CN102584101A - 公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂及其制备方法，它是由减水剂、塑性膨胀剂、膨胀剂、流变助剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂、超细活性矿物掺合料等组分构成，掺加该压浆剂后能实现压浆料的“低水胶比(0.26~0.28)、高流动度(初始流动度不大于17s)、零泌水(24h自由泌水率为0%)、早膨胀(3h自由膨胀率0~2%)”的目标，以达到全面提高后张预应力孔道压浆的质量可靠性和耐久性，从根本上解决孔道压浆中存在压浆不饱满、不密实等问题，真正延长预应力混凝土结构桥梁使用寿命的目的，实现了压浆料性能质的飞跃。

Description

公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术应用领域，主要适用于公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆，具体的说是一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂。该压浆剂也可适用于铁路、核电站等大型工程的预应力钢筋混凝土孔道压浆施工。

背景技术

在公路桥梁建设上，各种体系的预应力混凝土结构获得了突飞猛进的发展，后张法粘结预应力结构在当今更占据了主要地位。在后张预应力混凝土结构中，为防止预应力钢筋锈蚀，并使预应力钢筋与梁体混凝土结合为整体，一般在钢束张拉完毕之后，即需向预应力孔道内压注水泥浆使得粘结预应力混凝土中预应力钢筋和混凝土协同工作。

但是，有粘结预应力混凝土的所有优点都必须建立在预应力筋与结构混凝土粘结完好的基础之上，孔道压浆的质量直接影响到预应力的效率和结构的耐久性，不少桥梁事故的发生和提前维修加固，与孔道压浆存在着压浆料泌水收缩产生孔隙、压浆不密实、不饱满，孔隙中滞留或渗入水分、预应力筋得不到水泥浆体的防锈保护，致使桥梁承载力下降有很大关系。

为克服水泥浆体泌水引进的孔隙，提高孔道压浆的饱满度和密实性，通过广大行业研究人员的不断研究与实践，对桥梁中预应力混凝土结构的安全性、可靠性和耐久性的认识不断提高，对压浆料的性能要求也在不断改进。从后张预应力孔道压浆浆体的相关标准规范（JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》、美国标准ASTM1107-2002《干包装水硬水泥砂浆（非收缩的）标准规范》、中国土木工程学会标准制定的CCES01-2004《混凝土结构耐久性设计与施工指南》、铁道部制定的TB/T 3192-2008《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》、GB/T50448-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》到JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》）来看，近年来的标准对压浆料的检测项目增多（如增加了压力泌水率、充盈度等），对浆体的性能指标要求提高，特别是交通运输部新发布的JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》对于压浆料性能指标要求更高，明确规定压浆料水胶比必须在0.26~0.28之间，浆体初始流动度不超过17s，24h零泌水，3h自由膨胀率0~2%。

中国专利CN1559960A公开了一种后张有粘结预应力混凝土高性能灌浆外加剂，其中通过采用掺入铝粉来补偿水泥浆体的早期收缩，但铝粉发气不均，发气量难于控制，在目前有关规范中已明确规定压浆材料中严禁掺入铝粉。中国专利CN101157529A公开的一种高性能水泥基无收缩防腐蚀灌浆剂、中国专利CN101817656A公开的后张法预应力混凝土梁管道压浆剂、中国专利CN102092982A公开的一种混凝土管道压浆剂及制备方法中所述的压浆剂膨胀性能都仅限于24h自由膨胀率， 3h自由膨胀率性能指标还未提及；另外以上专利所述的水胶比均大于0.30，浆体初始流动度均大于17s。

公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂就是针对JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》中对压浆料的性能要求而研制开发的专用压浆剂，实现了压浆料的“低水胶比(0.26~0.28)、高流动度(初始流动度不大于17s)、零泌水(24h自由泌水率为0%)、早膨胀(3h自由膨胀率0~2%)”的目标，以达到全面提高后张预应力孔道压浆的质量可靠性和耐久性，从根本上解决孔道压浆中存在压浆不饱满、不密实等问题，真正延长预应力混凝土结构桥梁使用寿命的目的，实现了压浆料质的飞跃，达到甚至超过了世界先进水平。

发明内容

本发明的目的是提供一种公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂及其制备方法，使得掺加该压浆剂的水泥浆体在0.26~0.28低水胶比条件下达到初始流动度小于17s的高流动度，3h自由膨胀率大于0~2%，24h自由泌水率为0%的性能要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的具体的技术方案按照以下原料组份的重量百分比组成进行混配：

减水剂：                2~20%；

塑性膨胀剂：            10~30%；

膨胀剂：                50~80%；

流变助剂：               0.1~0.5%；

保水剂：                 0.1~0.5%；

缓凝剂：                 0.1~0.5%；

消泡剂：                 0.1~0.5%；

超细活性矿物掺合料：     5~30%。

所述的减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基磺酸系高效减水剂、萘系高效减水剂或木质素磺酸钙减水剂中的一种或一种以上的混合物，且均以粉剂掺入。

