CN103058615A - 一种高流动度微膨胀性灌浆材料及其试验制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高流动度微膨胀性灌浆材料及其试验制备方法,该灌浆材料包括以下重量比的成分:硅酸盐水泥80%-90%;膨胀剂5%-10%;复合超细活性矿粉4%-10%;高效减水剂0.25%-0.5%;稳定剂0.01%-0.10%;阻锈剂0.02%-0.15%。该制备方法包括以下步骤:按所述灌浆材料成分的重量配比称取各种材料,并在搅拌桶内将各种粉剂混合均匀,按水胶比0.26~0.31量取试验水;将量取的试验水加入粉剂中,并手动使用搅拌杆搅拌至水浸入粉末中后停止搅拌;采用搅拌机进行高速搅拌;采用搅拌机进行低速搅拌。本发明提供的高流动度微膨胀性灌浆材料,在低水胶比条件下,流动度高、泌水率低,能产生微膨胀使得浆液在孔道内凝固后饱满、密实。
Description
技术领域
本发明涉及建筑工程领域,尤其涉及一种高流动度微膨胀性灌浆材料,还涉及该灌浆材料的试验制备方法。
背景技术
建筑物加固施工、后张预应力管道施工等均涉及灌浆步骤。灌浆的主要目的有:1、填充建筑物裂缝或预留孔道,使其与结构物之间紧密相连,提高结构的整体刚度及承载能力;2、当预留孔道内有钢筋或刚束通过时,通过浆液在预留孔道内填充密实以保证钢筋或刚束不易锈蚀。流动性的好坏是评价灌浆材料是否符合标准的重要因素,是保证灌浆材料泵送和施工顺利进行的首要条件。绝大多数灌浆材料在低水较比状态下流动度低,对施工造成严重的影响,进而影响到结构的稳定性、耐久性和使用寿命。而有的灌浆材料本身性能缺陷,施工时采用加大水胶比的办法,以追求较大的流动度,这种做法势必会出现浆体泌水、沉降分层现象,材料的强度、密实性、抗渗性、抗冻性、抗腐性等也随之降低,对工程建设造成十分不良的影响。为保证灌浆饱满,浆液必须在凝固后其体积不产生收缩,因体积收缩会产生空洞,从而使得凝固的浆液与原预留孔道、裂缝产生脱离或使得预留孔道内钢筋或钢束不能被浆液完全包裹而锈蚀。
目前已有的灌浆材料大多是靠提高水灰比或水胶比的方法来改善流动性,虽然将水灰比提高到0.3~0.4时,流动度也可以达到15秒左右,但多余的水增加了泌水量,同时,现有灌浆材料的收缩较大,其膨胀率不能补偿灌浆材料的收缩,导致浆液凝固后出现泌水空洞。
因此,提供一种在低水胶比条件下,流动度高、泌水率低,能产生微膨胀使得灌浆孔或裂缝内浆液饱满的灌浆材料及其试验制备方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的一个目的是提供一种灌浆材料,其流动度高、泌水率低,能产生微膨胀使得灌浆后孔道内浆液饱满,本发明的另一个目的是提供该灌浆材料的试验制备方法。
为了实现上述第一个目的,本发明提供一种高流动度微膨胀性灌浆材料,该灌浆材料包括以下重量比的成分:
硅酸盐水泥 80%-90%;膨胀剂 5%-10%;复合超细活性矿粉 4%-10%;高效减水剂 0.25%-0.5%;稳定剂 0.01%-0.10%;阻锈剂 0.02%-0.15%。
优选地,所述硅酸盐水泥为强度等级42.5的普通硅酸盐水泥、强度等级52.5的普通硅酸盐水泥中的一种或两种混合。
优选地,所述膨胀剂为硫酸盐类、钙矾石类、氧化镁类、碱金属催发类膨胀剂中的一种或几种,且氯离子总含量小于0.75%。
优选地,所述复合超细活性矿粉为硅灰石粉、方镁石粉、方解石粉、滑石粉、石英粉中的一种或几种,粒度为1250目~5000目。
优选地,所述高效减水剂为聚羧酸类高效减水剂、聚羧酸盐类高效减水剂中的一种或两种,减水率不低于15%。
