CN101602589A - 后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料及其制备方法 - Google Patents

后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料及其制备方法。该预制材料包括的组分以及各组分在预制材料中的重量百分含量分别为：硅酸盐水泥65～95％、高效减水剂0.01～3％、稳定剂0～1％、缓凝剂0.05～5％、膨胀剂1～20％、阻锈剂0.2～2％、引气剂0.01～1％、矿物材料0～30％。将硅酸盐水泥、高效减水剂、稳定剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂、引气剂和矿物材料按比例混匀即得到后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料。该预制材料与pH值为中性的水按水灰比为0.24～0.32的比例混合搅拌均匀后即可使用，所得到的灌浆料水灰比低，流动性好，不泌水，不分层，可泵送性好，且本预制材料制备方法简单，原料来源广泛。

Description

后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料及其制备方法，属于建设材料领域。
背景技术
伴随我国经济的快速发展，我国公路和铁路建设进入一个迅猛发展的时期。为了保证桥梁的使用寿命，如何使桥梁预应力管道关键灌浆密实，减少预应力损失，并防止钢筋不锈蚀，是一项关键性的技术问题。桥梁后张法预应力管道真空灌浆或压浆施工技术是大型桥梁建设的新技术。在预应力结构中，灌浆质量的好坏直接影响结构的安全性和可靠性。预应力灌浆材料是保护预应力钢筋不锈蚀，保证其与混凝土构件之间应力的有效传递，使后张预应力钢筋与整体结构良好连结成一体的关键性材料，要求其具有以下特征：(1)较好的流动度；(2)泌水率低，不离析，无沉降；(3)适宜的凝结时间；(4)灌浆料在凝固前应具备一定膨胀作用，硬化中期微膨胀作用；(5)具有一定抗折抗压强度；(6)必须具有一定保塑性能。
目前我国对后张法预应力管道真空灌浆或压浆材料需求量较大，专用于预应力管道灌浆的专用产品较少，国产桥梁预应力灌浆材料在性能方面与国外还有一定的差距。主要表现在：(1)新拌浆体流动性不好，可泵送能力差；(2)浆体泌水大，易离析分层，高点处浆体起粉，管道难成饱满状态；(3)硬化后浆体不密实，空隙多，与预应力筋粘结不实。浆体这些质量问题直接影响桥梁等结构的耐久性及安全使用。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，提供一种后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料及其制备方法，该材料在施工现场直接加入水中，充分搅拌后即可使用，所得到的灌浆料具有水灰比低，流动性好，不泌水，不分层，可泵送性好的优点，且本发明预制材料的制备方法简单，原料来源广泛。
实现本发明目的的技术方案是：一种后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，该预制材料包括的组分以及各组分在预制材料中的重量百分含量分别为：硅酸盐水泥65～95％、高效减水剂0.01～3％、稳定剂0～1％、缓凝剂0.05～5％、膨胀剂1～20％、阻锈剂0.2～2％、引气剂0.01～1％、矿物材料0～30％。
所述高效减水剂为萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂或氨基磺酸系高效减水剂中的一种或几种；所述稳定剂为分子量200～100000的聚乙二醇、聚醚多糖、分子量0.5万～1000万的聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或膨润土中的一种或几种。
所述缓凝剂为磷酸盐缓凝剂、偏磷酸盐类缓凝剂、硼砂缓凝剂、氟硅酸钠缓凝剂、羟基羧酸缓凝剂、氨基羧酸及其盐类缓凝剂、柠檬酸及其盐缓凝剂、葡萄糖酸及其盐缓凝剂、水杨酸及其盐缓凝剂、葡萄糖、蔗糖及其衍生物缓凝剂、糖蜜及其衍生物缓凝剂或多元醇类及其盐缓凝剂中的一种或几种。
