝粉，0.008％的硅烷偶联剂，0.2％的消泡剂，余量为水。

上述预应力孔道压浆料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各原材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度用100目筛筛余量小于1％；

步骤三：在称取好的硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配置成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理4min，再在25℃下搅拌2.5h，将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后，在120℃下烘干12h，即得到改性铝粉，细度小于200目。

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，在25℃～30℃的搅拌温度下，搅拌时间为4分钟，搅拌结束后即得到该预应力孔道压浆料。

性能测试

按照《公路桥涵施工技术规范》(JTP/T F50-2011)对后张法预应力混凝土梁孔道压浆技术条件技术指标的规定，对上述实例制得的预应力孔道压浆料进行性能测试，其具体性能指标如下：

实施例5

本实例给出了一种预应力孔道压浆料，以重量计，有以下原材料组成：91％的普通硅酸盐水泥，1.5％超细凹凸棒土，1.5％煤气化残渣，0.009％的聚丙烯酰胺，0.4％吸水树脂，0.3％的减水剂，4％的秸秆灰，0.2％的铝粉，0.008％的硅烷偶联剂，0.3％的消泡剂，余量为水。

上述预应力孔道压浆料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各原材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度用100目筛筛余量小于1％；

步骤三：在称取好的硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配置成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理4min，再在25℃下搅拌2.5h，将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后，在120℃下烘干12h，即得到改性铝粉，细度小于200目。

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，在25℃～30℃的搅拌温度下，搅拌时间为4分钟，搅拌结束后即得到该预应力孔道压浆料。

实施例6

本实例给出了一种预应力孔道压浆料，以重量计，有以下原材料组成：90％的普通硅酸盐水泥，2％超细凹凸棒土，1.5％煤气化残渣，0.01％的聚丙烯酰胺，0.4％吸水树脂，0.4％的减水剂，4％的秸秆灰，0.4％的铝粉，0.008％的硅烷偶联剂，0.4％的消泡剂，余量为水。

上述预应力孔道压浆料的制备方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各原材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度用100目筛筛余量小于1％；

步骤三：在称取好的硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配置成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理4min，再在25℃下搅拌2.5h，将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后，在120℃下烘干12h，即得到改性铝粉，细度小于200目。

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，在25℃～30℃的搅拌温度下，搅拌时间为4分钟，搅拌结束后即得到该预应力孔道压浆料。

以上实例可以看出，该早强低收缩预应力孔道压浆料不仅可以很大程度的增大浆体流动性，减小浆体的离析、泌水，提高浆体的早期强度，减少浆体的收缩，减少早期裂缝产生；另外，浆体与钢筋之间具有良好的粘结力，阻止了钢筋的锈蚀。因此，本发明若应用于预应力孔道压浆料中，将会很大程度的改善压浆料在使用过程中所产生的各种缺陷，提高预应力混凝土构件的力学性能和耐久性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (10)

1.早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于，以质量百分数计包括以下材料：

90％～92％的水泥，2％～3.5％的活性矿物粉，0.008％～0.01％的聚丙烯酰胺，0.1％～0.4％的吸水树脂，0.2％～0.4％的减水剂，5％的秸秆灰，0.2％～0.4％的经硅烷偶联剂改性的铝粉，0.2％～0.4％的消泡剂，余量为水。

2.根据权利要求1所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：所述水泥为42.5的普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：所述的活性矿物粉由0.5％～2％的超细凹凸棒土和1.5％的煤气化残渣组成。

4.根据权利要求3所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：超细凹凸棒土含水量≤15％，细度为200目，黏度≥3000cps。

5.根据权利要求3所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：煤气化残渣细度为200目。

6.根据权利要求1所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：所述的减水剂为占压浆料总质量0.2％的聚丙烯酰胺－聚乙烯乙二醇支链减水剂。

7.根据权利要求1所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：所述的秸秆灰细度≤100目。

8.根据权利要求1所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：用于进行铝粉改性的硅烷偶联剂为KH-570。

9.根据权利要求1所述的早强低收缩预应力孔道压浆料，其特征在于：所述的消泡剂为占压浆料总质量0.2％的有机硅消泡剂。

10.一种制备如权利要求1所述的早强低收缩预应力孔道压浆料的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一：按质量称取上述各材料；

步骤二：将称取好的减水剂喷雾成分布均匀的粉末状，细度小于100目；

步骤三：在硅烷偶联剂中加入适量的水，将其配制成浓度为0.8％的溶液，加入已称取好的铝粉，超声震荡处理，然后将其进行过滤，过滤产物用水清洗数次后烘干即得到改性铝粉；

步骤四：将称取好的以上原材料一同加入搅拌机中，搅拌后即得到该早强低收缩预应力孔道压浆料。