优选地,所述稳定剂为酰胺类稳定剂,其分子量为5*103~107。
优选地,所述阻锈剂为草酸钠类阻锈剂、羧酸盐类阻锈剂中的一种或多种。
相应的,为实现上述第二个目的,本发明还提供的一种制备上述高流动度微膨胀性灌浆材料的方法,包括以下步骤:按所述灌浆材料成分的重量配比称取各种材料,并在搅拌桶内将各种粉剂混合均匀,按水胶比0.26~0.31量取试验水;
将量取的试验水加入粉剂中,并手动使用搅拌杆搅拌至水浸入粉末中后停止搅拌;
采用搅拌机进行高速搅拌;
采用搅拌机进行低速搅拌。
制备灌浆材料后,在低速搅拌过程中,对初始阶段、30min时间点、60min时间点的搅拌浆液的流动度进行测量;将上述浆液以1000ml的标准量筒装满,密封后观察3小时竖向自由膨胀率与24小时竖向自由膨胀率,同时观察其表面有无泌水;在400ml的压力容器内装200ml上述浆液,静止10min后加压至0.36MPa保持5min,收集泌出的水,计算压力泌水率。
优选地,手动使用搅拌杆搅拌时间控制在30s以内;将量取的试验水加入粉剂中到采用搅拌机进行高速搅拌的时间间隔不超过60s。
优选地,采用搅拌机进行高速搅拌时,搅拌机叶轮的线速度为10~15m/s,转速为1000~1400r/min,高速搅拌时间为4~5min;采用搅拌机进行低速搅拌时,搅拌机叶轮的线速度为3~5m/s。
与现有技术相比,本发明通过对成分的调整,尤其是添加符合超细活性矿粉与碱金属催发类膨胀剂,提高了浆液的流动度,降低了现场灌浆施工的难度,其微膨胀性保证了浆液在凝固过程中充分填充灌浆孔内的空洞,使得浆液凝固后管道内浆液饱满,与结构物紧密结合,提高结构整体刚度的同时保证孔道内钢筋、刚束不易被锈蚀,同时,其主要原料来源广泛,生产成本低,对环境无污染,便于推广应用。实验结果表明,本发明制备的灌浆材料的水胶比为0.26~0.31的条件下,以1725ml标准流锥测试的初始流动度为12s~18s;,3小时自由膨胀率为0.2~1.3%,24小时自由膨胀率为0.5~2.5%,24小时自由泌水率为0,0.36MPa下压力泌水率为0.6~1.4%。
具体实施方式
为了进一步说明本发明的技术方案,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例中含量均为重量百分比。
实施例1
称取下列重量的原料;
硅酸盐水泥以85%计,其余掺入的各种粉剂重量以15%计,重量总计为100%,各种粉剂用量占总重量的百分比为:
复合超细活性矿粉(最低目数大于2000目):10%,其中方解石粉6%,石英石粉4%;
膨胀剂:4.5%,钙矾石类膨胀剂4.3%;碱金属催发类膨胀剂0.2%;
聚羧酸类减水剂:0.35%;
酰铵类稳定剂:0.05%;
草酸钠类阻锈剂:0.06%;
水胶比以0.26计,试验时材料称量准确度应达到±1.0%以上,将材料干搅均匀后倒入试验桶内,加入称量好的水,手拧搅拌杆轻搅至水浸入粉末材料中,手动搅拌均匀的时间控制在30s以内,然后开始高速搅拌5min,搅拌机转速1400r/min,叶片线速度15m/s,制备的浆液以1725ml标准流锥测试的初始流动度为18s,30min以1725ml标准流锥测试的流动度为22s,60min以1725ml标准流锥测试的流动度为24s,3小时自由膨胀率为1.3%,24小时自由膨胀率为2.5%,24小时自由泌水率为0,0.36MPa下压力泌水率为0.6%。
实施例2
称取下列重量的原料;
硅酸盐水泥以90%计,其余掺入的各种粉剂重量以10%计,重量总计为100%;各种粉剂用量占总重量的百分比为:
复合超细活性矿粉(最低目数大于5000目):5.5%,其中方镁石粉3%,硅灰石粉2.5%;
