CN113213826A - 一种改性地聚合物注浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性地聚合物注浆料及其制备方法，它是由矿渣粉、粉煤灰、混凝土微粉、水玻璃溶液、氢氧化钠、减水剂、膨胀剂、缓凝剂、消泡剂、防水剂按照一定比例制备成地聚合物注浆料。本发明中的地聚合物注浆料以固体废弃物矿渣粉、粉煤灰、混凝土微粉为主要原料，循环利用固废资源的同时降低了成本，该种改性地聚合物注浆料具有流动性好、强度高、收缩小且耐久性能好的特点。

Description

一种改性地聚合物注浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于土木工程材料领域，特别涉及一种高性能环保改性地聚合物注浆料及其制备方法。
背景技术
目前对于处理道路修建后出现基层强度损失的修复手段主要是注浆加固，但当前大多数注浆材料存在用量大、成本高、对资源消耗需求大且不利于环境保护。目前可查资料中的地聚合物注浆料仍存在一定的问题。
中国专利CN109053078A公开了一种地聚合物基注浆用道路快速修补材料，以复合碱激发剂、煅烧偏高岭土、水、减水剂、纳米氧化镁、改性剑麻纤维、纳基膨润土、普通硅酸盐水泥、生石灰和硅丙乳液作为主要原料。该专利所涉及的原料制备工艺较为复杂，例如，偏高岭土需经过高温煅烧、研磨、过筛等工序；改性剑麻纤维需经过溶液浸泡、冲洗、烘干等工序。同时，该专利所涉及的部分原料，成本和碳排放量较高，难以大规模推广使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，该地聚合物注浆料具有流动性好、强度高、收缩性良好和耐久性能优异的特点。
本发明的另一目的在于提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料的制备方法，该方法工艺简单、操作简便、低碳环保。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出的高性能环保改性地聚合物注浆料，其由以下原料制备而成，按重量份数计，原料包括：矿渣粉10～35份，粉煤灰20～50份，混凝土微粉15～25份，水玻璃溶液25～90份，氢氧化钠10～20份，去离子水30～60份，减水剂1～3份，膨胀剂0.5～2份，缓凝剂0.5-1.5份，消泡剂0.2～0.6份，防水剂0.1-0.5份。
进一步地，在本发明较佳实施例中，矿渣粉的28天活性指数不低于95，比表面积为350～700m2/kg。
进一步地，在本发明较佳实施例中，粉煤灰的28天活性指数不低于85，比表面积为450～600m2/kg。
进一步地，在本发明较佳实施例中，混凝土微粉的平均粒径为80μm，比表面积为70m2/kg。
进一步地，在本发明较佳实施例中，水玻璃溶液的波美度为35°Bé，模数为3.0。
进一步地，在本发明较佳实施例中，氢氧化钠为白色半透明片状固体，含量大于等于98％。
进一步地，在本发明较佳实施例中，减水剂为聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂和木质素减水剂中的至少一种。
进一步地，在本发明较佳实施例中，膨胀剂为UEA、HEA、VEA中的至少一种。
进一步地，在本发明较佳实施例中，缓凝剂为磷酸盐和糖类中的至少一种。
进一步地，在本发明较佳实施例中，消泡剂为有机硅类消泡剂。
进一步地，在本发明较佳实施例中，防水剂为硅灰粉末。
本发明一种高性能环保改性地聚合物注浆料的制备方法，包括如下步骤：
1)按重量份将各原料称好，备用；
2)将氢氧化钠按照一定比例加入到水玻璃溶液中，通过搅拌使其充分溶解，得到溶液A，备用；
3)将减水剂、膨胀剂、缓凝剂、消泡剂和防水剂与去离子水混合，得到溶液B；
4)将矿渣粉、粉煤灰和混凝土微粉在混料机中干拌2-3分钟，得到粉料C；
5)将步骤2)和3)中得到的溶液A和B依次缓慢加入到步骤4)得到的粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
本发明提供的高性能环保改性地聚合物注浆料及其制备方法的有益效果是：
1)本发明提供的地聚合物注浆料是一种绿色环保、低碳节能型材料；
2)本发明提供的地聚合物注浆料具有流动性好、强度高、收缩性良好且耐久性能优异的优点；
3)本发明提供的地聚合物注浆料制备工艺简单，原料廉价易得，有利于大规模推广应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂家者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的高性能环保改性地聚合物注浆料及其制备方法进行具体说明。
本发明实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其由以下材料制备而成，按重量份数计，原料包括：矿渣粉10～35份，粉煤灰20～50份，混凝土微粉15～25份，水玻璃溶液25～90份，氢氧化钠10～20份，去离子水30～60份，减水剂1～3份，膨胀剂0.5～2份，缓凝剂0.5-1.5份，消泡剂0.2～0.6份，防水剂0.1-0.5份。
其中，矿渣粉的28天活性指数不低于95，比表面积为350～700m2/kg；粉煤灰的28天活性指数不低于85，比表面积为450～600m2/kg；混凝土微粉的平均粒径为80μm，比表面积为70m2/kg；水玻璃溶液的波美度为35°Bé，模数为3.0；氢氧化钠为白色半透明片状固体，含量大于等于98％；减水剂为聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂和木质素减水剂中的至少一种；膨胀剂为UEA、HEA、VEA中的至少一种；缓凝剂为磷酸盐和糖类中的至少一种；消泡剂为有机硅类消泡剂；防水剂为硅灰粉末。本发明所涉及的矿渣粉、粉煤灰由浙江水石新材料有限公司提供，混凝土微粉由南通永诚惠海建设工程有限公司提供，减水剂、膨胀剂、缓凝剂、消泡剂、防水剂剂由巩义市元亨净水材料厂提供，水玻璃溶液由宜兴市建东环保材料有限公司提供，氢氧化钠由沧州捷丰化工产品有限公司提供。
