CN103113040B - 一种用于水泥灌注料的早期膨胀材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于水泥灌注料的早期膨胀材料及其制备方法，所述材料由海带根粉、聚乙烯酰胺和石英砂组成，制备方法为：按照质量比将1-2份的聚乙烯酰胺溶于1000份的水中并搅拌均匀，然后按照质量比将1000份该聚乙烯酰胺水溶液与9000-10000份海带根粉混合均匀，再与9000-10000份的石英砂混合均匀，最后将所得混合物烘干，即得到所需产品。该材料不影响水泥灌注料浆的流动性，膨胀量容易控制，能够显著提高水泥灌注料的早期体积稳定性，抵消由于水泥浆沉降和干燥收缩引起的体积减少，其成本低廉，制作简单，特别适用于大流动度的水泥灌注料。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水泥灌注料的早期膨胀材料及其制备方法。
背景技术
水泥灌注料在工程建设中的应用相当普遍，对其性能的重要要求之一是其需具有较好的填充性，而对于不少结构如铁路道板和桥梁支座基础的灌注料又要求其具有较高的流动性。由于大流动度的水泥浆容易产生沉降以及较大的干燥收缩，所以通常需要在其材料中添加早期膨胀材料。采用铝粉是传统的技术方法，但由于其受环境温度、料浆稠度和碱度等的影响较大而容易造成发气量无法控制，所以，在一些工程中已有相关标准禁止使用该技术，例如《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》（TBT 3192-2008）就规定，在高铁建设工程中使用的压浆剂不得含有铝粉发气材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于水泥灌注料的早期膨胀材料及其制备方法。
本发明提出的一种用于水泥灌注料的早期膨胀材料，该材料按照质量比由1-2份聚乙烯酰胺、9000-10000份海带根粉和9000-10000份石英砂组成。
本发明中，海带根粉和石英砂的颗粒直径均小于0.5mm，并且该2种粉体经过0.3mm方孔筛的质量筛均余小于5%。
本发明提出的用于水泥灌注料的早期膨胀材料的制备方法，具体步骤为：按照质量比将1-2份的聚乙烯酰胺溶于1000份的水中并搅拌均匀，然后按照质量比将1000份该聚乙烯酰胺水溶液与9000-10000份海带根粉混合均匀，再与9000-10000份的石英砂混合均匀，最后将所得混合物烘干即得到所需产品。
本发明设计了一种用于水泥灌注料的早期膨胀材料，利用干海带遇水膨胀的原理来抵消大流动度的水泥浆早期由于沉降和干燥收缩产生固体体积减少，同时，通过对海带根粉颗粒的表面处理，避免由于海带根粉遇水后过早吸水而引起水泥灌注料的流动性降低，并且通过对其表观密度的调整，克服其在较稀的水泥浆中由于容易发生上浮而造成的上下结构不均的缺陷。
本发明提供的材料及方法与现有技术相比，具有如下主要优点：
1. 其膨胀量容易控制，可以按照通过预先试验获得的原始水泥浆收缩量来确定本专利产品的掺量。
2. 对水泥灌注料的流动性无影响。
3. 制备工艺简单，使用方便，成本较低。
所以，本发明提供的技术方法能够显著提高水泥灌注料的早期体积稳定性，具有实用价值。
本发明提供的用于水泥灌注料的早期膨胀材料中，各种原材料既具有不同作用，又相互影响：
其中的海带根粉通过遇水膨胀作用来抵消由于水泥浆沉降和干燥收缩等引起的固相体积减少；石英砂通过聚乙烯酰胺水溶液的粘性与海带根粉颗粒粘聚在一起，可以增加海带根粉的表观密度，从而避免海带根粉由于密度较轻而在水泥浆中发生上浮，进而克服单独使用海带根粉容易产生的分散不均问题；聚乙烯酰胺既可以在该材料制备阶段通过其水溶液的粘性来粘结海带根粉与石英砂，又可以在海带根粉颗粒表面包覆一层隔水膜，防止海带根粉遇水后快速吸水而导致水泥浆的流动性较低，同时还可以利用其在遇水一段时间后能够增加水泥浆稠度的作用来进一步阻止水泥浆的上下分层，使水泥石结构更加均匀。
本发明提供的水泥灌注料早期膨胀材料的使用方法是，在水泥灌注料的粉料中，按照质量比在每100份水泥灌注料中掺加2-6份的水泥灌注料早期膨胀材料，然后将所有材料混合均匀即可。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明。