所述膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂或氧化镁系膨胀剂的一种或几种，且膨胀剂的含碱量小于0.75％、氯离子含量小于0.05％；所述阻锈剂为亚硝酸盐阻锈剂、苯甲酸钠阻锈剂、草酸钠阻锈剂、胺类阻锈剂、醛类阻锈剂、炔醇类阻锈剂、有机磷化合物阻锈剂、有机硫化合物阻锈剂、羧酸及其盐类阻锈剂、磺酸及其盐类阻锈剂或杂环化合物类阻锈剂中的一种或几种。
所述引气剂为松香热聚物引气剂、三萜皂苷引气剂、烷基磺酸钠引气剂、脂肪醇硫酸钠引气剂、皂角引气剂或聚醚引气剂中的一种或几种；所述矿物材料为石英粉、石膏粉、粉煤灰、高炉矿渣、方解石、橄榄石、长石、坡缕石、凹凸棒石、硅灰石、煤矸石、硅灰或高岭土中的一种或几种，矿物材料的粒度为0.05～60μm。
本发明还提供了上述后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料的制备方法：将硅酸盐水泥、高效减水剂、稳定剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂、引气剂和矿物材料混匀即得到后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，所述预制材料中各组分的重量百分含量分别为：硅酸盐水泥65～95％、高效减水剂0.01～3％、稳定剂0～1％、缓凝剂0.05～5％、膨胀剂1～20％、阻锈剂0.2～2％、引气剂0.01～1％、矿物材料0～30％。
所述高效减水剂为萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂或氨基磺酸系高效减水剂中的一种或几种；所述稳定剂为分子量200～100000的聚乙二醇、聚醚多糖、分子量0.5万～1000万的聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或膨润土中的一种或几种。
所述缓凝剂为磷酸盐缓凝剂、偏磷酸盐类缓凝剂、硼砂缓凝剂、氟硅酸钠缓凝剂、羟基羧酸缓凝剂、氨基羧酸及其盐类缓凝剂、柠檬酸及其盐缓凝剂、葡萄糖酸及其盐缓凝剂、水杨酸及其盐缓凝剂、葡萄糖、蔗糖及其衍生物缓凝剂、糖蜜及其衍生物缓凝剂或多元醇类及其盐缓凝剂中的一种或几种。
所述膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂或氧化镁系膨胀剂的一种或几种，且膨胀剂的含碱量小于0.75％、氯离子含量小于0.05％；所述阻锈剂为亚硝酸盐阻锈剂、苯甲酸钠阻锈剂、草酸钠阻锈剂、胺类阻锈剂、醛类阻锈剂、炔醇类阻锈剂、有机磷化合物阻锈剂、有机硫化合物阻锈剂、羧酸及其盐类阻锈剂、磺酸及其盐类阻锈剂或杂环化合物类阻锈剂中的一种或几种。
所述引气剂为松香热聚物引气剂、三萜皂苷引气剂、烷基磺酸钠引气剂、脂肪醇硫酸钠引气剂、皂角引气剂或聚醚引气剂中的一种或几种；所述矿物材料为石英粉、石膏粉、粉煤灰、高炉矿渣、方解石、橄榄石、长石、坡缕石、凹凸棒石、硅灰石、煤矸石、硅灰或高岭土中的一种或几种，矿物材料的粒度为0.05～60μm。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的后张法预应力管道真空灌浆(压浆)预制材料是以水泥为主要凝胶材料，按一定比例掺加适宜矿粉及外加剂配制而成，原材料来源广泛；
2、本发明的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料制备工艺简单，各组分按一定比例混合，搅拌均匀即可，易于实现产业化；
3、本发明的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料在施工现场直接加入水中，充分搅拌后即可使用。灌浆料具有水灰比低，流动性好，不泌水，不分层，微膨胀，体积稳定、可泵送性好、成本低、操作简单的特点。本发明的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料主要用于桥梁等的管道灌浆。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。以下实施例中所用的水泥符合GB175-2007国家标准，所用的水均为pH值呈中性的水，所用的膨胀剂中含碱量小于0.75％、氯离子含量小于0.05％。
实施例1
以下按各组分在预制材料中的重量百分含量计为：
水泥76％                         U型高效膨胀剂8％
硅灰石10％(粒度为0.05～60μm)    高岭土6％(粒度为0.05～60μm)
