CN104291726B

CN104291726B - 超低掺量后张预应力管道压浆剂、其制备方法及其应用

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Publication number: CN104291726B
Application number: CN201310306465.5A
Authority: CN
Inventors: 郑旗; 宋涛文; 任恩平
Original assignee: Beijing New Vision Building Construction Technology Co Ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Current assignee: Beijing New Vision Building Construction Technology Co Ltd; Central Research Institute of Building and Construction Co Ltd MCC Group; China Jingye Engineering Corp Ltd
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2016-06-29
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: CN104291726A

Abstract

本发明属于建筑材料领域，具体公开了一种超低掺量后张预应力管道压浆剂、其制备方法及其应用。所述压浆剂按重量百分比计，其原料组成如下：减水组分30%～60%；塑性膨胀组分1%～5%；硬化后膨胀组分10%～25%；稳定组分5%～20%；早强组分0%～0.5%；缓凝组分0%～1%；引气组分0%～1.5%；消泡组分2%～8%；以及阻锈组分0%～1.5%。本发明的压浆剂具有生产工艺简单、流动度高、不泌水、强度高、微膨胀等优点，同时又大大降低了将有害离子引入预应力混凝土梁体管道的机会，保证了结构的耐久性。将本发明的压浆剂以0.8%～1.5%的极低比例掺入水泥中，采用0.26～0.28的水胶比，搅拌均匀，制成压浆材料，可广泛应用于后张预应力混凝土结构的孔道压浆。

Description

超低掺量后张预应力管道压浆剂、其制备方法及其应用

技术领域

本发明属于建筑材料技术应用领域，涉及一种适用于公路桥涵工程的后张预应力混凝土梁管道压浆剂，该压浆剂亦可应用于铁路工程、石油工程、核电工程等其它具有预应力混凝土结构的管道压浆，本发明还涉及所述压浆剂的制备方法及其应用。

背景技术

后张预应力混凝土梁管道的压浆质量是保证桥梁施工质量的重要措施。达到设计要求的压浆质量可以保证预应力的有效传递，同时又可以很好地保护预应力筋不被周围环境中的有害离子所侵蚀，使预应力筋充分发挥作用。

因此，国家相关部门和行业都出台制定了关于后张预应力混凝土梁管道压浆的规范标准，具体有国家标准《预应力孔道灌浆剂》GB/T25182-2010，国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448-2008，铁道部于2008年实施的行业标准《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》TB/T3192-2008，工信部于2011年实施的《后张法预应力混凝土孔道灌浆外加剂》JC/T2093-2011，另外还有交通运输部于2011年实施的《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。现行的国内标准体系中，交通运输部新发布的《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011对预应力管道压浆的规定最为严格，要求压浆材料在低水胶比0.26～0.28的条件下，要达到很高的流动度，同时要求无泌水。

中国专利申请CN102584101A公开了一种用于公路桥涵的后张预应力混凝土梁专用压浆剂及其制备方法，其掺入水泥的掺量为8wt%～12wt%，同时要求使用转速不低于1000转/分钟的搅拌机器进行搅拌方可制得可施工浆体。中国专利申请CN101798208A公开了一种高流动度的灌浆材料及其生产方法，其中普通硅酸盐水泥的最高用量为96wt%，同时也要求使用高转速搅拌机。中国专利申请CN102531502A公开了一种后张法预应力混凝土孔道压浆剂及制备方法、压浆材料，其中矿物掺合料的使用量高达65wt%～85wt%，增大了将有害离子引入预应力混凝土梁体的机会。中国专利申请CN102206062A公开了一种后张法预应力管道压浆剂，其生产过程中搅拌时间长达1～2小时，生产周期过长，能耗太高。中国专利申请CN101817656A公开了一种后张法预应力混凝土梁管道压浆剂，中国专利申请CN102260056A公开了一种后张法预应力孔道压浆剂，中国专利申请CN102092982A公开了一种混凝土管道压浆剂及制备方法，以上专利申请所述水胶比均大于0.28，性能指标不符合交通运输部发布的行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种超低掺量后张预应力管道压浆剂、其制备方法及其应用，该压浆剂基于水泥的重量以0.8wt%～1.5wt%的量掺入水泥，在0.26～0.28水胶比条件下配制而成的水泥浆体可以达到初始流动度小于17s，半小时流动度小于20s，一小时流动度小于25s，24h自由泌水率为0，3h自由膨胀率为0～2%等性能要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：