本发明实施例提供的高性能环保改性地聚合物注浆料选用矿渣粉、粉煤灰、混凝土微粉作为胶结料，掺加减水剂、膨胀剂、缓凝剂、消泡剂和防水剂，在碱激发剂的作用下制备出流动性好、强度高、收缩性良好且耐久性能优异的高性能环保改性地聚合物注浆料。
本发明实施例提供的一种高性能环保改性地聚合物注浆料的制备方法操作简单，能够充分利用原料的特点，制备性能优异的地聚合物注浆料。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步地详细描述。
实施例1
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S101、备料：准备10份矿渣粉、45份粉煤灰、25份混凝土微粉、50份水玻璃溶液、10份氢氧化钠、40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S102、制备溶液：将50水玻璃溶液和10份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S103、混料：将10份矿渣粉、45份粉煤灰、25份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S104、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
实施例2
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S201、备料：准备35份矿渣粉、30份粉煤灰、15份混凝土微粉、50份水玻璃溶液、10份氢氧化钠、40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S202、制备溶液：将50水玻璃溶液和10份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S203、混料：将35份矿渣粉、30份粉煤灰、15份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S204、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
实施例3
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S301、备料：准备35份矿渣粉、20份粉煤灰、25份混凝土微粉、50份水玻璃溶液、10份氢氧化钠、40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S302、制备溶液：将50水玻璃溶液和10份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S303、混料：将35份矿渣粉、20份粉煤灰、25份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S304、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
实施例4
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S401、备料：准备15份矿渣粉、50份粉煤灰、15份混凝土微粉、50份水玻璃溶液、10份氢氧化钠、40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S402、制备溶液：将50水玻璃溶液和10份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将40份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S403、混料：将15份矿渣粉、50份粉煤灰、15份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S404、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
实施例5
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S501、备料：准备10份矿渣粉、45份粉煤灰、25份混凝土微粉、45份水玻璃溶液、12份氢氧化钠、43份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S502、制备溶液：将45水玻璃溶液和12份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将43份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S503、混料：将10份矿渣粉、45份粉煤灰、15份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S504、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
实施例6
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S601、备料：准备35份矿渣粉、30份粉煤灰、15份混凝土微粉、45份水玻璃溶液、12份氢氧化钠、43份去离子水、1.2份减水剂、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S602、制备溶液：将45水玻璃溶液和12份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将43份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S603、混料：将35份矿渣粉、30份粉煤灰、15份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S604、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