糖蜜缓凝剂0.4％                  烷基磺酸钠引气剂0.015％
木质素磺酸钙阻锈剂0.5％          三聚氰胺系减水剂0.3％
甲基纤维素0.06％
将以上原料混匀后得到预制材料，然后将预制材料与水按水灰比0.3的比例置于搅拌机内搅拌，搅拌机的转速不低于1000r/min，桨叶的线速度限制在15m/s内，搅拌5min制得灌浆料。
上述灌浆料采用漏斗粘度计测1725mL浆体流出时间。初始流动度18s，30min后流动度20s；3h内不泌水，不离析分层。1天后抗压强度大于15MPa，抗折强度大于4MPa；初凝时间为3h～6h，终凝时间小于18h。
实施例2
以下按各组分在预制材料中的重量百分含量计为：
水泥90％                            硫铝酸盐膨胀剂6％
高炉矿渣2％(粒度为0.05～60μm)      粉煤灰2％(粒度为0.05～60μm)
糖蜜缓凝剂0.4％                     松香热聚物引气剂0.015％
亚硝酸钙阻锈剂2％                   萘系减水剂0.37％
甲基纤维素0.06％
将以上原料混匀后得到预制材料，然后将预制材料与水按水灰比0.32的比例置于搅拌机内搅拌，搅拌机的转速不低于1000r/min，桨叶的线速度限制在15m/s内，搅拌5min制得灌浆料。
上述灌浆料采用漏斗粘度计测1725mL浆体流出时间。初始流动度20s，30min流动度22s；3h内不泌水，不离析分层。
实施例3
以下按各组分在预制材料中的重量百分含量计为：
水泥85％                        明矾石膨胀剂6％
煤矸石4％(粒度为0.05～60μm)    方解石5％(粒度为0.05～60μm)
羟基羧酸及其盐类缓凝剂0.1％     烷基磺酸钠引气剂0.01％
氨基醇阻锈剂0.4％               聚羧酸系减水剂0.4％
聚丙烯酰胺0.03％(分子量0.5万～1000万)
将以上原料混匀后得到预制材料，然后将预制材料与水按水灰比0.26的比例置于搅拌机内搅拌，搅拌机的转速不低于1000r/min，桨叶的线速度限制在15m/s内，搅拌5min制得灌浆料。
上述灌浆料采用漏斗粘度计测1725mL浆体流出时间。初始流动度18s，30min流动度19s；3h内不泌水，不离析分层。
实施例4
以下按各组分在预制材料中的重量百分含量计为：
水泥78％                            明矾石膨胀剂6％
煤矸石6％(粒度为0.05～60μm)        粉煤灰5％(粒度为0.05～60μm)
硅灰5％(粒度为0.05～60μm)          羟基羧酸及盐类缓凝剂3％
烷基磺酸钠引气剂0.5％               草酸钠阻锈剂1.6％
聚羧酸系减水剂0.35％                羟乙基甲基纤维素1％
将以上原料混匀后得到预制材料，然后将预制材料与水按水灰比0.27的比例置于搅拌机内搅拌，搅拌机的转速不低于1000r/min，桨叶的线速度限制在15m/s内，搅拌5min制得灌浆料。
上述灌浆料采用漏斗粘度计测1725mL浆体流出时间。初始流动度17s，30min流动度20s；3h内不泌水，不离析分层。
实施例5
以下按各组分在预制材料中的重量百分含量计为：
水泥77％                            U型明矾石膨胀剂8％
石英粉10％(粒度为0.05～60μm)       粉煤灰5％(粒度为0.05～60μm)
羟基羧酸及其盐类缓凝剂0.3％         羟丙基甲基纤维素0.09％
烷基磺酸钠引气剂0.01％              草酸钠阻锈剂1.6％
聚羧酸系减水剂0.3％
将以上原料混匀后得到预制材料，然后将预制材料与水按水灰比0.29的比例置于搅拌机内搅拌，搅拌机的转速不低于1000r/min，桨叶的线速度限制在15m/s内，搅拌5min制得灌浆料。
上述灌浆料采用漏斗粘度计测1725mL浆体流出时间。初始流动度20s，30min流动度22s；3h内不泌水，不离析分层。
实施例6
以下按各组分在预制材料中的重量百分含量计为：
水泥70％                            U型明矾石膨胀剂8％
石英粉12％(粒度为0.05～60μm)       粉煤灰5％(粒度为0.05～60μm)
硅灰石5％(粒度为0.05～60μm)        脂肪醇硫酸钠引气剂0.3％
