CN108424063A - 一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，包括以下组分及其重量分：碱激发剂10～20份、粉煤灰30～45份、硅灰2～10份、草木灰1～5份、砂：30～45份、超细粉：1～5份、膨胀剂：0.1～5份、消泡剂：0.1～0.5份、水3～8份。本发明提供的地聚合物高强灌浆料，以粉煤灰、硅灰、草木灰等活性材料为胶结料通过碱激发剂激发活性后与级配砂混合再配合使用少量的膨胀剂、消泡剂等制备出早强快硬、高流动性、微膨胀的高强灌浆料。本发明还公开了一种实施容易、快捷，且节能环保的粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法。

Description

一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高性能混凝土技术领域，特别涉及一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料及其制备方法。
背景技术
随着高强高性能混凝土的出现和发展，高强灌浆料的出现使灌浆材料不再局限于设备基础灌浆，并迅速扩展到建筑物基础加固，建筑物植筋、建筑物梁、板、柱改造、套筒灌浆等多种用途。目前，广泛使用的高强水泥基灌浆料，由于普通硅酸盐水泥体积收缩较大易产生微裂纹，导致支座安装后支座板下产生不密实情况，而且，水泥基灌浆料强度发展较慢，耐久性差，会直接影响建筑工程的结构稳定性和使用寿命。
因此，目前的高强水泥基灌浆料，仍然存在以下问题：
(1)普通的灌浆料，以高强度等级的水泥为主材添加硅灰等活性粉末提高性能，再配合高效减水剂、膨胀剂等助剂制备高流动性的水泥砂浆。
(2)如中国发明专利公告号：CN105272091A，公开了一种地聚合物复合注浆材料及其制备和使用方法，以矿渣、硅灰、粉煤灰、偏高岭土等活性材料为主材，通过碱激发制备地聚合物复合注浆材料。但是，这种材料的缺陷是非常明显，过量使用混杂的粉体材料必将导致成品体积稳定性较差，其次，其28天强度仅21.16MPa，这是无法达到灌浆料强度要求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，而提供一种早强快硬、高流动性、微膨胀的粉煤灰基地聚合物高强灌浆料。
本发明另一目的在于提供一种实施容易、快捷，且节能环保的粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，包括以下组分及其重量分：碱激发剂10～20份、粉煤灰30～45份、硅灰2～10份、草木灰1～5份、砂：30～45份、超细粉：1～5份、膨胀剂：0.1～5份、消泡剂：0.1～0.5份、水3～8份；本发明地聚合物高强灌浆料，以粉煤灰、硅灰、草木灰等活性材料为胶结料通过碱激发剂激发活性后与级配砂混合再配合使用少量的膨胀剂、消泡剂等制备出早强快硬、高流动性、微膨胀的高强灌浆料。
本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：
进一步地，所述碱激发剂采用模数为2.0～2.5之间的水玻璃与苛性钠粉未、且按质量比2∶1进行配制，这种复合型激发剂的激发效果最佳，增加苛性钠含量会加快硬化速度。
进一步地，所述粉煤灰为C类I级灰，C类粉煤灰含钙量高，钙离子可与粉煤灰中的活性硅氧及铝氧化合物，结合生成无定型水化产物，最后水化产物脱水聚合形成具有空间网状结构的聚合物，其中钙离子在聚合物网架中起到电子平衡的重要作用；所述硅灰为工业级硅灰，其目数为700目～900目，活性指数大于95％，改善工作性能并提高强度。
进一步地，所述草木灰为植物燃烧后的残余物，呈粉末状，采用草木灰作为一种活性激发材料，其含硅、铝元素的组分作为活性组分，其含有的碳酸钾与复合激发剂协同作用提高激发效果，其不溶物可作为填料使用。
进一步地，所述砂的粒径小于等于1mm，且以目数大小分别为20目～40目、40目～80目、200目按9∶3∶1的质量比进行混合成级配制成砂，如：选用粒径1mm以下的天然河砂。
进一步地，所述超细粉为3000目高白的化工级滑石粉，滑石粉充当填料主要起改善工作性能的作用，膨胀剂为UEA膨胀剂，UEA膨胀剂用来补偿灌浆料本身的干缩并在硬化过程中提供微小的膨胀以更好的发挥挤压紧固的作用，地聚合物灌浆料由于未使用任何水泥成分，因而从根本上杜绝了大量的干缩问题的产生，故相比于普通灌浆料，膨胀剂的掺量大幅减少，进而降低了材料成本，消泡剂为混凝土消泡剂，使用耐碱的混凝土消泡剂，要求分散性好。
进一步地，所述水为自来水。
本发明的另一目的是这样实现的：
一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按重量份要求将各组分制备好，备用；
