CN104496354B - 一种水泥基灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种水泥基灌浆材料及其制备方法，涉及水泥基建筑灌浆材料。提供施工方便、成本低，具有优异的物理化学性能的一种水泥基灌浆材料及其制备方法。所述水泥基灌浆材料按质量比的组成之一为：水泥350～450、砾石300～400、中砂150～200、细砂50～100、填料20～70、膨胀剂40～50、减水剂6～10、助剂1～3、水13～20；所述水泥基灌浆材料按质量比的组成之二为：水泥350～450、粗砂300～400、中砂150～200、细砂50～100、填料20～50、膨胀剂40～60、减水剂8～12、助剂1～5、水13～18。制备时，将所有原料混合搅拌，即得干粉水泥基灌浆材料。

Description

一种水泥基灌浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水泥基建筑灌浆材料，尤其是涉及一种水泥基灌浆材料及其制备方法。

背景技术

水泥基灌浆材料作为新型的建筑材料是近几年来随着建筑业装配式混凝土结构技术的发展而迅速发展的灌浆连接材料，被广泛应用于建筑装配式混凝土结构技术的钢筋套筒连接、钢筋浆锚搭接连接，大型设备和精密设备地脚螺栓与基座二次灌浆，钢结构地脚螺栓与混凝土基础二次灌浆，剪力墙穿墙螺孔灌浆，后张法预应力钢筋混凝土孔道灌浆，建筑梁、柱和基础加固。当前市场需求量最大的灌浆材料是施工方便、性价比高、强度大、粘结性强、抗收缩性能好、使用寿命与建筑同寿命的无机灌浆材料。因此市场迫切需要开发一种具有优异施工性能，能够降低施工成本、节约资源、对环境友好，在市场上具有较强竞争力的灌浆材料。

中国专利CN102351501A公开一种水泥基灌浆材料及其制备方法。水泥基灌浆材料由硫铝酸盐水泥、河砂、膨胀剂、聚羧酸减水剂和复合添加剂原料制备而成，各原料的质量配比为：硫铝酸盐水泥∶河砂∶膨胀剂∶聚羧酸减水剂∶复合添加剂＝1∶0.5～2∶0.01～0.2∶0.001～0.008∶0.001～0.1；复合添加剂由消泡剂、硼酸和碳酸锂按30～40∶10～20∶5～15的质量比例混合而成。

中国专利CN102515651A公开一种水泥基灌浆材料及其制备方法，该水泥基灌浆材料包括A、B、C三组分，各组分的具体组成如下：A组分包括下列各质量份数的原料：环氧树脂：80份～90份，稀释剂：1份～10份，消泡剂：0份～1份，偶联剂：1份～5份，B组分包括具有乳化功能的水溶性胺类固化剂；C组分包括水泥30～50份、超细矿物粉2～4份、硅微粉0～1份、膨胀剂2～4份、减水剂0～1份、河砂40～60份；A、B、C三组分的重量比为60～100∶90～150∶400～800。

中国专利CN102211910A公开一种含有改性萘系减水剂的水泥基灌浆材料及其制备方法，按重量份数包含：水泥熟料350～500，粉煤灰80～130，膨胀剂20～30，石膏80～120，pH值调节剂1～2，聚酯型羧酸类减水剂8～15，石英砂300～500；所述减水剂由A料和B料组成，其中A料由萘、浓硫酸、甲醛、水以及氢氧化钠制备而成，B料由苯酚、氢氧化钠、甲醛、氨基磺酸、对氨基苯磺酸制备而成，A料与B料的重量比为20∶1～5∶1。

中国专利CN103936372A公开一种自流态耐热水泥基灌浆材料、其制备方法及其应用。所述水泥基灌浆材料，按质量份计，包含：水泥30～40份，掺合料5～10份，骨料50～60份，减水剂0.3～0.6份，塑性膨胀剂0.01～0.2份，硬化后膨胀剂3～5份，触变剂0.2～0.6份，消泡剂0.05～0.2份，以及短切纤维0.05～0.1份，适用于500℃～900℃的高温环境下的设备基础灌浆。