羟基羧酸及盐类缓凝剂0.3％           苯甲酸钠阻锈剂1.4％
聚羧酸系减水剂0.4％                 羟丙基甲基纤维素0.09％
将以上原料混匀后得到预制材料，然后将预制材料与水按水灰比0.27的比例置于搅拌机内搅拌，搅拌机的转速不低于1000r/min，桨叶的线速度限制在15m/s内，搅拌5min制得灌浆料。
上述灌浆料采用漏斗粘度计测1725mL浆体流出时间。初始流动度16s，30min流动度18s；3h内不泌水，不离析分层。
实施例7
采用萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂或氨基磺酸系高效减水剂中的一种或几种的混合物作减水剂；分子量200～100000的聚乙二醇、聚醚多糖、分子量0.5万～1000万的聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或膨润土中的一种或几种的混合物作稳定剂；磷酸盐缓凝剂、偏磷酸盐类缓凝剂、硼砂缓凝剂、氟硅酸钠缓凝剂、羟基羧酸缓凝剂、氨基羧酸及其盐类缓凝剂、柠檬酸及其盐缓凝剂、葡萄糖酸及其盐缓凝剂、水杨酸及其盐缓凝剂、葡萄糖、蔗糖及其衍生物缓凝剂、糖蜜及其衍生物缓凝剂或多元醇类及其衍生物及其盐缓凝剂中的一种或几种的混合物作缓凝剂；硫铝酸盐类膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂或氧化镁系膨胀剂的一种或几种的混合物作膨胀剂；亚硝酸盐阻锈剂、苯甲酸钠阻锈剂、草酸钠阻锈剂、胺类阻锈剂、醛类阻锈剂、炔醇类阻锈剂、有机磷化合物阻锈剂、有机硫化合物阻锈剂、羧酸及其盐类阻锈剂、磺酸及其盐类阻锈剂或杂环化合物类阻锈剂中的一种或几种的混合物作阻锈剂；松香热聚物引气剂、三萜皂苷引气剂、烷基磺酸钠引气剂、脂肪醇硫酸钠引气剂、皂角引气剂或聚醚引气剂中的一种或几种的混合物作引气剂；石英粉、石膏粉、粉煤灰、高炉矿渣、方解石、橄榄石、长石、坡缕石、凹凸棒石、硅灰石、煤矸石、硅灰或高岭土中的一种或几种的混合物作矿物材料。
以下按各组分在预制材料中的重量百分含量计为：
水泥82％            矿物材料9％
引气剂0.2％         膨胀剂8％
稳定剂0.4％         阻锈剂1.4％
减水剂0.5％         缓凝剂0.2％
将以上原料混匀后得到预制材料，然后将预制材料与水按水灰比0.27的比例置于搅拌机内搅拌，搅拌机的转速不低于1000r/min，桨叶的线速度限制在15m/s内，搅拌5min制得灌浆料。
上述灌浆料采用漏斗粘度计测1725mL浆体流出时间。初始流动度22s，30min流动度25s；3h内不泌水，不离析分层。
采用实施例7中的原料，使水泥含量在65～95％、高效减水剂含量在0.01～3％、稳定剂含量在0～1％、缓凝剂含量在0.05～5％、膨胀剂含量在1～20％、阻锈剂含量在0.2～2％、引气剂含量在0.01～1％、矿物材料含量在0～30％内变化(以上各含量均为在预制材料中所占重量百分含量)，将原料混匀即得到预制材料，与pH值为中性的水按水灰比为0.24～0.32的比例混合，充分搅拌均匀后即可使用。
本发明中所用的聚醚多糖、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和膨润土用作稳定剂，任意分子量均可。

Claims (10)

1.一种后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，其特征在于该预制材料包括的组分以及各组分在预制材料中的重量百分含量分别为：硅酸盐水泥65～95％、高效减水剂0.01～3％、稳定剂0～1％、缓凝剂0.05～5％、膨胀剂1～20％、阻锈剂0.2～2％、引气剂0.01～1％、矿物材料0～30％。
