CN104402345B

CN104402345B - 一种大流态微膨高强灌浆料

Info

Publication number: CN104402345B
Application number: CN201410709682.3A
Authority: CN
Inventors: 陈景; 甘戈金; 卢佳林; 刘永道; 黄海珂; 王晶晶
Original assignee: China Construction Ready Mixed Concrete Chengdu Co Ltd
Current assignee: China West Construction Southwest Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: CN104402345A

Abstract

本发明公开了一种大流态微膨高强灌浆料，其各原料按质量百分比计为水泥23％～34％，微珠3％～5％，磷渣复合粉5％～7.5％，硅灰2.5％～3.5％，石英粉2.5％～3.5％，细集料46％～55％，减水剂0.7％～1％，消泡剂0.01％～0.03％，膨胀剂2.5％～3.5％，早强剂0.5％～1％。本发明是以水泥为主要胶凝材料，利用硅灰，微珠，磷渣复合粉三种水化活性不同的矿物掺合料，并辅以与此胶材体系相匹配的化学外加剂及级配合理的骨料体系，使灌浆料具有早期及后期强度高，流动性能好，膨胀性能可调的优点，特别适用于高精度设备安装，设备基础二次灌浆，螺栓锚固，裂缝修补，孔道灌浆等。

Description

一种大流态微膨高强灌浆料

技术领域

本发明属于无机灌浆材料领域，具体涉及到一种大流态微膨高强灌浆料。

背景技术

目前，水泥基材料已然成为应用最为广泛的人造建筑材料，由于其高强，耐久性好，取材广泛，成本低廉，现已大量运用于各类建筑交通工程。但在使用过程中，它也存在一些局限性，如脆性大，在温湿度交替作用下易开裂等，尤其是应用于道路方面的水泥基材料在车辆荷载、循环磨损和所处环境因素的作用下更容易出现表面剥蚀、拱起，开裂等现象。此外，随着机械设备朝着大型化、精密化的方向发展，设备安装对精度和速度提出了更高的要求，对基础灌浆、钢筋描固所使用材料的技术经济性要求更为迫切。为此，国内外从20世纪80年代开始研制用于裂缝修补和设备安装等用途的无机灌浆材料。

无机灌浆材料是一种以各类水泥为基材，在低水胶比的基础上加入细集料和一些功能助剂，如减水剂、调凝剂、膨胀剂、消泡剂等配制出来的高强砂浆，它不仅具有很大的流动度、而且早期强度高并伴有早期微膨胀的性质。目前水泥灌浆料的发展也存在一些不足，主要包括灌浆料早期塑性膨胀不够导致的与基体的有效承载面小、表面空洞以及后期强度发展慢的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种大流态微膨高强灌浆料，具有早期及后期强度高，流动性能好，膨胀性能可调的优点。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

一种大流态微膨高强灌浆料，包括水泥、微珠、磷渣复合粉、硅灰、石英粉、细集料、减水剂、消泡剂、膨胀剂、早强剂，各原料按质量百分比计为水泥23％～34％，微珠3％～5％，磷渣复合粉5％～7.5％，硅灰2.5％～3.5％，石英粉2.5％～3.5％，细集料46％～55，减水剂0.7％～1％，消泡剂0.01％～0.03％，膨胀剂2.5％～3.5％，早强剂0.5％～1％。

按上述方案，所述微珠为粉煤灰经过湿排灰→高压水冲洗→浮选→收集→脱水干燥→混珠→除杂→后续处理等流程分选出来的空心漂珠，其比表面积为850～1000m²/kg。

按上述方案，所述磷渣复合粉为磷渣粉和石灰石粉的混合物。优选地，所述磷渣复合粉按质量百分比计为磷渣粉70～90％，石灰石粉10～30％，两者之和为100％。其中，磷渣粉的比表面积为650～700m²/kg，石灰石粉的比表面积为500～600m²/kg，混合后磷渣复合粉的比表面积为600～650m²/kg。

