CN113816688B - 一种封锚砂浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种封锚砂浆及其制备方法,所述封锚砂浆包括以下重量份的原料:水泥40.0‑50.0份,细骨料30.0‑40.0份,碳纳米管改性矿物掺合料4.0‑10.0份,减水剂1.0‑3.0份,粘度改性剂0.5‑1.0份,缓凝剂0‑1.5份,早强促凝剂0‑1.0份,减缩剂1.0‑2.0份,单组份水固化聚氨酯防水涂料8.0‑11.0份,水5.0‑12.0份;本发明提供的封锚砂浆和易性好,强度高,密实性好,防水抗渗性优良,与锚孔粘结性好,有适当韧性,待轨道板锚穴化学形变时仍可紧密粘结,加入了碳纳米管改性掺合料可以对锚穴内的钢筋起到阴极保护作用,抗腐蚀性更加优良,同时其挤出性好,易于施工收面。

Description

一种封锚砂浆及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑工程技术领域,涉及一种封锚砂浆及其制备方法,具体涉及一种在预应力轨道板和预应力轨枕制造过程中对预应力钢筋锚穴进行封锚的封锚砂浆及其制备方法。
背景技术
近年来,高速铁路大力发展以混凝土或沥青混合材料为主要材料的新型无砟轨道以取代传统的有砟道床。无砟轨道因其具有整体性强、稳定性好、使用寿命长、噪音低、粉尘小、美化环境、好维护等优点慢慢取代了有砟轨道床,在高速铁路上得到了广泛的应用。
在无砟预应力轨道或预应力轨枕的施工过程中,需要用封锚砂浆对预应力钢筋锚穴进行封锚,封锚砂浆质量直接影响轨道板和轨枕的耐久性,如果封锚砂浆开裂或因与锚穴周围的混凝土结合不牢而脱落、破碎,会使轨道板预应力筋锈蚀,严重影响其耐久性。
现有技术中多是采用加或不加矿物掺合料来制备砂浆,所加入的也通常是如粉煤灰、矿粉这样的常规矿物掺合料等来制备砂浆,但是这样制备的砂浆的综合性能不理想。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种封锚砂浆及其制备方法,所述封锚砂浆和易性好,强度高,密实性好,抗渗性优良,与锚孔粘结性好,挤出性好,易于施工收面。
本发明采取的技术方案如下:
一种封锚砂浆,包括以下重量份的原料:水泥40.0-50.0份,细骨料30.0-40.0份,碳纳米管改性矿物掺合料4.0-10.0份,减水剂1.0-3.0份,粘度改性剂0.5-1.0份,缓凝剂0-1.5份,早强促凝剂0-1.0份,减缩剂1.0-2.0份,单组份水固化聚氨酯防水涂料8.0-11.0份,水5.0-12.0份。
所述碳纳米管改性矿物掺合料的制备方法包括以下步骤:
(1)将碳纳米管加入到聚乙烯醇水溶液中,超声2.0-2.5h;
(2)向步骤(1)中加入粉煤灰、超细矿粉、硅灰、元明粉和乙酸钙,继续超声1.0-1.5h;
(3)将步骤(2)得到的溶液经喷雾干燥制备成粉末。
所述碳纳米管改性矿物掺合料制备过程中各原料的重量配比为:粉煤灰25-40份,碳纳米管3-5份,超细矿粉45-60份,硅灰5-10份,元明粉3-5份,乙酸钙3-5份,聚乙烯醇水溶液100份;所述聚乙烯醇水溶液的固含量为3-8%。
所述粉煤灰、碳纳米管、超细矿粉、硅灰、元明粉的粒径分别为20-30μm、2-20nm、5-10μm、0.1-0.3μm、50-100μm。
所述水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥中的任意一种或多种。
所述细骨料为河砂、机制砂、石英砂中的任意一种或多种。
所述减水剂为萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、聚羧酸系减水剂中的任意一种或多种。
所述粘度改性剂为纤维素醚、聚丙烯酰胺、木质纤维中的任意一种或多种。
所述缓凝剂为柠檬酸钠、酒石酸钠、硼砂中的任意一种或多种。
所述早强促凝剂为硫酸锂、碳酸锂中的任意一种或多种。
所减缩剂为聚醚系列减缩剂、聚酯系列减缩剂中的任意一种或多种。
