CN104529337A - 一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，原料包括胶凝材料、矿物及活性掺合料、超级分散剂、复合膨胀剂、保水剂、稳定剂、润滑剂、增韧剂、调凝剂和钢筋阻锈剂，采用双轴桨叶式无重力高效砂浆混合机进行机械拌合，先将矿物及活性掺合料、及二分之一的胶凝材料加入到拌合机中预混合1～2分钟，再将超级分散剂、复合膨胀剂、消泡剂、稳定剂、增韧剂、调凝剂和钢筋阻锈剂(如是水剂产品可预先与部分惰性矿物掺合料稀释混合)加入混合1～2分钟，最后将剩余胶凝材料加入再搅拌5～8分钟即可卸料包装。本发明解决压浆剂与水泥现场配置压浆材料而可能造成的达不到标准要求的问题。

Description

一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种水泥基材料领域，特别涉及一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料及其制备方法，该孔道压浆料主要用于后张法预应力混凝土梁的孔道压浆。。

【背景技术】

随着国家经济持持续、快速、健康、稳定的发展，基础建设进入一个高速发展的时期，《国家公路网规划(2013年-2030年)》已获国务院批准，国家公路网总规模约40万公里，全国所有县级及以上行政区将都有普通国道覆盖，国家高速公路连接所有地级行政中心及城镇人口超过20万的中等及以上城市。以及《中长期铁路网规划》的四中四横，到2020年，铁路营业里程由10万公里调整为12万公里，其中客运专线由1.2万公里调整为1.6万公里。工程质量直接关乎到人民的生命财产安全。孔道压浆就是对预应力钢筋免遭腐蚀的一种保护。据统计，由于压浆不密实导致预应力管道内钢绞线锈蚀，预应力提前丧失，可造成桥梁实际寿命缩短至设计寿命的十分之一。在美国，公路桥梁大约有57万座，其中约13万座有缺陷。平均开始出现问题的年限是25年。在我国截止到2002年，各种桥梁总和约有28万座其中，危桥约有9597座，它们平均开始出现问题的年限是7年。为了加强对桥梁施工质量的过程控制，消除施工过程中的质量缺陷，对预应力桥梁的预应力管道(波纹管)的注浆质量检测，是确保桥梁施工质量达到设计要求和合理受力状态的一个重要控制环节。预应力桥梁的钢绞线要充分发挥设计效果，抵消车辆和行人对桥面的压力，预应力管道的压浆质量效果是最重要因素之一。达到设计要求的压浆质量可以使预应力钢绞线充分发挥作用；存在压浆质量缺陷时会出现锚头应力集中和随时间推移的预应力损失现象，且会改变梁体的设计受力状态，降低桥的承载力，从而影响桥梁的使用寿命。为保证铁路建设的质量，2008年3月发不了铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件-TB/T3192-2008，交通运输部也在2011年8月1日发布实施了新的《公路桥梁施工技术规范JTG/T F50-2011》，并在浙江全省范围内推广实施使用压浆料。

压浆料较压浆剂的优势在于胶凝材料及功能性添加剂在工厂预先混合均匀，到现场按照比例加水使用即可。使用压浆剂需要先用施工方提供的水泥做实验配比，根据水泥适应性做出压浆剂送到工地再用水泥及水拌合使用，施工方的水泥往往不够稳定，如使用不同厂家，不同型号的水泥，造成压浆剂的不适应；使用存放时间过长的水泥造成浆体的离析、泌水；使用早强型硅酸盐水泥造成浆体流动度损失大，塑性裂纹难以控制等。并且袋装水泥也不利于国家节能减排的政策。而使用压浆料则能避免以上情况的发生，不留工程隐患。压浆料是由厂家优先选择适应性良好的硅酸盐及普通硅酸盐散装水泥，无包装袋垃圾的产生，可选用优质的掺合料，能及时对每批次的产品进行检测，避免不合格品流入施工工程中，可一直使用同一厂家、同一型号的水泥，提供稳定的压浆产品，减少由于压浆剂和水泥的不适应性反复调整而造成的人力、物力浪费。所以使用压浆料即稳定、高效，又可避免人力、物力的浪费，绿色环保。

【发明内容】

为解决压浆剂与水泥现场配置压浆材料而可能造成的达不到标准要求的问题，以及使用压浆料的各种优越性。本发明的目的是提供一种能满足公路桥涵后张法预应力孔道压浆(JTG/T F50-2011)标准要求的管道压浆材料及其制备方法。

本发明所采用技术方案是：一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，原料包括胶凝材料、矿物及活性掺合料、超级分散剂、复合膨胀剂、保水剂、稳定剂、润滑剂、增韧剂、调凝剂和钢筋阻锈剂，上述组分的配比如下：

所述胶凝材料为无机胶凝材料，优选硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥，更优选低碱硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥。

所述矿物及活性掺合料为超细微珠，S95级矿渣微粉，超细硅灰，磨细石灰石粉，微珠是一种几乎不含多孔状的全球状颗粒，可增加压浆料的密实度，是一种物理减水剂，可显著提高水泥基材料的流动性和活性，并大幅度地改善浆液的工作性。在压浆料体系中微珠具有填充效应及滚珠效应，能够改善、提高浆料的流动性及制品本身的耐久性；S95级矿渣微粉具有提高水泥制品的强度、改善和易性、降低水化热、抑制碱集料反应、提高密实度、抗渗性及抗海水侵蚀能力等；超细硅灰在水泥制品中能填充水泥及其它细粉料间的空隙，提高其密实性，同时与水化产物生产凝胶体。在浆体材料中具有保水、防止离析、泌水、大幅降低浆料的压浆阻力。提高制品的抗压、抗折、抗渗、防腐及耐磨性能。具有抗盐蚀、提升耐久性的功效；超细微珠磨细石灰石粉选用300～1200目之间的粉料，它具有填充效应(填充胶凝材料与各矿物掺合料之间空隙，改善孔结构)、活性效应(水化后期可以生成单碳水化铝酸钙、三碳水化铝酸钙)和加速效应(在胶凝材料水化和硬化过程中有加速作用)的作用。掺合料可以是其一种、两种及组合物，优先选用其组合物以产生协同效应。