发明内容

本发明的目的在于提供施工方便、成本低，具有优异的物理化学性能的一种水泥基灌浆材料及其制备方法。

所述水泥基灌浆材料按质量比的组成之一为：水泥350～450、砾石300～400、中砂150～200、细砂50～100、填料20～70、膨胀剂40～50、减水剂6～10、助剂1～3、水13～20；

所述水泥基灌浆材料按质量比的组成之二为：水泥350～450、粗砂300～400、中砂150～200、细砂50～100、填料20～50、膨胀剂40～60、减水剂8～12、助剂1～5、水13～18。

所述水泥可采用强度等级为42.5、52.5的硅酸岩水泥或普通硅酸岩水泥，全国各地均可采购。

所述砾石、粗砂、中砂和细砂可采用G654花岗岩机械破碎人造砾石或砂，G654花岗岩矿石主要分布于福建省的长乐、长泰、漳浦、龙海等地，矿产资源丰富，其体积密度为2.8g/cm³,干燥压缩强度达218.3MPa，是抗压强度较大的矿石之一。砾石粒径为﹤4.75mm，≥2.36mm；粗砂粒径为﹤2.36mm，≥0.5mm；中砂粒径为﹤0.5mm,≥0.25mm；细砂粒径为﹤0.25mm,≥0.05mm。

所述填料可为一级粉煤灰或微硅粉，由于微硅粉细度小，平均粒径在0.1～0.3μm，其细度和比表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍，填充于水泥颗粒间可显著提高产品的抗压、抗折、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能。

所述膨胀剂可采用UEA复合混凝土膨胀剂，在灌浆材料中掺入可补偿干缩和冷缩、提高粘结力、提高密实度、增强抗裂防渗等效果；所述UEA复合混凝土膨胀剂的主要成分为硫酸铝、氧化铝、硫酸铝铵、硫酸钙、2级粉煤灰、硫代硫酸钠，按质量比各组分为：

所述UEA复合混凝土膨胀剂的制造工艺可为：按配方量将上述原材料混合均匀，粉碎后投入到球磨机中粉磨至细度小于12％即用0.8mm筛筛余，就可得UEA复合混凝土膨胀剂。

所述膨胀剂是水泥基灌浆材料不可缺少的组分，在灌浆材料中掺入膨胀剂能使灌浆材料产生一定体积膨胀，可补偿灌浆材料固化体积收缩。

所述减水剂可采用萘系高效非引气型减水剂，在水泥基灌浆材料中掺入可显著地降低水灰比，减少用水量，可使塌落度增加180mm以上，提高灌浆材料的强度，减少收缩等物理力学性能，并可显著提高灌浆材料的流动度，提高灌浆材料的施工性能。

所述助剂由羟丙基甲基纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠、NNO扩散剂组成，按质量比各组分为：

羟丙基甲基纤维素醚 1～3；

十二烷基苯磺酸钠 0～0.1；

NNO扩散剂 0.3～0.5。

所述助剂可改善灌浆材料的表观性能和施工性能。

所述水泥基灌浆材料的制备方法的具体步骤如下：

将所有原料混合搅拌，即得干粉水泥基灌浆材料。

所述搅拌的时间可为10～15min。

施工时，将干粉水泥基灌浆材料加水，用电钻搅拌混合均匀即可施工。

所述干粉水泥基灌浆材料与水的质量比可为1∶(0.13～0.20)。

本发明所述水泥基灌浆材料具有以下优良的性能：

1、水泥基灌浆材料密实，强度高，可达85MPa以上；

2、微膨胀可补偿材料的干缩和冷缩，新旧材料界面粘结牢固不产生裂缝；

3、施工用水量小，仅为13％～20％；施工流动性好，初始流动度可达360mm，30min流动度保留值大于260mm以上；基本实现干燥业法施工。

4、使用范围广，可广泛应用于建筑装配式混凝土结构技术的钢筋套筒连接、钢筋浆锚搭接连接，大型设备和精密设备地脚螺栓与基座二次灌浆，钢结构地脚螺栓与混凝土基础二次灌浆，剪力墙穿墙螺孔灌浆，后张法预应力钢筋混凝土孔道灌浆，建筑基础、梁、和柱等加固。

