CN113735487A - 一种灌浆剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种灌浆剂，包括如下重量份组分：聚羧酸系减水剂5‑12份；消泡剂0.2‑0.4份；防沉保水剂0‑0.3份；混凝土膨胀剂30‑70份；塑性膨胀剂0.2‑0.6份；硅灰0‑30份；超细石粉10‑50份；粒化高炉矿渣粉0‑20份；粉煤灰0‑20份，采用以下方法制备：1)取石灰石，与石膏、助磨剂混合，经磨粉至比表面积为1000‑1500m2/kg，得到超细石粉，备用，其中，石膏的添加量为0.3％‑0.5％，助磨剂为木质素磺酸钙与硅灰的混合物，木质素磺酸钙和硅灰的质量比为3：47，助磨剂的添加量为0.3％‑0.5％；2)按配比取料，加入到混料设备中混合均匀，经均化处理后得到灌浆剂。本发明灌浆剂用于制备灌浆料，可有效解决预应力孔道灌浆工程普遍存在的流动性不好、流动度损失大、保水性差、易泌水分层、体系收缩较大、抗折强度低等问题。
Description
技术领域
本发明涉及预应力混凝土领域，特别涉及一种灌浆剂及其制备方法。
背景技术
随着预应力混凝土技术的日趋成熟，预应力混凝土结构件在建筑工程、桥梁工程中得到大量的应用。孔道灌浆作为后张法结构施工工艺中一道极为重要的工序，越来越受到学者和工程界人员的关注，孔道灌浆一旦出现质量问题，将严重影响预应力结构件的安全性、耐久性和可靠性。
目前，普遍应用的预应力孔道灌浆所使用的灌浆料一般为纯水泥浆，施工时采用水泥、水、减水剂、膨胀剂等原材料进行现场配制。这种传统的现场配制灌浆料的方法，通常存在各种外加剂兼容性不好、水泥与减水剂的适应性差等问题，造成管道灌浆存在更为严重的质量问题，如：浆体稳定性差、易离析分层、泌水、流动性差、流动度损失大，浆体压浆时易堵管，与预应力筋粘结不牢，浆体硬化后不密实，孔道不饱满等。上述问题不仅影响工程施工进度，还直接影响建筑工程、桥梁工程等的耐久性及安全性。
因此，如何设计一种性能优良的灌浆剂作为灌浆料的添加剂，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的之一是针对现有技术的不足，提供一种灌浆剂，用于制备灌浆料，可有效解决预应力孔道灌浆工程普遍存在的流动性不好、流动度损失大、保水性差、易泌水分层、体系收缩较大、抗折强度低等问题，可有效改善浆体的流动性、保水性、粘聚性，提高浆体的密实性、充盈性，减小浆体在塑性阶段的收缩和浆体硬化后的收缩，提高浆体硬化后的抗折、抗压强度，提高浆体的耐久性。
本发明的目的之二是提供上述灌浆剂的制备方法，其工艺简单，制备得到的灌浆剂尤其适用于制备公路工程预应力孔道灌浆料。
实现本发明目的之一的技术方案是：一种灌浆剂，包括如下重量份组分：
聚羧酸系减水剂5-12份；
消泡剂0.2-0.4份；
防沉保水剂0-0.3份；
混凝土膨胀剂30-70份；
塑性膨胀剂0.2-0.6份；
硅灰0-30份；
超细石粉10-50份；
粒化高炉矿渣粉0-20份；
粉煤灰0-20份。
优选的，上述灌浆剂包括如下重量份组分：
聚羧酸系减水剂6-11份；
消泡剂0.3份；
防沉保水剂0.1-0.2份；
混凝土膨胀剂40-60份；
塑性膨胀剂0.2-0.4份；
硅灰10-30份；
超细石粉10-30份；
粒化高炉矿渣粉5-10份；
粉煤灰5-10份。
进一步的，所述聚羧酸系减水剂的减水率大于30％，所述消泡剂为固体聚醚类消泡剂，优选为改性聚醚类高效能粉体消泡剂。
