CN111807770A - 生态水泥高强灌浆料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种生态水泥高强灌浆料及制备方法，具有较大的流动性，施工性好，能够自留找平，可操作时间长，且完工后表面光滑平整。生态水泥高强灌浆料，包括胶凝材料、骨料和外加剂；胶凝材料包含以下原料矿渣粉，脱硫石膏，碱性激发剂；骨料包含以下重量份数原料：20‑40目石英砂：250‑300份40‑70目烘干砂：100‑150份70‑120目烘干砂：100‑150份外加剂包含以下重量份数原料：减水剂：1‑2份缓凝剂：0.1‑0.6份塑性膨胀剂：0.1‑0.3份消泡剂：0.1‑0.3份。

Description

生态水泥高强灌浆料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种生态水泥高强灌浆料及制备方法，适用于建筑加固改造工程，高精度设备基础及工程抢修施工，属于建筑材料技术领域。
背景技术
建筑结构加固工程、抢修工程及高精度设备基础施工往往要求强度高，工期短，材料工作性好等特点。因此研发一种抗压强度高、流动性好、微膨胀的灌浆料尤为必要。
专利1(公开号：CN107445542A)中公布了一种水泥基高强灌浆料的制备方法，使用普通硅酸盐水泥、细砂、矿粉、偏高岭土、膨胀剂、消泡剂、减水剂、塑形膨胀剂制备了一种可以应用在装配式建筑施工的高强灌浆料。灌浆料强度、流动度、泌水率、膨胀率都符合标准要求。
专利2(公开号：CN109574605A)中公布了一种装配式建筑用的超高强灌浆料的制备方法。使用普通硅酸盐水泥、特种水泥、砂、减水剂、聚醚伴侣、增稠保水剂、早强剂、消泡剂、缓凝剂、膨胀剂、抗裂剂制备了超高强度，施工性能优异的灌浆料。
上述技术的不足之处在于：制备灌浆料的胶凝材料主要以普通硅酸盐水泥或者特种水泥为主，通过水泥水化为灌浆料提供强度支持，忽略了矿物掺合料的潜在活性。水泥生产过程中消耗大量能源和非可再生资源，同时生成的二氧化碳具有一定温室效应，不符合国家可持续发展战略要求。灌浆料在制备过程中为了提高早期强度添加一定掺量早强剂，不仅增加了生产成本，同时对后期强度也有一定影响。
发明内容
本发明目的是提供了一种生态水泥高强灌浆料及制备方法，具有较大的流动性，施工性好，能够自留找平，可操作时间长，且完工后表面光滑平整，克服传统砂浆所产生的不平整、开裂、剥落、起粉等缺点。生产的灌浆料对钢筋无锈蚀，耐久坚固，并且固化后耐油污及其他酸碱腐蚀。。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种生态水泥高强灌浆料，其特征在于：包括胶凝材料、骨料和外加剂(1-2：1-2：0.004-0.01)；
胶凝材料包含以下重量份数原料
矿渣粉：300-400
脱硫石膏：50-100
碱性激发剂：50-100
骨料包含以下重量份数原料：
20-40目石英砂：250-300份
40-70目烘干砂：100-150份
70-120目烘干砂：100-150份
外加剂包含以下重量份数原料：
减水剂：1-2份
缓凝剂：0.1-0.6份
塑性膨胀剂：0.1-0.3份
消泡剂：0.1-0.3份。
所述生态水泥高强灌浆料优选方案，碱性激发剂包括甲基硅酸钠、甲基三甲氧硅烷、氢氧化钠中的一种或几种。。
所述生态水泥高强灌浆料优选方案，
阳离子两性型聚羧酸减水剂
聚丙烯酸酯类缓凝剂
塑性膨胀剂
有机硅类消泡剂
一种生态水泥高强灌浆料制备方法，包括以下步骤：
(a)将脱硫石膏烘干，碾细装入防潮袋备用；
(b)配制胶凝材料：称量矿渣粉、脱硫石膏、碱性激发剂；
(c)称取规定质量的骨料和外加剂；
(d)将胶凝材料、骨料和外加剂混合均匀，倒入标准胶砂搅拌机，加入规定质量的水(材料总量的12％)，在140±5r/min转速搅拌60s，在280±10r/min转速下搅拌30s，静置90s将锅壁上材料用铲子铲到锅中，然后再在280±10r/min转速下搅拌60s；
(e)使用标准砂浆试模，测量灌浆料初始、30min、60min流动度。；
(f)将搅拌均匀的灌浆料装入40*40*160均匀涂有黄油的标准三联试模，振捣均匀，并抹平；
(g)在室温下放置24h拆模，放入标准恒温养护箱，分别养护至3d、7d、28d，测试抗折强度和抗压强度；
(h)按照标准试验方法测试标准试块的膨胀率。