2.根据权利要求1所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，其特征在于：所述高效减水剂为萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂或氨基磺酸系高效减水剂中的一种或几种；所述稳定剂为分子量200～100000的聚乙二醇、聚醚多糖、分子量0.5万～1000万的聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或膨润土中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，其特征在于：所述缓凝剂为磷酸盐缓凝剂、偏磷酸盐类缓凝剂、硼砂缓凝剂、氟硅酸钠缓凝剂、羟基羧酸缓凝剂、氨基羧酸及其盐类缓凝剂、柠檬酸及其盐缓凝剂、葡萄糖酸及其盐缓凝剂、水杨酸及其盐缓凝剂、葡萄糖、蔗糖及其衍生物缓凝剂、糖蜜及其衍生物缓凝剂或多元醇类及其盐缓凝剂中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂或氧化镁系膨胀剂的一种或几种，且膨胀剂的含碱量小于0.75％、氯离子含量小于0.05％；所述阻锈剂为亚硝酸盐阻锈剂、苯甲酸钠阻锈剂、草酸钠阻锈剂、胺类阻锈剂、醛类阻锈剂、炔醇类阻锈剂、有机磷化合物阻锈剂、有机硫化合物阻锈剂、羧酸及其盐类阻锈剂、磺酸及其盐类阻锈剂或杂环化合物类阻锈剂中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，其特征在于：所述引气剂为松香热聚物引气剂、三萜皂苷引气剂、烷基磺酸钠引气剂、脂肪醇硫酸钠引气剂、皂角引气剂或聚醚引气剂中的一种或几种；所述矿物材料为石英粉、石膏粉、粉煤灰、高炉矿渣、方解石、橄榄石、长石、坡缕石、凹凸棒石、硅灰石、煤矸石、硅灰或高岭土中的一种或几种，矿物材料的粒度为0.05～60μm。
6.一种权利要求1所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料的制备方法，其特征在于：将硅酸盐水泥、高效减水剂、稳定剂、缓凝剂、膨胀剂、阻锈剂、引气剂和矿物材料混匀即得到后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料，所述预制材料中各组分的重量百分含量分别为：硅酸盐水泥65～95％、高效减水剂0.01～3％、稳定剂0～1％、缓凝剂0.05～5％、膨胀剂1～20％、阻锈剂0.2～2％、引气剂0.01～1％、矿物材料0～30％。
7.根据权利要求6所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料的制备方法，其特征在于：所述高效减水剂为萘系高效减水剂、聚羧酸系高效减水剂、三聚氰胺系高效减水剂或氨基磺酸系高效减水剂中的一种或几种；所述稳定剂为分子量200～100000的聚乙二醇、聚醚多糖、分子量0.5万～1000万的聚丙烯酰胺、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟乙基甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或膨润土中的一种或几种。
8.根据权利要求6所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料的制备方法，其特征在于：所述缓凝剂为磷酸盐缓凝剂、偏磷酸盐类缓凝剂、硼砂缓凝剂、氟硅酸钠缓凝剂、羟基羧酸缓凝剂、氨基羧酸及其盐类缓凝剂、柠檬酸及其盐缓凝剂、葡萄糖酸及其盐缓凝剂、水杨酸及其盐缓凝剂、葡萄糖、蔗糖及其衍生物缓凝剂、糖蜜及其衍生物缓凝剂或多元醇类及其盐缓凝剂中的一种或几种。
9.根据权利要求6所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料的制备方法，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂、石灰系膨胀剂、铁粉系膨胀剂或氧化镁系膨胀剂的一种或几种，且膨胀剂的含碱量小于0.75％、氯离子含量小于0.05％；所述阻锈剂为亚硝酸盐阻锈剂、苯甲酸钠阻锈剂、草酸钠阻锈剂、胺类阻锈剂、醛类阻锈剂、炔醇类阻锈剂、有机磷化合物阻锈剂、有机硫化合物阻锈剂、羧酸及其盐类阻锈剂、磺酸及其盐类阻锈剂或杂环化合物类阻锈剂中的一种或几种。
10.根据权利要求6所述的后张法预应力管道真空灌浆或压浆预制材料的制备方法，其特征在于：所述引气剂为松香热聚物引气剂、三萜皂苷引气剂、烷基磺酸钠引气剂、脂肪醇硫酸钠引气剂、皂角引气剂或聚醚引气剂中的一种或几种；所述矿物材料为石英粉、石膏粉、粉煤灰、高炉矿渣、方解石、橄榄石、长石、坡缕石、凹凸棒石、硅灰石、煤矸石、硅灰或高岭土中的一种或几种，矿物材料的粒度为0.05～60μm。
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