膨胀剂:4%,硫酸盐类膨胀剂2%,氧化镁类膨胀剂2%;
聚羧酸类减水剂:0.38%;
酰铵类稳定剂:0.10%;
羧酸及盐类阻锈剂:0.02%;
水胶比以0.28计,试验时材料称量准确度应达到±1.0%以上,将材料干搅均匀后倒入试验桶内,加入称量好的水,手拧搅拌杆轻搅至水浸入粉末材料中,手动搅拌均匀的时间控制在30s以内,然后开始高速搅拌5min,搅拌机转速为1400r/min,叶片线速度为15m/s。制备的浆液以1725ml标准流锥测试的初始流动度为14s,30min以1725ml标准流锥测试的流动度为20s,60min以1725ml标准流锥测试的流动度为23s,3小时自由膨胀率为0.2%,24小时自由膨胀率为0.7%,24小时自由泌水率为0,0.36MPa压力泌水率为1.3%。
实施例3
称取下列重量的原料;
硅酸盐水泥以80%计,其余掺入的粉剂为水泥用量的20%,重量总计为100%;各种粉剂用量占总重量的百分比为:
复合超细活性矿粉(最低目数大于1250目):9.6%,其中方解石粉5%,滑石粉4.6%;
膨胀剂:10 %,其中钙矾石类膨胀剂9.8%,碱金属催发类膨胀剂0.20%;
聚羧酸盐类减水剂:0.25%;
酰铵类稳定剂:0.01%;
草酸钠类阻锈剂:0.14%;
水胶比以0.29计,试验时材料称量准确度应达到±1.0%以上,将材料干搅均匀后倒入试验桶内,加入称量好的水,手拧搅拌杆轻搅至水浸入粉末材料中,手动搅拌均匀的时间控制在30s以内,然后开始高速搅拌5min,搅拌机转速为1000r/min,叶片线速度为10.7m/s。制备的浆液以1725ml标准流锥测试的初始流动度为17s,30min以1725ml标准流锥测试的流动度为20s,60min以1725ml标准流锥测试的流动度为22s,3小时自由膨胀率为1.1%,24小时自由膨胀率为2.1%,24小时自由泌水率为0,0.36MPa下压力泌水率为0.8%。
实施例4
称取下列重量的原料;
硅酸盐水泥以90%计,其余掺入的粉剂为水泥用量的10%,重量总计为100%;各种粉剂用量占总重量的百分比为:
复合超细活性矿粉(最低目数大于1250目):5%,其中方镁石粉4%,滑石粉1%;
膨胀剂:4.40%,其中钙矾石类膨胀剂4.35%,碱金属催发类膨胀剂0.05%
聚羧酸盐类减水剂:0.5%;
酰铵类稳定剂:0.05%;
草酸钠类阻锈剂:0.05%;
水胶比以0.30计,试验时材料称量准确度应达到±1.0%以上,将材料干搅均匀后倒入试验桶内,加入称量好的水,手拧搅拌杆轻搅至水浸入粉末材料中,手动搅拌均匀的时间控制在30s以内,然后开始高速搅拌4min,搅拌机转速为1200r/min,叶片线速度为12.9m/s。制备的浆液以1725ml标准流锥测试的初始流动度为12s,30min以1725ml标准流锥测试的流动度为14s,60min以1725ml标准流锥测试的流动度为19s,3小时自由膨胀率为0.6%,24小时自由膨胀率为1.3%,24小时自由泌水率为0,0.36MPa压力泌水率为1.2%。
实施例5
称取下列重量的原料;
硅酸盐水泥以88%计,其余掺入的粉剂为水泥用量的12%,重量总计为100%;各种粉剂用量占总重量的百分比为:
复合超细活性矿粉(最低目数大于2000目):6%,其中方解石粉4%,石英粉2%;
膨胀剂:5.5%,其中钙矾石类膨胀剂4.0 %,氧化镁类膨胀剂1.5%;
聚羧酸盐类减水剂:0.32%;
酰铵类稳定剂:0.03%;
羧酸及盐类阻锈剂:0.15%;