减水组分30%～60%，

塑性膨胀组分1%～5%，

硬化后膨胀组分10%～25%，

稳定组分5%～20%，

早强组分0%～0.5%，

缓凝组分0%～1%，

引气组分0%～1.5%，

消泡组分2%～8%，以及

阻锈组分0%～1.5%，

且各组分之和为100%。

在本发明更优选的实施方案中，所述超低掺量后张预应力管道压浆剂，按重量百分比计，其原料组成如下：

减水组分40%～46%，

塑性膨胀组分1%～5%，

硬化后膨胀组分18%～25%，

稳定组分5%～20%，

早强组分0%～0.5%，

缓凝组分0.1%～1%，

引气组分0.1%～1.5%，

消泡组分2%～8%，以及

阻锈组分0.5%～1.5%，

且各组分之和为100%；

或

减水组分45%～50%，

塑性膨胀组分3.5%～5%，

硬化后膨胀组分10%～25%，

稳定组分13%～20%，

早强组分0.1%～0.3%，

缓凝组分0.1%～0.5%，

引气组分0.1%～0.5%，

消泡组分6%～8%，以及

阻锈组分0.5%～0.9%，

且各组分之和为100%。

在根据本发明的超低掺量后张预应力管道压浆剂中，其中，所述减水组分可以为粉末状聚羧酸减水剂，该粉末状聚羧酸减水剂是一种高性能的减水剂；

所述塑性膨胀组分可以为选自如下中的一种或多种：分子筛，活性炭，以及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，其中所述复合物优选为对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺按重量比2～5:1～3:2～6的复合物，特别是2:1:4的复合物；

所述硬化后膨胀组分可以为硫铝酸盐膨胀剂或铝酸盐膨胀剂，且碱含量小于0.75wt%，氯离子含量小于0.05wt%；

所述稳定组分可以为选自微硅粉、有机膨润土、纤维素醚和可再分散乳胶粉中的一种或多种，其中，所述纤维素醚优选为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚；所述可再分散乳胶粉优选为醋酸乙烯/乙烯共聚物类可再分散乳胶粉；

所述早强组分可以为选自无机硫酸盐早强剂、无机碳酸盐早强剂、无机硝酸盐早强剂、甲酸盐和乙酸盐中的一种或多种；

所述缓凝组分可以为选自葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和磷酸盐中的一种或多种；

所述引气组分可以为选自松香引气剂、皂苷引气剂和烷基磺酸盐引气剂中的一种或多种；

所述消泡组分可以为选自有机硅消泡剂和聚醚消泡剂中的一种或多种；

所述阻锈组分可以为选自氨基醇钢筋阻锈剂和烷基酰胺酸盐钢筋阻锈剂中的一种或多种。

根据本发明的另一方面，本发明提供所述超低掺量后张预应力管道压浆剂的制备方法，该方法包括：将减水组分、塑性膨胀组分、硬化后膨胀组分、稳定组分、早强组分、缓凝组分、引气组分、消泡组分和阻锈组分各原料按照上述重量百分比，投入具有千分级及以上搅拌精度的搅拌机中，连续混合搅拌2～4分钟，得到本发明的超低掺量后张预应力管道压浆剂。