步骤二，将砂和超细粉倒入搅拌机搅拌40～80秒，然后将然后将粉煤灰、硅灰、草木灰、膨胀剂、消泡剂粉料加入搅拌机中继续搅拌20～50秒，实现预搅拌，制得混合料；
步骤三，上述预搅拌后，将水倒入预搅拌的混合料中，然后将上述碱激发剂分数次加入，每次加料间隔8～15秒，完成加料后继续搅拌20～40秒即可出料浇筑成型。
上述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法，具有实施容易、快捷，且节能环保的优点。
本发明的另一目的还可以采用以下技术措施解决：
进一步地，所述步骤一中，按如下操作制备碱激发剂：将苛性钠粉末与部分水配制成10mol/L的氢氧化钠溶液，充分溶解后静置10～30分钟，然后开始搅拌，在搅拌的前一段时间将氢氧化钠溶液与水玻璃按配比混合并搅拌均匀制得所需碱激发剂。
进一步地，所述步骤一中，在搅拌的前一段时间为6-15分钟，将氢氧化钠溶液与水玻璃按配比混合并搅拌均匀制得所需碱激发剂。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明粉煤灰基地聚合物高强灌浆料是一类新型节能环保材料，不使用水泥，无污染，节能环保。
(2)再有，这种聚合物高强灌浆料具有早强快硬、强度发展快速稳定、耐久性能优越等优点。
(3)本发明粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，无收缩、微膨胀、流动性高，应用范围和场景广泛。
(4)本发明高强灌浆料制备方法，具有实施容易、快捷，且节能环保的优点。
具体实施方式
一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，包括以下组分及其重量分：碱激发剂10～20份、粉煤灰30～45份、硅灰2～10份、草木灰1～5份、砂：30～45份、超细粉：1～5份、膨胀剂：0.1～5份、消泡剂：0.1～0.5份、水3～8份；本发明地聚合物高强灌浆料，以粉煤灰、硅灰、草木灰等活性材料为胶结料通过碱激发剂激发活性后与级配砂混合再配合使用少量的膨胀剂、消泡剂等制备出早强快硬、高流动性、微膨胀的高强灌浆料。
作为具体的方案，所述碱激发剂采用模数为2.0～2.5之间的水玻璃与苛性钠粉未、且按质量比2∶1进行配制，这种复合型激发剂的激发效果最佳，增加苛性钠含量会加快硬化速度，所述粉煤灰为C类I级灰，C类粉煤灰含钙量高，钙离子可与粉煤灰中的活性硅氧及铝氧化合物，结合生成无定型水化产物，最后水化产物脱水聚合形成具有空间网状结构的聚合物，其中钙离子在聚合物网架中起到电子平衡的重要作用；所述硅灰为工业级硅灰，其目数为700目～900目，本实施例为800目，活性指数大于95％，改善工作性能并提高强度。
作为更具体的方案，所述草木灰为植物燃烧后的残余物，呈粉末状，采用草木灰作为一种活性激发材料，其含硅、铝元素的组分作为活性组分，其含有的碳酸钾与复合激发剂协同作用提高激发效果，其不溶物可作为填料使用，所述砂的粒径小于等于1mm，且以目数大小分别为20目～40目、40目～80目、200目按9∶3∶1的质量比进行混合成级配制成砂，如：选用粒径1mm以下的天然河砂。
所述超细粉为3000目高白的化工级滑石粉，滑石粉充当填料主要起改善工作性能的作用，膨胀剂为UEA膨胀剂，UEA膨胀剂用来补偿灌浆料本身的干缩并在硬化过程中提供微小的膨胀以更好的发挥挤压紧固的作用，地聚合物灌浆料由于未使用任何水泥成分，因而从根本上杜绝了大量的干缩问题的产生，故相比于普通灌浆料，膨胀剂的掺量大幅减少，进而降低了材料成本，消泡剂为混凝土消泡剂，使用耐碱的混凝土消泡剂，要求分散性好。且所述水为自来水。本发明所用碱激发剂由模数为1.5～2.5的水玻璃与10mol/L的氢氧化钠溶液配合而成，双组份激发剂激发效果更好，当然本发明不限制使用其他单组分或混合型激发剂，如：可以选用的激发剂还包括氢氧化钾、硫酸盐、碳酸盐、氢氧化钙等碱溶液及由其混合制成的碱性激发剂。
而本发明胶凝组分采用粉煤灰、硅灰、草木灰按比例混合而成，混合型胶凝组分使材料强度发展更快速更稳定，且在不使用水泥的情况下材料的干缩变形得到了极大的改善。
本发明的骨料采用级配砂与超细的滑石粉搭配而成，通过颗粒级配优化可有效提升灌浆料的流动性，同时增加灌浆料强度；
膨胀剂可抵消材料本身的干缩并在硬化过程中提供微小的膨胀以更好的发挥挤压紧固的作用；消泡剂则主要用于改善材料的气孔结构，使灌浆料填充更密实，避免边角及内部大孔隙的产生，从而使材料结构更致密，进而全方面改善灌浆料力学及耐久性能。
一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按重量份要求将各组分制备好，备用；