本发明的原理如下：矿渣粉是用水淬高炉矿渣，经过破碎、粉磨得到的矿物掺合料。具有较高活性，能通过火山灰作用，提高混凝土的各龄期抗压强度。矿渣粉水化热低，能够抑制碱骨料反应，具有较高的应用前景。脱硫石膏是回收燃煤(油)烟气中的SO2得到的工业副产品，主要成分是CaSO4·2H2O。通过使用脱硫石膏及碱性激发剂激发矿渣粉的活性，促进矿渣粉的水化反应进程，协同粉煤灰的火山灰效应，制备流动性能优异，浆体稳定，充盈度好，凝结时间可调，微膨胀，强度高的公路灌浆料。
本发明的优点在于：矿渣粉炼铁过程中产生的副产物，主要成分以硅铝酸钙为主，生产过程中经过高温和水淬成粒，干燥粉磨，具有较高潜在活性，能通过碱性激发剂激发其活性，进行火山灰反应，提高灌浆料的各龄期抗压强度。矿渣粉细度高，能够填充孔隙，提高密实度，水化热低，碱性激发剂可以防止钢筋锈蚀，耐久性较好。使用矿渣粉制备生态水泥，生产过程不需要进过煅烧，不会产生温室气体，不消耗能源，具有较高的环境价值。
具体实施方式
实施例1
一种生态水泥高强灌浆料制备方法，包括以下步骤：
(1)按照表1配比准确称量规定量的胶凝材料、骨料和外加剂；
(2)将胶凝材料、骨料和外加剂混合均匀，倒入标准胶砂搅拌机，加入规定质量的水(材料总量的12％)，在140±5r/min转速搅拌60s，在280±10r/min转速下搅拌30s，静置90s将锅壁上材料用铲子铲到锅中，然后再在280±10r/min转速下搅拌60s；
(3)使用灌浆料流锥漏斗，测量灌浆料初始、30min、60min流动度，将搅拌均匀的灌浆料装入40*40*160均匀涂有黄油的标准三联试模，振捣均匀，并抹平；
(4)室温下放置24h拆模，放入标准恒温养护箱，分别养护至3d、7d、28d，测试抗折强度和抗压强度。灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果如表2。
表1灌浆料试验配比
Figure BDA0002580583490000041
Figure BDA0002580583490000051
如表2灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果。
Figure BDA0002580583490000052
实施例2
一种生态水泥高强灌浆料制备方法，包括以下步骤：
(1)按照表3配比准确称量规定量的胶凝材料、骨料和外加剂；
(2)将胶凝材料、骨料和外加剂混合均匀，倒入标准胶砂搅拌机，加入规定质量的水(材料总量的12％)，在140±5r/min转速搅拌60s，在280±10r/min转速下搅拌30s，静置90s将锅壁上材料用铲子铲到锅中，然后再在280±10r/min转速下搅拌60s；
(3)使用灌浆料流锥漏斗，测量灌浆料初始、30min、60min流动度，将搅拌均匀的灌浆料装入40*40*160均匀涂有黄油的标准三联试模，振捣均匀，并抹平；
(4)室温下放置24h拆模，放入标准恒温养护箱，分别养护至3d、7d、28d，测试抗折强度和抗压强度。灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果如表4。
表3灌浆料试验配比
Figure BDA0002580583490000061
Figure BDA0002580583490000071
如表4灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果。
Figure BDA0002580583490000072
实施例3
一种生态水泥高强灌浆料制备方法，包括以下步骤：
(1)按照表5配比准确称量规定量的胶凝材料、骨料和外加剂；
(2)将胶凝材料、骨料和外加剂混合均匀，倒入标准胶砂搅拌机，加入规定质量的水(材料总量的12％)，在140±5r/min转速搅拌60s，在280±10r/min转速下搅拌30s，静置90s将锅壁上材料用铲子铲到锅中，然后再在280±10r/min转速下搅拌60s；
(3)使用灌浆料流锥漏斗，测量灌浆料初始、30min、60min流动度，将搅拌均匀的灌浆料装入40*40*160均匀涂有黄油的标准三联试模，振捣均匀，并抹平；
(4)室温下放置24h拆模，放入标准恒温养护箱，分别养护至3d、7d、28d，测试抗折强度和抗压强度。灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果如表6。
表5灌浆料试验配比
Figure BDA0002580583490000081