根据本发明的又一方面，本发明还提供所述超低掺量后张预应力管道压浆剂的应用，将本发明的超低掺量后张预应力管道压浆剂基于普通硅酸盐水泥水泥的总重量按照0.8～1.5%的比例掺入到普通硅酸盐水泥（例如P.O42.5水泥）中，以水胶重量比为0.26～0.28，加水拌合制成管道压浆料，用压浆泵将该浆体压入后张预应力混凝土梁体管道中。

所述超低掺量后张预应力管道压浆剂在应用过程中，加水拌合搅拌机具既可以选择转速大于1000r/min的高速搅拌机，又可以选择较低转速的行星式水泥胶砂搅拌机，两种搅拌机具均可良好地分散本发明的压浆剂。

与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：

（1）本发明采用多种外加剂复合技术，使得配制成的水泥浆体具有高流动度（初始流动度10～17s）、不泌水（24h自由泌水率0）、高强度（3d抗压强度大于30MPa）等性能优点。

（2）本发明采用塑性膨胀组分和硬化后膨胀组分复合技术，使得配制成的水泥浆体具有优异的早期膨胀性能（3h自由膨胀率为0～2%），后期亦有一定程度的微膨胀，保证了梁体管道压浆的饱满性。

（3）本发明掺入水泥的压浆剂比例非常低，即按照0.8～1.5%的比例，使用矿物掺合料的量极少，大大减小了将有害离子引入到预应力混凝土梁体管道中的机会，保证了材料的耐久性。

（4）无论使用转速大于1000r/min的高速搅拌机，还是使用较低转速的行星式水泥胶砂搅拌机，均可以良好地分散本发明所制压浆材料，使其技术指标达到《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011的要求。

（5）本发明的压浆剂不含挥发性有机化合物（VOC），属于环境友好型材料；且与水泥适应性良好，适合于各类公路、铁路、核电等具有预应力结构的管道压浆工程施工。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步阐述本发明，下面各实施例仅用于举例说明本发明而非对本发明保护范围的限制。

实施例1

各组分按如下重量百分比：

减水组分粉末状聚羧酸减水剂48%，

分子筛4%，

硫铝酸盐膨胀剂20%，

有机膨润土20%，

甲酸钙0.25%，

葡萄糖酸钠0.75%，

烷基磺酸盐引气剂0.5%，

聚醚消泡剂5%，

氨基醇钢筋阻锈剂1.5%，

投入搅拌精度在千分级以上的搅拌机中，连续混合搅拌2～4分钟，得到超低掺量后张预应力管道压浆剂。

在施工现场与普通硅酸盐水泥按照水泥:压浆剂=99:1的重量比例混合，水胶比为0.27，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌，具体性能测试方法按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011相关条款进行。测得水泥浆体的物理性能如表1所示。

表1

实施例2

各组分按如下重量百分比：

减水组分粉末状聚羧酸减水剂40%，

活性炭5%，

硫铝酸盐膨胀剂25%，

有机膨润土和羟乙基甲基纤维素醚按重量比4:1的复合稳定组分20%，

柠檬酸钠0.5%，

皂苷引气剂1.5%，

聚醚消泡剂6.5%，

氨基醇钢筋阻锈剂1.5%，

在施工现场与普通硅酸盐水泥按照水泥:压浆剂=98.5:1.5的重量比例混合，水胶比为0.28，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌，具体性能测试方法按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011相关条款进行。测得水泥浆体的物理性能如表2所示。

表2

实施例3

各组分按如下重量百分比：

减水组分粉末状聚羧酸减水剂52%，

对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺按重量比2:1:4的复合物1%，

硫铝酸盐膨胀剂17.5%，

微硅粉和醋酸乙烯/乙烯共聚物类可再分散乳胶粉按重量比9:1的复合稳定组分20%，

有机硅消泡剂8%，

烷基酰胺酸盐钢筋阻锈剂1.5%，

在施工现场与普通硅酸盐水泥按照水泥:压浆剂=99.2:0.8的重量比例混合，水胶比为0.27，采用最高转速为3000r/min的高速搅拌机进行搅拌，具体性能测试方法按照《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011相关条款进行。测得水泥浆体的物理性能如表3所示。