所述的封锚砂浆的制备方法为:将配方量的水泥、细骨料、碳纳米管改性矿物掺合料、减水剂、粘度改性剂、缓凝剂、早强促凝剂、减缩剂混合搅拌均匀,再加入单组份水固化聚氨酯、水搅拌混合均匀,即可进行封锚施工。
本发明提供的封锚砂浆中使用了碳纳米管改性矿物掺合料作为原料,其中被改性的矿物掺合料的原料中包括粉煤灰、碳纳米管、超细矿粉、硅灰、元明粉、乙酸钙,利用各种不同粒径的掺合料互相紧密填充的物理效应,达到取长补短的目的,产生活性明显高于各自单掺的“超叠效应”;上述这些原料经碳纳米管改性后,基于碳纳米管良好的力学性能和化学稳定性,矿物掺合料的性能得到了进一步提升,且碳纳米管可以在混凝土中形成微细电容器,捕获移动的电荷,降低封锚砂浆的导电性,进而保护钢筋防止钢筋腐蚀,发挥了碳纳米管增韧增强以及对钢筋阴极保护的作用,。
碳纳米管改性矿物掺合料与配方中各种功能助剂的配合作用,使封锚砂浆的综合性能更加优异。掺加功能助剂将砂浆的施工性、早期及后期强度高、抗渗性、耐久性、粘结性完美结合在一起,例如:掺加减水剂可以使封锚砂浆在低水料比的情况下具体优良的挤出性,同时增加砂浆强度性能;粘度改性剂可以使砂浆具有适宜加工的粘度,缓凝剂、早强促凝剂可以使封锚砂浆有适宜的可施工时间,不会过早凝结硬化失去流动性,或由于凝结过慢以至早期强度低于要求值。
本发明提供的封锚砂浆的原料中使用了单组份水固化聚氨酯防水涂料,聚氨酯材料具有优良的耐磨性、防水性、耐腐蚀性以及良好的韧性和粘接性,单组份水固化聚氨酯材料防水涂料与水发生交联固化反应的同时可以与水泥砂浆形成一个整体,同时其优良的粘接性使砂浆与锚穴基面粘结紧密,不易脱落;相对于以可分散聚合物乳液作为原料的封锚砂浆,砂浆与锚穴基面粘结紧密性大大提高,因为可分散聚合物乳液在配方体系中只能发挥出其物理粘结性,粘结性相对较差。
通过封锚砂浆配方中各个材料的协同作用,减水剂可以提高砂浆流动性,但是易使粘度过低,导致封锚砂浆封锚后出现流挂现象,而粘度改性剂可以在尽量少降低流动性的同时增加砂浆的粘度,避免流挂,缓凝剂可以减缓砂浆的凝结时间,但易对早期强度造成影响,因此加入早强剂,保证砂浆可施工时间的同时提高早期强度。本发明提供的封锚砂浆和易性好,强度高,密实性好,防水抗渗性优良,与锚孔粘结性好,有适当韧性,待轨道板锚穴化学形变时仍可紧密粘结,加入了碳纳米管改性掺合料在提高砂浆力学性能的同时可以对锚穴内的钢筋起到阴极保护作用,抗腐蚀性更加优良,同时其挤出性好,易于施工收面。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明各实施例及对比例中所使用的单组份水固化聚氨酯防水涂料的型号为HC-21,厂家为广东爱迪斯新型材料科技有限公司
各实施例及对比例中的封锚砂浆包括如表1所示的重量份的原料,原料中的碳纳米管改性矿物掺合料的原料及重量百分比如表2所示。
表1各实施例及对比例中的封锚砂浆的原料及重量份
Figure BDA0003308399100000041
Figure BDA0003308399100000051
表中:矿物掺合料由以下重量份的原料组成:粉煤灰28份,碳纳米管4份,超细矿粉55份,硅灰8份,元明粉5份,乙酸钙4份,固含量为5%的聚乙烯醇水溶液100份;丙烯酸乳液的固含量为60%。
表2各实施例中的碳纳米管改性矿物掺合料的原料及其重量份
实施例1 实施例2 实施例3
粉煤灰 28 38 40
碳纳米管 4 5 5
超细矿粉 55 42 58
硅灰 8 6 5
元明粉 5 4 3
乙酸钙 4 3 5
固含量为5%的聚乙烯醇水溶液 100 100 100
各实施例中的碳纳米管改性矿物掺合料的制备方法包括以下步骤:
(1)将配方量的碳纳米管加入到配方量的聚乙烯醇水溶液中,超声2.0h;
(2)向步骤(1)中加入配方量的粉煤灰、超细矿粉、硅灰、元明粉和乙酸钙,继续超声1.0h;
(3)将步骤(2)得到的溶液经喷雾干燥制备成粉末。