5、使用寿命长，可与建筑同寿命。

6、制备简单、施工方便、性价比高。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。

实施例1 水泥基灌浆料的制备

1、将羟丙基甲基纤维素醚1kg、十二烷基苯磺酸钠0.1kg、NNO扩散剂0.3kg，混合均匀，得助剂1.4kg。羟丙基甲基纤维素醚由河南天盛化学工业有限公司生产，粘性为100000，十二烷基苯磺酸钠由南京烷基苯厂生产，NNO扩散剂由江苏省江都县减水剂厂生产。

2、将硫酸铝7.5kg、氧化铝0.25kg、硫酸铝铵10kg、硫酸钙20kg、2级粉煤灰10kg、硫代硫酸钠2.25kg，混合均匀，粉碎后投入到球磨机中粉磨至细度小于12％即用0.8mm筛筛余，得膨胀剂50kg。硫酸铝由济南飞龙化工有限公司生产，氧化铝由沈阳市化工一厂生产，硫酸铝铵由南京长征化工厂有限公司生产，硫酸钙上海矿产原料厂生产，2级粉煤灰由厦门嵩屿电厂提供，硫代硫酸钠由上海新亚药业有限公司生产。

3、将砾石343kg、中砂170kg、细砂85kg、水泥400kg、一级粉煤灰68kg、膨胀剂50、减水剂10kg、助剂1.4kg依次投入强制式搅拌机搅拌10～15min。得干粉水泥基灌浆材料。砾石、中砂和细砂为G654花岗岩矿石机械破碎、筛分自制，水泥为华润水泥(福建)有限公司生产的42.5R标号普通硅酸盐水泥，减水剂为福建科之杰新材料有限公司生产的萘系早强高效减水剂。

4、将上述干粉水泥基灌浆材料和水按100∶18的比例混合搅拌成粘稠浆料，具体操作为，在桶内先加入4.5kg水，然后加入25kg的干粉水泥基灌浆材料，边加入边用电钻搅拌，直至搅拌成粘稠浆料，即可使用。

实施例2 水泥基灌浆材料的制备

1、将羟丙基甲基纤维素醚1.5kg、十二烷基苯磺酸钠0.1kg、NNO扩散剂0.5kg，混合均匀，得助剂2.1kg。

2、将硫酸铝8.25kg、氧化铝0.275kg、硫酸铝铵11kg、硫酸钙22kg、2级粉煤灰11kg、硫代硫酸钠2.475kg，混合均匀，粉碎后投入到球磨机中粉磨至细度小于12％即用0.8mm筛筛余，得膨胀剂55kg。

3、将粗砂340kg、中砂170kg、细砂80kg、水泥380kg、微硅粉30kg、膨胀剂55、减水剂9.5kg、助剂2.1kg依次投入强制式搅拌机搅拌10～15min。得干粉水泥基灌浆材料。水泥为华润水泥(福建)有限公司生产的52.5标号普通硅酸盐水泥。

4、将上述干粉水泥基灌浆材料和水按100∶17的比例混合搅拌成粘稠浆料，具体操作为，在桶内先加入4.25kg水，然后加入25kg的干粉水泥基灌浆材料，边加入边用电钻搅拌，直至搅拌成粘稠浆料，即可使用。