如表4灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果。
Figure BDA0002580583490000082
Figure BDA0002580583490000091
对比例
一种生态水泥高强灌浆料制备方法，包括以下步骤：
(1)按照表5配比准确称量规定量的胶凝材料、骨料和外加剂，胶凝材料只用P·O42.5硅酸盐水泥，减水剂用普通市售聚羧酸减水剂；
(2)将胶凝材料、骨料和外加剂混合均匀，倒入标准胶砂搅拌机，加入规定质量的水(材料总量的12％)，在140±5r/min转速搅拌60s，在280±10r/min转速下搅拌30s，静置90s将锅壁上材料用铲子铲到锅中，然后再在280±10r/min转速下搅拌60s；
(3)使用灌浆料流锥漏斗，测量灌浆料初始、30min、60min流动度，将搅拌均匀的灌浆料装入40*40*160均匀涂有黄油的标准三联试模，振捣均匀，并抹平；
(4)室温下放置24h拆模，放入标准恒温养护箱，分别养护至3d、7d、28d，测试抗折强度和抗压强度。灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果如表6。从结果可以看出，使用普通硅酸盐水泥制备的灌浆料，流动性较差，强度较低。
表5灌浆料试验配比
Figure BDA0002580583490000092
Figure BDA0002580583490000101
如表6灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率，试验结果。
Figure BDA0002580583490000102
Figure BDA0002580583490000111
通过上述各个例发现，调整生态水泥中各组分的配比，矿渣在激发剂的作用下活性充分激发，形成新型沸石类地质聚合物，强度比水泥基水化产物高，实施例1-2各方面性能均可满足GB/T 50448-2015中灌浆料的要求。实施例3进一步提高碱性激发剂的比例，流动度、抗压强度等优于实施例1-2。因此相同胶凝材料用量的高强灌浆料流动度、抗折强度、抗压强度、膨胀率可以看出实施例明显优于对比例，对比例的流动度、各龄期抗压强度都不能满足标准要求。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种生态水泥高强灌浆料，其特征在于：包括胶凝材料、骨料和外加剂重量比为：1-2：1-2：0.004-0.01；
胶凝材料包含以下重量份数原料
矿渣粉：300-400
脱硫石膏：50-100
碱性激发剂：50-100
骨料包含以下重量份数原料：
20-40目石英砂：250-300份
40-70目烘干砂：100-150份
70-120目烘干砂：100-150份
外加剂包含以下重量份数原料：
减水剂：1-2份
缓凝剂：0.1-0.6份
塑性膨胀剂：0.1-0.3份
消泡剂：0.1-0.3份。
2.根据权利要求1生态水泥高强灌浆料，其特征在于：碱性激发剂包括甲基硅酸钠、甲基三甲氧硅烷、氢氧化钠中的一种或几种。
3.根据权利要求1生态水泥高强灌浆料，其特征在于：
阳离子两性型聚羧酸减水剂
聚丙烯酸酯类缓凝剂
塑性膨胀剂
有机硅类消泡剂。
4.一种生态水泥高强灌浆料制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（a）将脱硫石膏烘干，碾细装入防潮袋备用；
（b）配制胶凝材料：称量矿渣粉、脱硫石膏、碱性激发剂；
（c）称取规定质量的骨料和外加剂；
（d）将胶凝材料、骨料和外加剂混合均匀，倒入标准胶砂搅拌机，加入规定质量的水（材料总量的12%），在140±5r/min转速搅拌60s，在280±10r/min转速下搅拌30s，静置90s将锅壁上材料用铲子铲到锅中，然后再在280±10r/min转速下搅拌60s；
（e）使用标准砂浆试模，测量灌浆料初始、30min、60min流动度；
（f）将搅拌均匀的灌浆料装入40*40*160均匀涂有黄油的标准三联试模，振捣均匀，并抹平；
（g）在室温下放置24h拆模，放入标准恒温养护箱，分别养护至3d、7d、28d，测试抗折强度和抗压强度；
（h）按照标准试验方法测试标准试块的膨胀率。
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