表3

实施例4

各组分按如下重量百分比：

减水组分粉末状聚羧酸减水剂56%，

硫铝酸盐膨胀剂15%，

微硅粉和羟丙基甲基纤维素醚按重量比95:5的复合稳定组分16%，

无机硝酸盐早强剂0.5%，

柠檬酸钠和葡萄糖酸钠按重量比2:3的复合缓凝组分0.5%，

皂苷引气剂和烷基磺酸盐引气剂按重量比1:4的复合引气组分1.5%，

有机硅消泡剂8%，

烷基酰胺酸盐钢筋阻锈剂1.5%，

在施工现场与唐山冀东普通硅酸盐水泥P.O42.5按照水泥:压浆剂=99.1:0.9的重量比例混合，水胶比为0.26，采用最高转速为3000r/min的高速搅拌机进行搅拌，测得水泥浆体的物理性能满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011相关要求。

实施例5

各组分按如下重量百分比：

减水组分粉末状聚羧酸减水剂48%，

分子筛4.5%，

硫铝酸盐膨胀剂20%，

微硅粉和醋酸乙烯/乙烯共聚物类可再分散乳胶粉按重量比85:15的复合稳定组分20%，

无机硝酸盐早强剂0.5%，

葡萄糖酸钠1%，

松香引气剂1.5%，

聚醚消泡剂3%，

氨基醇钢筋阻锈剂1.5%，

在施工现场与陕西中材汉江普通硅酸盐水泥P.O42.5按照水泥:压浆剂=99:1的比例混合，水胶比为0.28，采用最高转速为3000r/min的高速搅拌机进行搅拌，测得水泥浆体的物理性能满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011相关要求。

实施例6

各组分按如下重量百分比：

减水组分粉末状聚羧酸减水剂44%，

活性炭5%，

硫铝酸盐膨胀剂25%，

微硅粉和羟乙基甲基纤维素醚按重量比95:5的复合稳定组分18%，

甲酸钙0.2%，

葡萄糖酸钠0.8%，

烷基磺酸盐引气剂1%，

聚醚消泡剂5%，

烷基酰胺酸盐钢筋阻锈剂1%，

在施工现场与陕西中材汉江普通硅酸盐水泥P.O42.5按照水泥:压浆剂=99:1的重量比例混合，水胶比为0.28，采用行星式水泥胶砂搅拌机进行搅拌，测得水泥浆体的物理性能满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011相关要求。

实施例7

各组分按如下重量百分比：

减水组分粉末状聚羧酸减水剂41%，

对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺按重量比2:1:4的复合物1.5%，

硫铝酸盐膨胀剂25%，

无机硝酸盐早强剂0.5%，

葡萄糖酸钠1%，

松香引气剂1.5%，

聚醚消泡剂8%，

氨基醇钢筋阻锈剂1.5%，

在施工现场与陕西中材汉江普通硅酸盐水泥P.O42.5按照水泥:压浆剂=98.5:1.5的重量比例混合，水胶比为0.28，采用行星式水泥胶砂搅拌机进行搅拌，测得水泥浆体的物理性能满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011相关要求。

