CN111116154A - 一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料及其制备方法 - Google Patents

一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，包括以下重量份的各组分：快硬型普通硅酸盐水泥100；磷石膏28‑39；磨细矿渣粉33‑40；预水化粉煤灰25‑32；砂78‑90；减水剂2.0‑5.0；复合早强剂0.3‑0.7；消泡剂0.3‑0.7。与现有技术相比，本发明制备的含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料，其特点在于流动性好、早期强度发展快、后期强度高、凝结时间短、体积变化小、低成本等，除此之外还能有效利用磷石膏、粉煤灰、矿粉等固废，具有环保意义。

Description

一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其是涉及一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料及其制备方法。
背景技术
水泥基灌浆料是由高强胶结组分、超墨化组分、膨胀组分、优选级配集料组分及微量改性组分以适当比例在工厂预拌制成的一种粉状材料，是一种使用时只需加水搅拌便可成为均匀、稠度适宜、能满足施工要求的具有自流平性的高强无收缩灌浆料。
目前工程中常用的水泥基灌浆料强度发展慢，流动性差，且存在一定的收缩问题，导致无法满足日新月异的工程需求。常用的解决收缩问题的方法是在水泥基灌浆料中掺入适量磷石膏以达到微膨胀的效果。磷石膏是磷工业，如高浓度磷复肥、洗涤剂、磷酸等化工产品生产时的副产物。磷石膏中含有较多磷、氟等有害物质，排放不当会造成环境污染。一般磷石膏处理采用堆存的方式，但该方式占地面积大，且对堆场的地质条件等要求较高，长期堆存还会对当地水体造成污染，因此，磷石膏的开发利用具有相当的环境保护意义。
目前已有的掺入磷石膏的水泥基灌浆产品流动度大，工作性好，具有适当微膨胀效果，然而凝结时间较长，后期强度不足，难以满足施工要求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料及其制备方法，本发明所制备的灌浆料具有凝结速度快，后期强度发展良好的优点。生产应用本发明，水泥基灌浆料成本可下降 18～20元/m3，产生良好的经济效益。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明中利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，包括以下重量份的各组分：
Figure RE-GDA0002407516390000021
进一步优选地，利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料包括以下重量份的各组分：
Figure RE-GDA0002407516390000022
进一步地，所述的快硬型普通硅酸盐水泥为42.5级快硬型普通硅酸盐水泥或52.5级快硬型普通硅酸盐水泥中的一种。
进一步地，所述磷石膏为磷肥工业副产品，所述的磷石膏中CaSO4含量为 (75-90)％，磷石膏的容重为(0.753-0.823)g/cm3，磷石膏的颗粒直径为(5-15) μm。
进一步地，所述的预水化粉煤灰由湿排灰、生石灰和石膏经过混合、水化、陈放一个月、(650-800)℃煅烧、粉磨步骤制备而成，所述的预水化粉煤灰的比表面积为(5700-5800)cm2/g。
进一步地，所述的所述砂为河砂，细度模数为2.8，含泥量小于0.5％，为II 区中砂。
进一步地，所述磨细矿渣粉的性能指标如下：
Figure RE-GDA0002407516390000031
进一步地，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂。
进一步地，所述复合早强剂以三乙醇胺为主要材料，辅以少量碳酸锂与硫酸钠。
进一步地，所述的消泡剂为乳化硅油消泡剂、改性聚醚消泡剂或高碳醇脂肪酸酯复合物消泡剂中的一种。
本发明中利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取所需水泥重量的1％，以水灰比W/C＝10预水化处理3h，再与剩余水泥混匀待用，得到预配水泥料；
S2：按照配方中的重量份称取所需磷石膏、磨细矿渣粉、预水化粉煤灰、砂、减水剂，并将各组分与S1中获得的预配水泥料投入搅拌机中搅拌均匀，包装成袋，得到早强型水泥料；
S3：将S2中获得的早强型水泥料中加入水，使得水料比为0.15-0.23，之后向其中按照配方重量份加入2复合早强剂和消泡剂，搅拌均匀，得到早强型水泥基灌浆料。
与现有技术相比，本发明制备的含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料，其特点在于流动性好、早期强度发展快、后期强度高、凝结时间短、体积变化小、低成本等，除此之外还能有效利用磷石膏、粉煤灰、矿粉等固废，具有环保意义。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
本实施例中利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000041
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 实施例1
初始流动度/mm 305
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 121
1d抗压强度/MPa 26.2
实施例2
本实施例中利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000042
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.15，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 实施例2
初始流动度/mm 310
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 119
1d抗压强度/MPa 24.6
实施例3
本实施例中利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000051
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 实施例3
初始流动度/mm 312
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 118
1d抗压强度/MPa 26.3
实施例4
本实施例中利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000061
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 实施例4
初始流动度/mm 313
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 114
1d抗压强度/MPa 26.3
实施例5
本实施例中早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000071