步骤二，将砂和超细粉倒入搅拌机搅拌40～80秒，然后将然后将粉煤灰、硅灰、草木灰、膨胀剂、消泡剂粉料加入搅拌机中继续搅拌20～50秒，实现预搅拌，制得混合料；
步骤三，上述预搅拌后，将水倒入预搅拌的混合料中，然后将上述碱激发剂分数次加入，每次加料间隔8～15秒，完成加料后继续搅拌20～40秒即可出料浇筑成型。
上述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法，具有实施容易、快捷，且节能环保的优点。
作为更具体的方案，所述步骤一中，按如下操作制备碱激发剂：将苛性钠粉末与部分水配制成10mol/L的氢氧化钠溶液，充分溶解后静置10～30分钟，然后开始搅拌，在搅拌的前一段时间，如：在搅拌的前10分钟，将氢氧化钠溶液与水玻璃按配比混合并搅拌均匀制得所需碱激发剂。
制备上述碱激发剂，通过大量的实验我们发现不同碱激发剂对粉煤灰的激发效果具有较大的差异，当使用单组分激发剂时，氢氧化钠溶液的激发效果最好，同样通过对不同浓度氢氧化钠的激发效果测试，发现激发速率随浓度迅速加快，但在浓度为10mol/L时强度最佳。水玻璃本身作为一种激发剂效果并不是很好，但其能大幅提高粉煤灰的活性，水玻璃能与空气中的CO2反应生成沉淀物，因此，不宜过早的暴露于空气中。
本实施例粉煤灰基地聚合物高强灌浆料与普通灌浆料和的对照试样，其配比及性能如下表所示：
普通灌浆料所使用的减水剂为减水率不小于25％的聚羧酸粉体减水剂，水泥标号为P.O 52.5。

Claims (10)

1.一种粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，其特征是，包括以下组分及其重量分：碱激发剂10～20份、粉煤灰30～45份、硅灰2～10份、草木灰1～5份、砂：30～45份、超细粉：1～5份、膨胀剂：0.1～5份、消泡剂：0.1～0.5份、水3～8份。
2.根据权利要求1所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，其特征是，所述碱激发剂采用模数为2.0～2.5之间的水玻璃与苛性钠粉未、且按质量比2:1进行配制。
3.根据权利要求1所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，其特征是，所述粉煤灰为C类I级灰，所述硅灰为工业级硅灰，其目数为700目～900目，活性指数大于95%。
4.根据权利要求1所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，其特征是，所述草木灰为植物燃烧后的残余物，呈粉末状。
5.根据权利要求1所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，其特征是，所述砂的粒径小于等于1mm，且以目数大小分别为20目～40目、40目～80目、200目按9:3:1的质量比进行混合成级配制成砂。
6.根据权利要求1所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，其特征是，所述超细粉为3000目的化工级滑石粉，膨胀剂为UEA膨胀剂，消泡剂为混凝土消泡剂。
7.根据权利要求1所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料，其特征是，所述水为自来水。
8.一种如权利要求1所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一，按重量份要求将各组分制备好，备用；
步骤二，将砂和超细粉倒入搅拌机搅拌40～80秒，然后将然后将粉煤灰、硅灰、草木灰、膨胀剂、消泡剂粉料加入搅拌机中继续搅拌20～50秒，实现预搅拌，制得混合料；
步骤三，上述预搅拌后，将水倒入预搅拌的混合料中，然后将上述碱激发剂分数次加入，每次加料间隔8～15秒，完成加料后继续搅拌20～40秒即可出料浇筑成型。
9.根据权利要求8所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法，其特征是，所述步骤一中，按如下操作制备碱激发剂：将苛性钠粉末与部分水配制成10mol/L的氢氧化钠溶液，充分溶解后静置10～30分钟，然后开始搅拌，在搅拌的前一段时间将氢氧化钠溶液与水玻璃按配比混合并搅拌均匀制得所需碱激发剂。
10.根据权利要求8所述粉煤灰基地聚合物高强灌浆料制备方法，其特征是，所述步骤一中，在搅拌的前一段时间为6-15分钟，将氢氧化钠溶液与水玻璃按配比混合并搅拌均匀制得所需碱激发剂。
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