按上述方案，所述硅灰中活性二氧化硅含量不小于90％，比表面积为20000～25000m²/kg。

按上述方案，所述石英粉为粒径分别在120～200目、200～260目、260～325目、325～600目的石英粉混合而成。优选地，所述石英粉按质量百分比计，各粒径石英粉为：120～200目石英粉10～30％，200～260目石英粉20～35％，260～325目石英粉20～40％，325～600目石英粉30～50％，各粒径石英粉质量百分比之和满足100％。

按上述方案，所述细集料为水洗机制砂和石英砂的混合物。优选地，所述细集料按质量百分比计为水洗机制砂50～70％，石英砂30～50％，两者之和为100％。其中，所述水洗机制砂的细度模数为1.0～1.2，石粉含量不大于1％，MB值不大于1.0；所述石英砂的细度模数为0.7～1.5。

按上述方案，所述减水剂为粉状聚羧酸高性能减水剂，减水率不小于30％。

按上述方案，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

按上述方案，所述膨胀剂为塑性膨胀剂、MgO膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂的混合物。优选地，所述膨胀剂按质量百分比计，各组分含量为：塑性膨胀剂2～5％，MgO膨胀剂20～35％，硫铝酸钙膨胀剂60～75％，各组分之和为100％。

按上述方案，所述早强剂为三乙醇胺、硫酸钠、碳酸锂和甲酸钙中的一种或几种按任意比例的混合物。优选地，所述早强剂按质量百分比计，各组分含量为：三乙醇胺0～20％，硫酸钠0～40％，碳酸锂0～40％，甲酸钙50～100％，各组分之和为100％。

与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：

(1)本发明是以水泥为主要胶凝材料，适量掺入硅灰、微珠、磷渣复合粉等粒径不同的超细矿物掺合料，可逐级完善粉料体系的颗粒级配，降低粉料体系的物理水用量。由于矿物掺合料的水化活性不同，复掺可有效提高灌浆料早期及后期强度。

(2)本发明中的微珠是粉煤灰经过特殊工艺分选出的亚微米级玻璃体球状颗粒。尽管比表面积大幅增加会需要更多的湿润水，但其密实填充效应又大幅减少孔隙水，因此适量掺入微珠对灌浆料的工作性没有不利影响。在掺有高效减水剂和低水灰比的灌浆料胶材体系下，由于其良好的填充效应，反而能够大幅度提高灌浆料的工作性。再者，微珠本身的水化活性较高，在后期将与水泥水化产生的氢氧化钙发生二次水化反应，有利于灌浆料后期强度的发展。

(3)本发明中的磷渣粉是电炉法生产黄磷时所产生的固体废弃物，本身具有一定的水化活性，但由于磷渣粉中含有大量可溶性的P、F等缓凝组分，单掺磷渣粉存在灌浆料初凝时间较长，早期强度低等问题。在磷渣粉中复合部分石灰石粉后，除了能够有效控制灌浆料的凝结时间外，还可显著提高灌浆料的工作性能和后期力学性能。

(4)本发明中掺入级配合理的石英粉，即能有效抑制水泥水化产物的凝聚，减小灌浆料30min的流动度损失，还可减小灌浆料的体积收缩。

(5)本发明在水洗机制砂的基础上复合了适量的石英砂，在保证细集料合理级配的基础上，增强了细集料的骨料效应，有利于灌浆料力学性能的提高。

(6)本发明中所使用的有机硅消泡剂，耐碱性强，在灌浆料中的强碱环境下能够迅速消除浆料中的气泡，并且抑泡持久，可大幅提高灌浆料的力学性能，消除灌浆料与基体接触面的麻面现象。

(7)本发明中所使用的膨胀剂复合了性能不同的三类膨胀剂，塑性膨胀剂可在水泥水化初期发生水解并释放出气体，使得灌浆料在塑性阶段产生微膨胀，从而避免了因灌浆料沉降所导致的与基体接触面积过小，表面空洞等问题；复合掺入适量的硫铝酸钙膨胀剂和MgO膨胀剂可保证灌浆料中后期的膨胀性能。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。