所述的塑性膨胀剂为对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的复合物（具体成份见申请专利201110359467.1）。上述复合物与催化剂作用发生水解反应放出气体，均匀释放的气体使水泥浆体发生体积微膨胀，通过有效控制发气量可使浆体微膨胀至所需范围直至浆体终凝后停止，从而避免灌浆材料的沉降与开裂，确保浆体密实、充盈。

所述的膨胀剂为硫铝酸钙（硫铝水泥熟料的主要成分即为硫铝酸钙）、铝酸钙（高铝水泥熟料的主要成分即为铝酸钙）、明矾石、含铝矿渣、煅烧高岭土、地开石等与硬石膏配制的硫铝酸盐系膨胀剂。总碱量小于0.75%。

所述的流变助剂为有机膨润土、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐中的一种或一种以上的混合物。通过流变助剂的作用使得浆体在高剪切机械力作用状态下具有高流动性能。

所述的保水剂为纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、黄原胶、温轮胶、可再分散乳胶粉中的一种或一种以上的混合物。保水剂不溶于水，但能吸收相当自身重量成百倍的水，保水剂可有效抑制水分蒸发，适度增加浆体粘度，浆体静置时变稠，有效防止浆体分层。

所述的缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上的混合物。

所述的消泡剂为有机硅化合物，有机氟化物，二硬脂酸酰乙二胺中的一种或一种以上的混合物。

所述的超细活性矿物掺合料为粉煤灰、磨细矿渣、硅粉、磨细煅烧的高岭土或沸石粉中的一种或一种以上的混合物。

本发明的制备方法是：按前述各重量比例称量各组分，将各种原材料通过物理机械混合，搅拌均匀，即得到本产品。将本品取代强度不低于42.5级的硅酸盐或普通硅酸盐水泥用量的8%~12%搅拌均匀，加水量在水胶比0.26~0.28，用转速不低于1000r/min搅拌机器搅拌均匀制得浆体即可用于公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆施工。

本发明的有益效果：掺加本发明的水泥浆体具有下列性能优点： 

1) 采用减水剂与流变助剂复合，使得浆体在0.26~0.28水胶比以内，具有10~17s的流锥水泥浆流动度；

2) 优异的保水性能，使得浆体常压24h自由泌水率为0%，采用0.22MPa~0.36MPa压力灌浆浆体压力泌水率小于2.0%，尤其适用于长流程、细管径的灌浆作业；

3) 采用专利技术水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂和硫铝酸盐膨胀剂复合使用，使得浆体3h自由膨胀率大于0~2%，防止浆体下沉造成灌浆漏洞，后期浆体持续微膨胀，使得压浆料具有较高的体积稳定性，密实性；

4) 对钢筋无锈蚀，对环境无污染；

5) 对水泥适应性好，施工操作简单，特别适合公路、桥梁、核电站等大型工程的后张法预应力混凝土梁孔道压浆的施工。

具体实施方式

表1  压浆剂组成与配方

材料组成	配比下限/%	配比上限/%	最佳配比值/%
				减水剂	2	20	10
塑性膨胀剂	10	30	20
				膨胀剂	50	80	60
流变助剂	0.1	0.5	0.3
				保水剂	0.1	0.5	0.3
缓凝剂	0.1	0.5	0.3
				消泡剂	0.1	0.5	0.3
超细活性矿物掺合料	5	30	8.8

按前述各重量比例称量各组分，将各种原材料通过物理机械混合，搅拌均匀，即得到本产品。

实施例1

本实施例的公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂，重量组分为：聚羧酸粉剂减水剂5%、塑性膨胀剂15%、硫铝酸钙与硬石膏配制的膨胀剂60%、聚乙烯醇流变助剂0.18%、黄原胶保水剂0.20%、柠檬酸与葡萄糖酸钠复合缓凝剂0.10%、有机硅消泡剂0.30%、超细矿渣与磨细煅烧高岭土混合物19.22%，将上述各组分按重量百分比准确称量经搅拌均匀制得本发明。

实施例2

本实施例的公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂，重量组分为：聚羧酸粉剂与三聚氰胺粉剂复合减水剂8%、塑性膨胀剂20%、硫铝酸钙与硬石膏配制的膨胀剂50%、聚丙烯酸钠流变助剂0.30%、可再分散乳胶粉保水剂0.25%、三聚磷酸钠缓凝剂0.35%、有机硅消泡剂0.40%、磨细矿渣与硅粉混合物20.7%，将上述各组分按重量百分比准确称量经搅拌均匀制得本发明。

实施例3

本实施例的公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂，重量组分为：萘系粉剂与木质素磺酸钙复合减水剂15%、塑性膨胀剂25%、铝酸钙、地开石与硬石膏配制膨胀剂50%、有机膨润土与聚乙烯醇复合流变助剂0.45%、温轮胶保水剂0.45%、柠檬酸与葡萄糖酸钠复合缓凝剂0.10%、有机氟化物消泡剂0.40%、硅粉与沸石粉混合物8.6%，将上述各组分按重量百分比准确称量经搅拌均匀制得本发明。