实施例
按照表1的原材料配比分别制备系列用于水泥灌注料的早期膨胀材料。
表1 本水泥灌注料早期膨胀材料的配方（质量比，单位：份）
分别按照表1的材料配方，先将1-2份的聚乙烯酰胺溶于1000份水中制成质量浓度为1/‰-2/‰的聚乙烯酰胺水溶液并搅拌均匀，然后按照质量比将1000份该聚乙烯酰胺水溶液与9000-10000份海带根粉混合均匀，再与9000-10000份的石英砂混合均匀，最后将所得混合物烘干即得到本专利产品。
有益效果
一般在水泥灌注料中通常添加混凝土膨胀剂来抵消水泥硬化后的长期收缩，同时为保障较高的流动性而普遍采用了聚羧酸类粉体减水剂。采用这两种材料，并且分别按照表1中的方案“2”和“5”制备早期膨胀材料（分别记为PZ2和PZ5），然后按照表2的原材料配比制备水泥灌注料（分别记为GZL-2和GZL-5），为对比传统方法，同时分别采用铝粉和未处理的同种海带根粉配制水泥灌注料（分别记为GZL-A和GZL-H）。
表2 水泥灌注料配比（质量比，单位：克）
分别按照表2的材料配比，将各原材料混合、搅拌均匀后得到4种水泥灌注料浆，并均按照质量比水：干料为0.3的水料比，分别加水搅拌得到4种水泥灌注料浆，然后按照《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》（TBT 3192-2008）附录中的方法分别测试其各种早期性能，其中，流动度试验将1730毫升浆体装进漏斗，以料浆全部流出漏斗的时间计算；24小时自由膨胀率试验将800毫升料浆装进1000毫升玻璃量筒，以料浆初始高度与24小时后的高度差，再除以初始高度并乘以100%计算，发生膨胀用“+”表示，发生收缩用“-”表示；24小时料浆的均匀性分别通过观察和通过切割并测量上下段水泥灌注料硬化体的容重来评价。试验结果如表3。
表3 不同水泥灌注料的早期性能
从表3看出，采用本发明提供的2种早期膨胀材料所制备的水泥灌注料，初始流动度及经时流动度都比较大（时间越短说明流出漏斗的速度越快，流动度越大），其料浆到24小时后都显示略有膨胀，并且料浆的均质性保持良好，符合一般灌注料的要求；采用铝粉为早期膨胀源的灌注料浆流动性也比较好，虽然其24小时自由膨胀率也满足微膨胀要求，但其料浆上部明显出现铝粉发出的大量气泡，显示其结构均质性受到较大影响，可能造成灌注料上下结构强度的较大差异，对其使用性不利；以普通海带根粉为膨胀源的灌注料不仅因海带根粉的快速吸水引起流动性变差，而且当灌注浆体静停后所掺海带根粉均浮于上表面，未能起到通过自身吸水膨胀来抵消水泥沉降收缩的作用，同时也显著降低了料浆的均质性。
从上述对比试验和分析结果可以看出，本发明提供的用于水泥灌注料的早期膨胀材料起到了一定的有益效果。
Claims (2)
1.一种用于水泥灌注料的早期膨胀材料，其特征在于该材料按照质量比由1-2份聚乙烯酰胺、9000-10000份海带根粉和9000-10000份石英砂组成；所述海带根粉和石英砂的颗粒直径均小于0.5mm，并且该2种粉体经过0.3mm方孔筛的质量筛余均小于5%。
2.一种如权利要求1所述的用于水泥灌注料的早期膨胀材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：按照质量比将1-2份的聚乙烯酰胺溶于1000份的水中并搅拌均匀，然后按照质量比将1000份该聚乙烯酰胺水溶液与9000-10000份海带根粉混合均匀，再与9000-10000份的石英砂混合均匀，最后将所得混合物烘干，即得到所需产品；其中：所述海带根粉和石英砂的颗粒直径均小于0.5mm，并且该2种粉体经过0.3mm方孔筛的质量筛余均小于5%。
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| 孙卫."膨胀颗粒与甲叉基聚丙烯酰胺复合堵剂堵水研究".《西北大学学报（自然科学版）》.1998,第28卷(第1期),80-82. * |
| 孙卫."膨胀颗粒与甲叉基聚丙烯酰胺复合堵剂堵水研究".《西北大学学报(自然科学版)》.1998,第28卷(第1期),80-82. * |
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