本发明的实施例需按配比准确称量各种原料，称量误差须小于1％，各原料组分均能从市场上购买获得。

下述实施例中所述水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为52.5，其比表面积为360m²/kg；减水剂为粉状聚羧酸高性能减水剂，减水率为36％，消泡剂为有机硅消泡剂；磷渣粉的比表面积为650～700m²/kg，石灰石粉的比表面积为500～600m²/kg。

实施例1

一种大流态微膨高强灌浆料，其原料按质量百分比计为：普通硅酸盐水泥23％，硅灰3％，微珠5％，磷渣复合粉7％，石英粉3％，细集料54.79％，减水剂0.7％，消泡剂0.01％，膨胀剂3％，早强剂0.5％。

本实施例中，硅灰中活性二氧化硅含量为92％，比表面积为20000m²/kg；微珠的比表面积为850m²/kg；磷渣复合粉中磷渣粉的质量百分比为70％，石灰石粉的质量百分比为30％，磷渣复合粉的比表面积为610m²/kg；石英粉中各粒径石英粉按质量百分比计为120～200目石英粉15％，200～260目石英粉20％，260～325目石英粉30％，325～600目石英粉35％。细集料中按质量百分比计为水洗机制砂70％，石英砂30％；其中，水洗机制砂的细度模数为1.0，石粉含量0.8％、MB值0.4；所述石英砂的细度模数为0.8。膨胀剂中塑性膨胀剂、MgO膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂的质量百分比分别为5％、28％、67％。早强剂由碳酸锂和甲酸钙复合而成，其中碳酸锂的质量百分比为35％，甲酸钙的质量百分比为65％。

实施例2

一种大流态微膨高强灌浆料，其各组分按质量百分比计为：普通硅酸盐水泥33％，加密硅灰3.5％，微珠3％，磷渣复合粉6％，石英粉3％，细集料47.08％，减水剂0.9％，消泡剂0.02％，膨胀剂2.5％，早强剂1％。

本实施例中，硅灰中活性二氧化硅含量为92％，比表面积为22000m²/kg；微珠的比表面积为950m²/kg；磷渣复合粉中磷渣粉的质量百分比为80％，石灰石粉的质量百分比为20％，磷渣复合粉的比表面积为630m²/kg；石英粉中各粒径石英粉按质量百分比计为120～200目石英粉20％，200～260目石英粉25％，260～325目石英粉20％，325～600目石英粉35％。细集料中水洗机制砂的质量百分比为60％，石英砂的质量百分比为40％；其中，水洗机制砂细度模数为1.1，石粉含量0.6％、MB值0.4；石英砂的细度模数为1.0。膨胀剂中塑性膨胀剂、MgO膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂的质量百分比分别为3％、30％、67％。早强剂由三乙醇胺和甲酸钙复合而成，其中三乙醇胺的质量百分比为20％，甲酸钙的质量百分比为80％。

实施例3

一种大流态微膨高强灌浆料，其各组分按质量百分比计为：普通硅酸盐水泥34％，加密硅灰3.5％，微珠3％，磷渣复合粉5％，石英粉3.5％，细集料46.47％，减水剂1％，消泡剂0.03％，膨胀剂2.5％，早强剂1％。

本实施例中，硅灰中活性二氧化硅含量为94％，比表面积为25000m²/kg；微珠的比表面积为1000m²/kg；磷渣复合粉中磷渣粉的质量百分比为90％，石灰石粉的质量百分比为10％，磷渣复合粉的比表面积为650m²/kg；石英粉中各粒径石英粉按质量百分比计为120～200目石英粉10％，200～260目石英粉20％，260～325目石英粉20％，325～600目石英粉50％；细集料中水洗机制砂的质量百分比为50％，石英砂的质量百分比为50％；其中，水洗机制砂的细度模数为1.2，石粉含量0.4％、MB值0.2；石英砂细度模数为1.5。膨胀剂中塑性膨胀剂、MgO膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂的质量百分比分别为2％、23％、75％。早强剂由三乙醇胺、硫酸钠、碳酸锂和甲酸钙复合而成，其质量百分比分别为10％、20％、15％和55％。