实施例4

本实施例的公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂，重量组分为：聚羧酸粉剂与氨基磺酸盐粉剂复合减水剂3%、塑性膨胀剂10%、硫铝酸钙与硬石膏配制的膨胀剂70%、聚乙烯醇流变助剂0.20%、聚丙烯酰胺保水剂0.20%、三聚磷酸钠缓凝剂0.40%、有机氟消泡剂0.40%、硅粉与磨细煅烧高岭土混合物15.8%，将上述各组分按重量百分比准确称量经搅拌均匀制得本发明。

实施例5

本实施例的公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂，重量组分为：聚羧酸粉剂与三聚氰胺粉剂复合减水剂4%、塑性膨胀剂25%、硫铝酸钙与硬石膏配制的膨胀剂50%、聚丙烯酸钠流变助剂0.10%、羟丙基甲基纤维素醚保水剂0.10%、三聚磷酸钠缓凝剂0.30%、有机硅消泡剂0.20%、粉煤灰与硅粉、磨细煅烧高岭土混合物20.3%，将上述各组分按重量百分比准确称量经搅拌均匀制得本发明。其中，聚丙烯酸钠为聚丙烯酸盐中的一种，羟丙基甲基纤维素醚、羟乙基甲基纤维素醚均为纤维素衍生物中的一种，三聚磷酸钠属于磷酸盐中的一种，这均为本领域的技术常识。

实施例6

本实施例的公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂，重量组分为：萘系粉剂与木质素磺酸钙复合减水剂15%、塑性膨胀剂15%、明矾石、含铝矿渣与硬石膏配制的膨胀剂60%、有机膨润土与聚丙烯酸钠复合流变助剂0.40%、羟乙基甲基纤维素醚与可分散乳胶粉复合保水剂0.45%、柠檬酸与葡萄糖酸钠复合缓凝剂0.10%、二硬脂酸酰乙二胺消泡剂0.50%、硅粉与沸石粉混合物8.55%，将上述各组分按重量百分比准确称量经搅拌均匀制得本发明。

应用实施例

以下为本发明的性能情况：水泥为中国水泥厂生产的中国海螺P.O42.5水泥，公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂掺量为取代水泥用量的10%。试验方法：参照JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》相关条款进行。

表2    本发明的相关性能

水泥为（山东）枣庄山水水泥有限公司生产的枣庄P.O42.5水泥，公路桥涵后张法预应力混凝土梁专用孔道压浆剂掺量为取代水泥用量的10%。试验方法：参照JTG/T F50-2011《公路桥涵施工技术规范》相关条款进行。

表3    本发明的相关性能

。

虽然本发明列举了部分实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，例如对某份原料组分作增加或减少，但对产品的效果可能不会产生实质性影响，那么这种改动同样属于本申请的权利要求保护范围所界定的范围之内。

Claims (11)

1.一种公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，它是由下述重量百分比的原料制成：

减水剂：                2~20%；

塑性膨胀剂：            10~30%；

膨胀剂：                50~80%；

流变助剂：              0.1~0.5%；

保水剂：                0.1~0.5%；

缓凝剂：                0.1~0.5%；

消泡剂：                0.1~0.5%；

超细活性矿物掺合料：    5~30%。

2.根据权利要求1所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：原料配方最佳配比值为，

减水剂：                10%；

塑性膨胀剂：            20%；

膨胀剂：                60%；

流变助剂：              0.3%；

保水剂：                0.3%；

缓凝剂：                0.3%；

消泡剂：                0.3%；

超细活性矿物掺合料：    8.8%。

3.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系高性能减水剂、三聚氰胺系高效减水剂、氨基磺酸系高效减水剂、萘系高效减水剂或木质素磺酸钙减水剂中的一种或一种以上的混合物，且均以粉剂掺入。

4.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述塑性膨胀剂为对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的复合物。

5.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述膨胀剂为硫铝酸钙（硫铝水泥熟料）、铝酸钙（高铝水泥熟料）、明矾石、含铝矿渣、煅烧高岭土、地开石与硬石膏配制的硫铝酸盐系膨胀剂。

6.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述流变助剂为有机膨润土、聚乙烯醇、聚丙烯酸盐中的一种或一种以上的混合物。

7.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述保水剂为纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、黄原胶、温轮胶、可再分散乳胶粉中的一种或一种以上的混合物。

8.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述缓凝剂为柠檬酸、葡萄糖酸钠、磷酸盐中的一种或一种以上的混合物。

9.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述消泡剂为有机硅化合物，有机氟化物，二硬脂酸酰乙二胺中的一种或一种以上的混合物。

10.根据权利要求1或2所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂，其特征在于：所述超细活性矿物掺合料为粉煤灰、磨细矿渣、硅粉、磨细煅烧的高岭土或沸石粉中的一种或一种以上的混合物。

11.一种权利要求1至10任一所述的公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂的制备方法，其特征在于：按所述各重量比例称量各组分，将各种原材料通过物理机械混合，搅拌均匀，即得到本产品。