各实施例及对比例中的封锚砂浆的制备方法为:将除单组份水固化聚氨酯防水涂料或丙烯酸乳液与水以外的配方量的各原料置于搅拌机内180r/min搅拌60s,将配方量的单组份水固化聚氨酯防水涂料或丙烯酸乳液及水搅拌均匀后,缓慢加入搅拌机内,180r/min搅拌3-4min,直至搅拌均匀。
各实施例及对比例制备的封锚砂浆性能依据Q/CR567-2017《高速铁路CRTS型板式无砟轨道先张法预应力混凝土轨道板》中规定的检测方法检测,采用加速腐蚀测试(GM9540P)测定封锚砂浆耐腐蚀性,检测结果如表3所示:
表3各实施例及对比例制备的封锚砂浆性能
Figure BDA0003308399100000061
从以上数据可以看出:实施例1-3相对于对比例1-4有更好的施工性能,抗压强度、粘结强度和耐腐蚀性能。本发明提供的一种封锚砂浆中各组分通过协同作用使封锚砂浆兼具良好的施工性和优异的力学性能,其和易性好,强度高,密实性好,防水抗渗性优良,与锚孔粘结性好,有适当韧性,待轨道板锚穴化学形变时仍可紧密粘结,加入了碳纳米管改性掺合料可以对锚穴内的钢筋起到阴极保护作用,抗腐蚀性更加优良,同时其挤出性好,易于施工收面。
上述参照实施例对一种封锚砂浆及其制备方法进行的详细描述,是说明性的而不是限定性的,可按照所限定范围列举出若干个实施例,因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改,应属本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种封锚砂浆,其特征在于,包括以下重量份的原料:水泥40.0-50.0份,细骨料30.0-40.0份,碳纳米管改性矿物掺合料4.0-10.0份,减水剂1.0-3.0份,粘度改性剂0.5-1.0份,缓凝剂0-1.5份,早强促凝剂0-1.0份,减缩剂1.0-2.0份,单组份水固化聚氨酯防水涂料8.0-11.0份,水5.0-12.0份;
所述碳纳米管改性矿物掺合料的制备方法包括以下步骤:
(1)将碳纳米管加入到聚乙烯醇水溶液中,超声2.0-2.5h;
(2)向步骤(1)中加入粉煤灰、超细矿粉、硅灰、元明粉和乙酸钙,继续超声1.0-1.5h;
(3)将步骤(2)得到的溶液经喷雾干燥制备成粉末。
2.根据权利要求1所述的封锚砂浆,其特征在于,所述碳纳米管改性矿物掺合料制备过程中各原料的重量配比为:粉煤灰25-40份,碳纳米管3-5份,超细矿粉45-60份,硅灰5-10份,元明粉3-5份,乙酸钙3-5份,聚乙烯醇水溶液100份;所述聚乙烯醇水溶液的固含量为3-8%。
3.根据权利要求1所述的封锚砂浆,其特征在于,所述水泥为普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、快硬硅酸盐水泥中的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的封锚砂浆,其特征在于,所述细骨料为河砂、机制砂、石英砂中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的封锚砂浆,其特征在于,所述减水剂为萘系减水剂、三聚氰胺系减水剂、氨基磺酸盐系减水剂、聚羧酸系减水剂中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的封锚砂浆,其特征在于,所述粘度改性剂为纤维素醚、聚丙烯酰胺、木质纤维中的任意一种或多种。
7.根据权利要求1所述的封锚砂浆,其特征在于,所述缓凝剂为柠檬酸钠、酒石酸钠、硼砂中的任意一种或多种。
8.根据权利要求1所述的封锚砂浆,其特征在于,所述早强促凝剂为硫酸锂、碳酸锂中的任意一种或多种;所减缩剂为聚醚系列减缩剂、聚酯系列减缩剂中的任意一种或多种。
9.如权利要求1-8任意一项所述的封锚砂浆的制备方法,其特征在于,将配方量的水泥、细骨料、碳纳米管改性矿物掺合料、减水剂、粘度改性剂、缓凝剂、早强促凝剂、减缩剂混合搅拌均匀,再加入单组份水固化聚氨酯防水涂料、水搅拌混合均匀。
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