制备本发明所述大流态微膨高强灌浆料时只需将实施例中各种原料按配比准确称量，再混合均匀，使用时只需要加入水搅拌均匀即可，即根据灌浆料的使用特点选择适当的水料比(水料比即用水量与干料的比例质量比)搅拌均匀即可。

应用测试：本发明实施例1～3制备的大流态微膨高强灌浆料的应用测试效果如表1所示。其中，流动度测试严格按照GB50119-2003附录A，竖向膨胀率测试严格按照GB50119-2003附录C，抗压强度严格按照GB/T17671-1999，对钢筋的锈蚀作用严格按照GB8076-1997附录B，泌水率严格按照GB/T50080的相关步骤进行。

表1

由上述实施例和测试数据可知：本发明所述大流态微膨高强灌浆料的具有以下优点：

(1)膨胀性能可控本发明所述大流态微膨高强灌浆料复合使用了三类性能不同的膨胀剂，3h竖向膨胀率可达0.6％，24h与3h的竖向膨胀率之差可控制在0.02％～0.03％的范围内，而且灌浆料的膨胀性能可根据施工的实际情况通过控制各种膨胀剂的比例而得到调整；

(2)大流态本发明所述大流态微膨高强灌浆料的初始流动度大，最高可达395mm，流动度保持能力强，30min流动度保留值最高可达385mm，流速快，在设备的二次灌浆中不需要竹条拉动，对一些较为复杂的填充空间也能很容易的灌浆密实，不会出现空洞现象；

(3)强度高本发明所述大流态微膨高强灌浆料的1d抗压强度最高可达40MPa以上，28d抗压强度最高可达95MPa以上，60d抗压强度最高可达100MPa以上，成功实现了灌浆料在大流态的条件下同时具有高强的性能；且由于灌浆料的早期强度高，使得设备二次灌浆、螺栓锚固，裂缝修补一天后即可投入使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于其原料包括水泥、微珠、磷渣复合粉、硅灰、石英粉、细集料、减水剂、消泡剂、膨胀剂、早强剂，各原料按质量百分比计为水泥23%~34%，微珠3%~5%，磷渣复合粉5%~7.5%，硅灰2.5%~3.5%，石英粉2.5%~3.5%，细集料46%~55%，减水剂0.7%~1%，消泡剂0.01%~0.03%，膨胀剂2.5%~3.5%，早强剂0.5%~1%；所述磷渣复合粉为磷渣粉和石灰石粉的混合物。

2.根据权利要求1所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述微珠为粉煤灰分选出来的空心漂珠，其比表面积为850~1000m²/kg。

3.根据权利要求1所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述磷渣复合粉按质量百分比计为磷渣粉70~90%，石灰石粉10~30%，两者之和为100%；所述磷渣复合粉的比表面积为600~650m²/kg。

4.根据权利要求1所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述石英粉为粒径分别在120~200目、200~260目、260~325目、325~600目的石英粉混合而成。

5.根据权利要求4所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述石英粉按质量百分比计，各粒径石英粉为：120~200目石英粉10~30%，200~260目石英粉20~35%，260~325目石英粉20~40%，325~600目石英粉30~50%，各粒径石英粉质量百分比之和满足100%。

6.根据权利要求1所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述细集料为水洗机制砂和石英砂的混合物。

7.根据权利要求1所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述膨胀剂为塑性膨胀剂、MgO膨胀剂和硫铝酸钙膨胀剂的混合物。

8.根据权利要求7所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述膨胀剂按质量百分比计，各组分含量为：塑性膨胀剂2~5%，MgO膨胀剂20~35%，硫铝酸钙膨胀剂60~75%，各组分之和为100%

9.根据权利要求1所述的一种大流态微膨高强灌浆料，其特征在于所述早强剂为三乙醇胺、硫酸钠、碳酸锂和甲酸钙中的一种或几种按任意比例的混合物。