水胶比以0.31计,试验时材料称量准确度应达到±1.0%以上,将材料干搅均匀后倒入试验桶内,加入称量好的水,手拧搅拌杆轻搅至水浸入粉末材料中,手动搅拌均匀的时间控制在30s以内,然后开始高速搅拌5min,搅拌机转速为1400r/min,叶片线速度为15m/s。制备的浆液以1725ml标准流锥测试的初始流动度为12s,30min以1725ml标准流锥测试的流动度为15s,60min以1725ml标准流锥测试的流动度为17s,3小时自由膨胀率为0.3%,24小时自由膨胀率为0.5%,24小时自由泌水率为0,0.36MPa下压力泌水率为1.4%。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进、润饰或变化,也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合;这些改进润饰、变化或组合,或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的,均应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高流动度微膨胀性灌浆材料,其特征在于,该灌浆材料包括以下重量比的成分:
硅酸盐水泥 80%-90%;膨胀剂 5%-10%;复合超细活性矿粉 4%-10%;高效减水剂 0.25%-0.5%;稳定剂 0.01%-0.10%;阻锈剂 0.02%-0.15%。
2.根据权利要求1所述的高流动度微膨胀性灌浆材料,其特征在于,所述硅酸盐水泥为强度等级42.5的普通硅酸盐水泥、强度等级52.5的普通硅酸盐水泥中的一种或两种混合。
3.根据权利要求1所述的高流动度微膨胀性灌浆材料,其特征在于,所述膨胀剂为硫酸盐类、钙矾石类、氧化镁类、碱金属催发类膨胀剂中的一种或几种,且氯离子总含量小于0.75%。
4.根据权利要求1所述的高流动度微膨胀性灌浆材料,其特征在于,所述活性矿粉为硅灰石粉、方镁石粉、方解石粉、滑石粉、石英粉中的一种或几种,粒度为1250目~5000目。
5.根据权利要求1所述的高流动度微膨胀性灌浆材料,其特征在于,所述高效减水剂为聚羧酸类高效减水剂、聚羧酸盐类高效减水剂中的一种或两种,减水率大于15%。
6.根据权利要求1所述的高流动度微膨胀性灌浆材料,其特征在于,所述稳定剂为酰胺类稳定剂,其分子量为5*103~107。
7.根据权利要求1所述的高流动度微膨胀性灌浆材料,其特征在于,所述阻锈剂为草酸钠类阻锈剂、羧酸盐类阻锈剂中的一种或多种。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的高流动度微膨胀性灌浆材料的试验制备方法,其特征在于,该试验制备方法包括以下步骤:
按所述灌浆材料成分的重量配比称取各种材料,并在搅拌桶内将各种粉剂混合均匀,按水胶比0.26~0.31量取试验水;
将量取的试验水加入粉剂中,并手动使用搅拌杆搅拌至水浸入粉末中后停止搅拌;
采用搅拌机进行高速搅拌;
采用搅拌机进行低速搅拌。
9.根据权利要求8所述的高流动度微膨胀性灌浆材料的试验制备方法,其特征在于,手动使用搅拌杆搅拌时间控制在30s以内;将量取的试验水加入粉剂中到采用搅拌机进行高速搅拌的时间间隔不超过60s。
10.根据权利要求8或9所述的高流动度微膨胀性灌浆材料的试验制备方法,其特征在于,采用搅拌机进行高速搅拌时,搅拌机叶轮的线速度为10~15m/s,转速为1000~1400r/min,高速搅拌时间为4~5min;采用搅拌机进行低速搅拌时,搅拌机叶轮的线速度为3~5m/s。
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