进一步的，所述防沉保水剂为甲基纤维素醚和/或羟丙基甲基甲基纤维素醚，粘度为50000-100000mPa·s，所述混凝土膨胀剂为标准Ⅱ型氧化钙膨胀剂或氧化钙-硫铝酸钙膨胀剂。
进一步的，所述硅灰为冶炼硅铁合金或工业硅时经烟道排出收集得到的粉尘，所述超细石粉为石灰石粉磨至比表面积为1000-1500m2/kg的粉体材料，所述粉煤灰为无烟煤或烟煤经煅烧后收集得到粉煤灰。
进一步的，所述粒化高炉矿渣粉为高炉矿渣经磨制为S95或S105级得到。
进一步的，高炉矿渣混合有石膏，石膏的添加量为0.3％-0.5％。
本发明的目的之二是提供上述灌浆剂的制备方法，包括如下步骤：
1)取石灰石，与石膏、助磨剂混合，经磨粉至比表面积为1000-1500m2/kg，得到超细石粉，备用，其中，石膏的添加量为0.3％-0.5％，助磨剂为木质素磺酸钙与硅灰的混合物，木质素磺酸钙和硅灰的质量比为3：47，助磨剂的添加量为0.3％-0.5％；
2)按上述各组分配比取料，加入到混料设备中混合均匀，经均化处理后得到灌浆剂。
本发明还请求保护了上述灌浆剂在用于制备灌浆料中的用途，其中，灌浆剂的添加量为10-12％。
采用上述技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的灌浆剂，经科学合理配方设计，尤其是针对公路工程预应力孔道灌浆工程，新拌浆体流动性好，不泌水，不离析分层，流动度损失小，30min流动度可达20s以内，60min流动度可达25s以内，在施工过程中始终保持良好的工作性和均质性。避免了传统灌浆料普遍存在的流动性不好、流动度损失大、保水性差、易泌水分层、体系收缩较大、抗折强度低等问题，具有较好的流动性、保水性、粘聚性，浆体的密实性、充盈度好，且浆体在塑性阶段的收缩和浆体硬化后的收缩率小，可有效提高浆体硬化后的抗折、抗压强度，3d、7d、28d抗折强度分别可达8MPa、10MPa、12MPa以上，3d、7d、28d抗压强度分别可达40MPa、50MPa、60MPa以上，提高公路工程的耐久性。
2、本发明提供的灌浆剂，其中的聚羧酸系减水剂用于改善浆体流动性，若含量过低，会出现浆体流速慢、流动性差、流动度损失大灯问题，若含量过高，会出现浆体泌水、分层等问题；消泡剂用于控制浆体含气量，提高浆体密实性，若含量过低，会出现浆体含气量偏高、抗压强度偏低等问题，若含量过高，会出现浆体流速慢、流动性差、流动度损失大等问题；防沉保水剂用于避免浆体出现分层、沉缩、泌水等问题，若含量过低，会出现浆体泌水、分层、泌水率指标不合格等问题，若含量过高，会出现浆体流速慢、流动性差、流动度损失大等问题，通过控制防沉保水剂的粘度为50000～100000mPa·s，能有效控制浆体的压力泌水率；塑性膨胀剂在碱性环境下形成均匀致密的微小气孔，使体系在塑性阶段产生微膨胀，有效解决浆体在塑性阶段的收缩问题，提高浆体的充盈度，若含量过低，会出现压浆料的自由膨胀率偏低或不合格，若含量过高，会出现浆体流速慢、流动性差、流动度损失大等问题；混凝土膨胀剂用于使浆体在硬化后快速产生微膨胀，补偿收缩，有效解决浆体在硬化后的早期自收缩和化学收缩等问题，且对养护条件的依赖性较小，若含量过低，会出现压浆料的限制膨胀率为偏低或不合格、收缩大且易开裂等问题，若含量过高，会出现压浆料的抗压强度偏低或不合格、限制膨胀率过高甚至导致膨胀开裂等问题；硅灰主要是以冶炼硅铁合金或工业硅时经烟道排出收集得到的粉尘，以无定形二氧化硅为主要成分的粉体材料，用于改善浆体的保水性、密实性，提高浆体硬化后的早期和晚期的抗折、抗压强度，若含量过低，会出现浆体泌水、分层、抗压强度偏低或不合格等