Claims

1.一种超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：

减水组分30%～60%，

塑性膨胀组分1%～5%，

硬化后膨胀组分10%～25%，

稳定组分5%～20%，

早强组分0%～0.5%，

缓凝组分0%～1%，

引气组分0%～1.5%，

消泡组分2%～8%，以及

阻锈组分0%～1.5%，

且各组分之和为100%。

2.根据权利要求1所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：

减水组分40%～46%，

塑性膨胀组分1%～5%，

硬化后膨胀组分18%～25%，

稳定组分5%～20%，

早强组分0%～0.5%，

缓凝组分0.1%～1%，

引气组分0.1%～1.5%，

消泡组分2%～8%，以及

阻锈组分0.5%～1.5，

且各组分之和为100%；

或

减水组分45%～50%，

塑性膨胀组分3.5%～5%，

硬化后膨胀组分10%～25%，

稳定组分13%～20%，

早强组分0.1%～0.3%，

缓凝组分0.1%～0.5%，

引气组分0.1%～0.5%，

消泡组分6%～8%，以及

阻锈组分0.5%～0.9%，

且各组分之和为100%。

3.根据权利要求1或2所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，所述减水组分为粉末状聚羧酸减水剂。

4.根据权利要求1或2所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，所述塑性膨胀组分为选自如下中的一种或多种：分子筛，活性炭，以及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；

所述硬化后膨胀组分为硫铝酸盐膨胀剂或铝酸盐膨胀剂，且碱含量小于0.75wt%，氯离子含量小于0.05wt%。

5.根据权利要求1或2所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，所述稳定组分为选自微硅粉、有机膨润土、纤维素醚和可再分散乳胶粉中的一种或多种。

6.根据权利要求1或2所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，所述早强组分为选自无机硫酸盐早强剂、无机碳酸盐早强剂、无机硝酸盐早强剂、甲酸盐和乙酸盐中的一种或多种；

所述缓凝组分为选自葡萄糖酸钠、柠檬酸钠和磷酸盐中的一种或多种；

所述引气组分为选自松香引气剂、皂苷引气剂和烷基磺酸盐引气剂中的一种或多种；

所述消泡组分为选自有机硅消泡剂和聚醚消泡剂中的一种或多种。

7.根据权利要求1或2所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，所述阻锈组分为选自氨基醇钢筋阻锈剂和烷基酰胺酸盐钢筋阻锈剂中的一种或多种。

8.根据权利要求1或2所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂，其特征在于，所述减水组分为粉末状聚羧酸减水剂；

所述塑性膨胀组分为选自如下中的一种或多种：分子筛，活性炭，以及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，其中所述复合物为对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺按重量比2～5:1～3:2～6的复合物；

所述硬化后膨胀组分为硫铝酸盐膨胀剂或铝酸盐膨胀剂，且碱含量小于0.75wt%，氯离子含量小于0.05wt%；

所述稳定组分为选自微硅粉、有机膨润土、纤维素醚和可再分散乳胶粉中的一种或多种，其中所述纤维素醚为羟丙基甲基纤维素醚或羟乙基甲基纤维素醚，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯/乙烯共聚物类可再分散乳胶粉；

所述早强组分为选自无机硫酸盐早强剂、无机碳酸盐早强剂、无机硝酸盐早强剂、甲酸盐和乙酸盐中的一种或多种；

所述消泡组分为选自有机硅消泡剂和聚醚消泡剂中的一种或多种；

所述阻锈组分为选自氨基醇钢筋阻锈剂和烷基酰胺酸盐钢筋阻锈剂中的一种或多种。

9.一种权利要求1至8中任一项所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂的制备方法，该方法包括：

将减水组分、塑性膨胀组分、硬化后膨胀组分、稳定组分、早强组分、缓凝组分、引气组分、消泡组分和阻锈组分各原料按照上述重量百分比，投入具有千分级及以上搅拌精度的搅拌机中，连续混合搅拌2～4分钟，得到所述超低掺量后张预应力管道压浆剂。

10.一种权利要求1至8中任一项所述的超低掺量后张预应力管道压浆剂的应用，将所述超低掺量后张预应力管道压浆剂基于普通硅酸盐水泥的总重量按照0.8～1.5%的比例掺入到普通硅酸盐水泥中，以水胶重量比为0.26～0.28，加水拌合制成管道压浆料，用压浆泵将该浆体压入后张预应力混凝土梁体管道中。