实施例3 水泥基灌浆材料物理性能测试

对实施例1和2中得到的水泥基灌浆材料，参照下述实验方法进行测试，测试结果如表1所示。

表1 水泥基灌浆材料物理性能测试结果

1、按GB50119-2003测试水泥基灌浆材料的流动度；

2、按GB/T50080测试水泥基灌浆材料的凝结时间；

3、按GB/T50080测试水泥基灌浆材料泌水率；

4、按GB/T17671-1999测试水泥基灌浆材料的抗压强度；

5、按GB50119-2003测试水泥基灌浆材料的竖向膨胀率；

6、按DL/T5150-2001测试钢筋握裹强度；

7、按JC/T986-2005测试粒径；

8、按GB8076-1997测试对钢筋的腐蚀作用。

Claims (5)

1.一种水泥基灌浆材料，其特征在于其按质量比的组成为：水泥350～450、砾石300～400、中砂150～200、细砂50～100、填料20～70、膨胀剂40～50、减水剂6～10、助剂1～3；

所述砾石、中砂和细砂采用G654花岗岩机械破碎人造砾石或砂，砾石粒径为﹤4.75mm，≥2.36mm；中砂粒径为﹤0.5mm,≥0.25mm；细砂粒径为﹤0.25mm,≥0.05mm；

所述水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，或强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥；

所述膨胀剂采用UEA复合混凝土膨胀剂，所述UEA复合混凝土膨胀剂的主要成分为硫酸铝、氧化铝、硫酸铝铵、硫酸钙、2级粉煤灰、硫代硫酸钠，按质量比各组分为：

硫酸铝 7～10；

氧化铝 0.2～0.5；

硫酸铝铵 8～12；

硫酸钙 20～25；

2级粉煤灰 10～15；

硫代硫酸钠 2～3；

所述UEA复合混凝土膨胀剂的制造工艺为：按配方量将各原材料混合均匀，粉碎后投入到球磨机中粉磨至细度小于12%即用0.8mm筛筛余，即得UEA复合混凝土膨胀剂；

所述助剂由羟丙基甲基纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠、NNO扩散剂组成，按质量比各组分为：

羟丙基甲基纤维素醚 1～3；

十二烷基苯磺酸钠 0～0.1；

NNO扩散剂 0.3～0.5。

2.一种水泥基灌浆材料，其特征在于其按质量比的组成为：水泥350～450、粗砂300～400、中砂150～200、细砂50～100、填料20～50、膨胀剂40～60、减水剂8～12、助剂1～5；

所述粗砂、中砂和细砂采用G654花岗岩机械破碎人造砂，粗砂粒径为﹤2.36mm，≥0.5mm；中砂粒径为﹤0.5mm,≥0.25mm；细砂粒径为﹤0.25mm,≥0.05mm；

所述水泥采用强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，或强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥；

所述膨胀剂采用UEA复合混凝土膨胀剂，所述UEA复合混凝土膨胀剂的主要成分为硫酸铝、氧化铝、硫酸铝铵、硫酸钙、2级粉煤灰、硫代硫酸钠，按质量比各组分为：

硫酸铝 7～10；

氧化铝 0.2～0.5；

硫酸铝铵 8～12；

硫酸钙 20～25；

2级粉煤灰 10～15；

硫代硫酸钠 2～3；

所述UEA复合混凝土膨胀剂的制造工艺为：按配方量将各原材料混合均匀，粉碎后投入到球磨机中粉磨至细度小于12%即用0.8mm筛筛余，即得UEA复合混凝土膨胀剂；

所述助剂由羟丙基甲基纤维素醚、十二烷基苯磺酸钠、NNO扩散剂组成，按质量比各组分为：

羟丙基甲基纤维素醚 1～3；

十二烷基苯磺酸钠 0～0.1；

NNO扩散剂 0.3～0.5。

3.如权利要求1或2所述一种水泥基灌浆材料，其特征在于所述填料为一级粉煤灰或微硅粉，平均粒径为0.1～0.3μm。

4.如权利要求1或2所述一种水泥基灌浆材料，其特征在于所述减水剂采用萘系高效非引气型减水剂。

5.如权利要求1或2所述一种水泥基灌浆材料的制备方法，其特征在于其具体步骤如下：

将所有原料混合搅拌，即得干粉水泥基灌浆材料；所述搅拌的时间为10～15min。