问题，若含量过高，会出现浆体流速慢、流动性差、流动度损失大等问题；超细石粉用于改善浆体的流动性和保水性，若含量过低，会出现浆体泌水、流速慢、流动性差、流动度损失大等问题，若含量过高，会出现抗压强度偏低或不合格等问题，通过控制超细石粉的比表面积为1000～1500m2/kg，能有效提高浆体的流速、减少流动度损失；粉煤灰是由无烟煤或烟煤煅烧收集的粉煤灰，用于提高浆体的耐久性，若含量过低，会出现压浆料后期强度增长较小，若含量过高，会出现压浆料抗压强度偏低或不合格等问题；粒化高炉矿渣粉用于改善浆体的流动性，提高浆体的耐久性，若含量过低，会出现压浆料后期强度增长较小，若含量过高，会出现压浆料抗压强度偏低或不合格等问题，通过限定等级为S95或S105，能保证粒化高炉矿渣粉对浆体流动度损失无影响，不降低灌浆料的抗压强度。
3、本发明提供的灌浆剂，在灌浆时对预应力筋的包裹作用强，可有效保证制备得到的预应力结构件的安全性、耐久性和可靠性。
4、本发明提供的灌浆剂用于制备灌浆料的添加量为10-12％，若添加量过高，或出现浆体泌水、分层等问题，若添加量过低，或出现浆体流速慢、流动性差、流动度损失大、无法进行灌浆施工等问题。
本发明中，重量份为g、kg或t。
下面结合具体实施例作进一步的说明。
具体实施方式
本发明中，聚羧酸系减水剂为外购的山东日照广信建材有限公司的白色粉末状减水型聚羧酸系减水剂，其转化率92.6％，分子量3.6万，含水率2％，减水率38％；消泡剂为外购的苏州市兴邦化学外加剂有限公司的白色粉末状的改性聚醚类高效能粉体消泡剂(A-406)，细度3％(0.315mm筛余)，含水率6.6％；防沉保水剂为外购的山东戈麦斯化工有限公司的白色粉末状的羟丙基甲基甲基纤维素醚(HPMC)，粘度为50000mPa·s，细度6％(0.212mm筛余)，pH值5；混凝土膨胀剂为重庆三圣实业股份有限公司的灰白色粉末状的Ⅱ型氧化钙膨胀剂，比表面积280m2/kg，水中7d限制膨胀率0.056％，28d抗压强度47.8MPa；塑性膨胀剂为外购的西安市开启建材有限公司的黄色粉末状的塑性膨胀剂，含水率0.2％，3h自由膨胀率0.7％；硅灰为外购的重庆矽微特建筑材料有限公司的混凝土用硅灰，含水率1.7％，比表面积19900m2/kg，7d活性指数110％；粉煤灰为外购的重庆珞璜电厂的F类Ⅱ级粉煤灰，细度6.8％(0.045mm筛余)，含水量0.2％，强度活性指数75％；超细石粉为自制，取石灰石，与石膏、助磨剂混合，经粉磨至比表面积为1000-1500m2/kg，得到超细石粉，其中，石膏的添加量为石膏的添加量为0.3％-0.5％，助磨剂为木质素磺酸钙与硅灰的混合物，其中木质素磺酸钙6份，硅灰94份，助磨剂的添加量为0.3％-0.5％，自制的超细石粉的比表面积为1340m2/kg，含水率0.3％，碳酸钙含量87％，28d抗压强度比75％。
实施例1
一种灌浆剂，包括如下重量份组分：聚羧酸系减水剂6份；消泡剂0.3份；防沉保水剂0.2份；混凝土膨胀剂40份；塑性膨胀剂0.3份；硅灰20份；超细石粉20份；矿渣粉7份；粉煤灰6.2份。
将上述材料加入到混料设备中混合均匀，经均化处理后得到灌浆剂。
灌浆剂用于制备灌浆料的添加量为10％，试验所选用的硅酸盐水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，按JTG/T 3650-2020《公路桥梁施工技术规范》标准进行检测，水胶比为0.28，检测数据如下：
实施例2