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 实施例5
初始流动度/mm 325
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 112
1d抗压强度/MPa 27.5
实施例6
本实施例中早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000072
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 实施例6
初始流动度/mm 321
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 116
1d抗压强度/MPa 26.9
对比例1
本对比例中早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000081
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 对比例1
初始流动度/mm 285
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 135
1d抗压强度/MPa 22.3
与实施例5相比较，可见预水化粉煤灰的加入对初始流动度、1d抗压强度、初凝时间均具有显著的提升效果。
对比例2
本对比例中早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000091
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 对比例2
初始流动度/mm 301
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 131
1d抗压强度/MPa 24.8
与实施例5相比较，可见预水化粉煤灰的加入对初始流动度、1d抗压强度、初凝时间均具有显著的提升效果，但本实施例中的预水化粉煤灰量不足以匹配相应量的磷石膏，造成上述三项性能下降。
对比例3
本对比例中早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000101
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 对比例3
初始流动度/mm 278
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 139
1d抗压强度/MPa 21.7
与实施例5相比较，可见预水化粉煤灰与磷石膏、磨细矿渣粉以及其它组分的复配效果对初始流动度、1d抗压强度、初凝时间均具有显著的提升效果，但本实施例中的预水化粉煤灰量不足以匹配相应量的磷石膏，造成上述三项性能下降。
对比例4
本对比例中早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000111
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 对比例4
初始流动度/mm 298
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 129
1d抗压强度/MPa 22.1
与实施例5相比较，可见预水化粉煤灰与磷石膏、磨细矿渣粉以及其它组分的复配效果对初始流动度、1d抗压强度、初凝时间均具有显著的提升效果，但本实施例中的磨细矿渣粉量过高，磷石膏的量与预水化粉煤灰量不足以匹配相应量的磨细矿渣粉的量，造成上述三项性能下降。
对比例5
本对比例中早强型水泥基灌浆料，其中各组分的重量份如下：
Figure RE-GDA0002407516390000121
在制备过程中将上述各组分按照重量份比例加入搅拌机，在搅拌机中充分搅拌均匀，包装成袋，所得产品运至施工现场，水料比取0.20，水中掺入相应质量比的复合早强剂和消泡剂等外加剂，搅拌均匀，并根据施工实际所需性能要求，调整外加剂和水的掺量。将所得混合物倒入搅拌机中搅拌3分钟，得到含有预水化粉煤灰的早强型水泥基灌浆料。其基本性能测试结果如下表所示。
性能指标 对比例5
初始流动度/mm 298
3h自由泌水率/％ 0
初凝时间/min 129
1d抗压强度/MPa 22.1
与实施例5相比较，可见预水化粉煤灰与磷石膏、磨细矿渣粉以及其它组分的复配效果对初始流动度、1d抗压强度、初凝时间均具有显著的提升效果，但本实施例中的磨细矿渣粉量不足，造成上述三项性能下降。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：
Figure FDA0002311573430000011
2.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，包括以下重量份的各组分：
Figure FDA0002311573430000012
3.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，所述的快硬型普通硅酸盐水泥为42.5级快硬型普通硅酸盐水泥或52.5级快硬型普通硅酸盐水泥中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，所述的磷石膏中CaSO4含量为(75-90)％，磷石膏的容重为(0.753-0.823)g/cm3，磷石膏的颗粒直径为(5-15)μm。
5.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，所述的预水化粉煤灰由湿排灰、生石灰和石膏经过混合、水化、陈放、煅烧、粉磨步骤制备而成，所述的预水化粉煤灰的比表面积为(5700-5800)cm2/g。
6.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，所述的所述砂为河砂，细度模数为2.8，含泥量小于0.5％，为II区中砂。
7.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，所述的减水剂为聚羧酸系减水剂。
8.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，所述的复合早强剂中包括三乙醇胺、碳酸锂与硫酸钠。
9.根据权利要求1所述的一种利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料，其特征在于，所述的消泡剂为乳化硅油消泡剂、改性聚醚消泡剂或高碳醇脂肪酸酯复合物消泡剂中的一种。
10.一种权利要求1中利用预水化粉煤灰制备的早强型水泥基灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：称取所需水泥重量的1％，以水灰比W/C＝10预水化处理3h，再与剩余水泥混匀待用，得到预配水泥料；
S2：按照配方中的重量份称取所需磷石膏、磨细矿渣粉、预水化粉煤灰、砂、减水剂，并将各组分与S1中获得的预配水泥料投入搅拌机中搅拌均匀，包装成袋，得到早强型水泥料；
S3：将S2中获得的早强型水泥料中加入水，使得水料比为0.15-0.23，之后向其中按照配方重量份加入2复合早强剂和消泡剂，搅拌均匀，得到早强型水泥基灌浆料。
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