实施例7
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S701、备料：准备35份矿渣粉、20份粉煤灰、25份混凝土微粉、45份水玻璃溶液、12份氢氧化钠、43份去离子水、1.2份减水剂、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S702、制备溶液：将45水玻璃溶液和12份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将43份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S703、混料：将35份矿渣粉200份粉煤灰、25份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S704、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
实施例8
本实施例提供一种高性能环保改性地聚合物注浆料，其制备步骤如下：
S801、备料：准备15份矿渣粉、50份粉煤灰、15份混凝土微粉、45份水玻璃溶液、12份氢氧化钠、43份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂。
S802、制备溶液：将45水玻璃溶液和12份氢氧化钠充分混合溶解，制得溶液A；将43份去离子水、1.2份减水剂、0.8份膨胀剂、1.0份缓凝剂、0.3份消泡剂和0.2份防水剂充分混合，制得溶液B。
S803、混料：将15份矿渣粉、50份粉煤灰、15份混凝土微粉在混料机中充分混合，干拌2-3分钟，制得粉料C。
S804、制备改性地聚合物注浆料：将溶液A和溶液B依次缓慢加入到粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即可制得高性能环保改性地聚合物注浆料。
各实施例原料配比如表1所示。
对本发明提供的高性能环保改性地聚合物注浆料进行性能检测，检测结果如下表2和表3所示；检测方法参照GB/T 50448～2015水泥基灌浆材料应用技术规范、SZ-G-B04-2007公路路基与基层地聚合物注浆加固技术规程。
表1
Figure BDA0003060725940000061
Figure BDA0003060725940000071
表2
Figure BDA0003060725940000072
表3
Figure BDA0003060725940000073
从表2和表3可以看出，该种高性能环保改性地聚合物注浆料的强度高、流动性好、收缩性良好且耐久性能优异，从数据分析完全符合加固用注浆料的标准。该种高性能环保改性地聚合物注浆料的推广，可以充分将固体废弃物资源化并在提升路面使用寿命方面起到积极的作用。
因此将矿渣粉、粉煤灰和混凝土微粉等固体废弃物作为制备绿色环保地聚合物注浆料的主要原料用于路面病害处治。该种注浆料的流动性好，强度高，对于路面基层病害处治具有独特的优势；该种注浆料收缩良好，耐久性能优异且对交通影响较小。
以上描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种改性地聚合物注浆料，其特征在于，其由以下原料制备而成，按重量份数计，原料包括：矿渣粉10~35份，粉煤灰20~50份，混凝土微粉15~25份，水玻璃溶液25~90份，氢氧化钠10~20份，去离子水30~60份，减水剂1~3份，膨胀剂0.5~2份，缓凝剂0.5-1.5份，消泡剂0.2~0.6份，防水剂0.1-0.5份。
2.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，矿渣粉的28天活性指数不低于95，比表面积为350~700m2/kg。
3.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，粉煤灰的28天活性指数不低于85，比表面积为450~600m2/kg。
4.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，混凝土微粉的平均粒径为80μm，比表面积为70m2/kg。
5.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，水玻璃溶液的波美度为35°Bé，模数为3.0。
6.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，减水剂为聚羧酸减水剂、萘系高效减水剂和木质素减水剂中的至少一种。
7.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，膨胀剂为UEA、HEA、VEA中的至少一种。
8.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，缓凝剂为磷酸盐和糖类中的至少一种。
9.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料，其特征在于，消泡剂为有机硅类消泡剂；防水剂为硅灰粉末。
10.如权利要求1所述的改性地聚合物注浆料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
按重量份将各原料称好；
将氢氧化钠按照一定比例加入到水玻璃溶液中，通过搅拌使其充分溶解，得到溶液A；
将减水剂、膨胀剂、缓凝剂、消泡剂和防水剂与去离子水混合，得到溶液B；
将矿渣粉、粉煤灰和混凝土微粉在混料机中干拌2-3分钟，得到粉料C；
将步骤2）和3）中得到的溶液A和B依次缓慢加入到步骤4）得到的粉料C中，快速搅拌3-5分钟，即得改性地聚合物注浆料。
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