一种灌浆剂，包括如下重量份组分：聚羧酸系减水剂9份；消泡剂0.3份；防沉保水剂0.1份；混凝土膨胀剂45份；塑性膨胀剂0.3份；硅灰10份；超细石粉20份；矿渣粉8份；粉煤灰7.3份。
将上述材料加入到混料设备中混合均匀，经均化处理后得到灌浆剂。
灌浆剂用于制备灌浆料的添加量为10％，试验所选用的硅酸盐水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，按JTG/T 3650-2020《公路桥梁施工技术规范》标准进行检测，水胶比为0.26，检测数据如下：
实施例3
一种灌浆剂，包括如下重量份组分：聚羧酸系减水剂11份；消泡剂0.3份；混凝土膨胀剂50份；塑性膨胀剂0.4份；超细石粉30份；矿渣粉4份；粉煤灰4.3份。
将上述材料加入到混料设备中混合均匀，经均化处理后得到灌浆剂。
灌浆剂用于制备灌浆料的添加量为10％，试验所选用的硅酸盐水泥为42.5级普通硅酸盐水泥，按JTG/T 3650-2020《公路桥梁施工技术规范》标准进行检测，水胶比为0.24，检测数据如下：
可见，本发明申请的产品符合行业标准。
Claims (9)
1.一种灌浆剂，其特征在于，包括如下重量份组分：
聚羧酸系减水剂 5-12份；
消泡剂 0.2-0.4份；
防沉保水剂 0-0.3份；
混凝土膨胀剂 30-70份；
塑性膨胀剂 0.2-0.6份；
硅灰 0-30份；
超细石粉 10-50份；
粒化高炉矿渣粉 0-20份；
粉煤灰 0-20份。
2.根据权利要求1所述的灌浆剂，其特征在于，包括如下重量份组分：
聚羧酸系减水剂 6-11份；
消泡剂 0.3份；
防沉保水剂 0.1-0.2份；
混凝土膨胀剂 40-60份；
塑性膨胀剂 0.2-0.4份；
硅灰 10-30份；
超细石粉 10-30份；
粒化高炉矿渣粉 5-10份；
粉煤灰 5-10份。
3.根据权利要求1或2所述的灌浆剂，其特征在于，所述聚羧酸系减水剂的减水率大于30％，所述消泡剂为固体聚醚类消泡剂，优选为改性聚醚类高效能粉体消泡剂。
4.根据权利要求1或2所述的灌浆剂，其特征在于，所述防沉保水剂为甲基纤维素醚和/或羟丙基甲基甲基纤维素醚，粘度为50000-100000mPa·s，所述混凝土膨胀剂为标准Ⅱ型氧化钙膨胀剂或氧化钙-硫铝酸钙膨胀剂。
5.根据权利要求1或2所述的灌浆剂，其特征在于，所述硅灰为冶炼硅铁合金或工业硅时经烟道排出收集得到的粉尘，所述超细石粉为石灰石粉磨至比表面积为1000-1500m2/kg的粉体材料，所述粉煤灰为无烟煤或烟煤经煅烧后收集得到粉煤灰。
6.根据权利要求1或2所述的灌浆剂，其特征在于，所述粒化高炉矿渣粉为高炉矿渣经磨制为S95或S105级得到。
7.根据权利要求6所述的灌浆剂，其特征在于，高炉矿渣混合有石膏，石膏的添加量为0.3％-0.5％。
8.权利要求1或2所述灌浆剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)取石灰石，与石膏、助磨剂混合，经磨粉至比表面积为1000-1500m2/kg，得到超细石粉，备用，其中，石膏的添加量为0.3％-0.5％，助磨剂为木质素磺酸钙与硅灰的混合物，木质素磺酸钙和硅灰的质量比为3：47，助磨剂的添加量为0.3％-0.5％；
2)按权利要求1或2各组分配比取料，加入到混料设备中混合均匀，经均化处理后得到灌浆剂。
9.权利要求1-8任一灌浆剂在用于制备灌浆料中的用途，灌浆剂的添加量为10-12％。
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