所述诉超级分散剂为聚醚、聚酯、改性醇醚类聚羧酸减水剂，可以是聚醚、聚酯、改性聚醚一种或其组合物，优先选其干粉状态聚羧酸减水剂或其干粉状态组合物聚羧酸减水剂。聚羧酸高性能减水剂是目前最先进的减水剂，其低掺量、高减水率、不含甲醛、极低硫酸钠含量及生产过程完全绿色环保。

所述复合膨胀剂为塑性膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂及轻烧氧化镁膨胀剂。塑性膨胀剂选择北京荣泰信科技有限公司的EEA-101，它主要靠在浆料塑性阶段不断放气来达到膨胀的效果；硫铝酸钙类膨胀剂是铝矾土和石灰石按一定比例磨细-成球-高温煅烧-磨细再与一定比例天然硬石膏配置而成，该膨胀剂属于低碱膨胀剂，碱含量明显低于氧化钙类、明矾石类、普通UEA类膨胀剂，满足铁路及道桥规范中对膨胀剂的要求；轻烧氧化镁膨胀剂是一种由方镁石或菱镁矿经800～1000℃煅烧而得到的氧化镁经粉磨而成，氧化镁膨胀剂具有水化需水量少、膨胀过程可调控、水化产物稳定的特点，并且其具有延迟膨胀的效应，膨胀曲线均匀时间更长，且无倒缩现象。以钙矾石作为膨胀源的膨胀剂其膨胀率较快，膨胀主要发生在14天以前，对水泥基材料后期收缩的补偿作用不大。故本发明考虑到压浆料在塑性阶段，固化后前期、中期及后期等不同时期收缩，故选择三种膨胀剂进行复掺以满足不同阶段的膨胀要求。其配比范围为塑性膨胀剂∶硫铝酸钙膨胀剂∶轻烧氧化镁膨胀剂＝2～10∶598～790∶200～400。

所述消泡剂为液态碳氢化合物、聚乙二醇和非结晶性二氧化矽的混合物消泡剂，改性聚醚、酯化类和高碳醇类消泡剂，优选其粉末状态的消泡剂。由于浆料在搅拌过程中特别是高速搅拌过程中会引入一定的空气，而一些添加剂在压浆料搅拌过程中也会产生一些气泡，这些气泡如果不经过消泡处理，那么在浆料固化后就会形成泡沫层或在浆体内部形成气囊，这都不符合规范对压浆料的要求，故选择消泡剂进行处理。

所述保水剂为低粘度羧甲基纤维素，甲基羟乙基纤维素醚。压浆料要有一定的保水性，以防止浆料的泌水，故选择添加纤维素，但如果纤维素选择粘度过大或掺量过大就会对浆料流动性造成很大影响，或增大分散剂用量。本发明优先选择粘度在1000以内的如羧甲基纤维素或甲基羟乙基纤维素作为保水组分。其可以是一种或两种的组合物。

所述稳定剂为聚丙烯酸盐，海藻酸钠，黄单胞菌多糖。聚丙烯酸盐是优选其低分子量(5000～10000)，它可以有效的使水泥及各组分保持均匀状态，长时间放置不分层，此状态水泥凝固后使水泥工程各部分的强度基本一致，从而大大提高水泥基制品的的整体强度；海藻酸钠可以使压浆料各组分悬浮、稳定、防止沉降，提高上中下浆料的均匀性；黄单胞菌多糖又称黄原胶，其水溶液在静态或低的剪切作用下具有高粘度，在高剪切作用下表现为粘度急剧下降，但分子结构不变。而当剪切力消除时，则立即恢复原有的粘度。剪切力和粘度的关系是完全可塑的。黄原胶假塑性非常突出，这种假塑性对稳定浆体悬浮、稳定极为有效，且其受pH值影响较小，因此在压浆料这种碱性浆料中其各种性能表现较为稳定。本发明可以选用其一种、两种及其组合物，优先选用两种及以上组合物。

所述润滑剂为硅酸镁铝、有机膨润土、(改性)聚氧化乙烯。润滑剂可以控制浆体粘度、屈服值、稳定性和施工性，能提高浆料的润滑性、减少摩擦阻力、减少压浆阻力。

所述调凝剂为缓凝剂和早强剂，缓凝剂为多羟基化合物、羟基羧酸盐及其衍生物、硼酸盐、磷酸盐等，早强剂为有机酸盐、无机盐。缓凝剂的选择我们旨在为夏季高温施工时抑制水化热过快，以免造成浆体流动度损失快及形成微裂纹；早强剂的选择我们旨在冬季低温施工时浆体凝结时间过长，水化慢，早期强度低而采用的一种缩短浆体凝结时间、提高早期强度的一种措施。这里所优先选择的缓凝剂为葡萄糖酸钠、柠檬酸、酒石酸、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、硼砂、硼酸等中的一种、两种及其组合物，更优先选择无机缓凝剂以减少对早期强度的影响。所选的早强剂为甲酸钙、醋酸钙、丙酸钙、丁酸钙、甲酸钠、醋酸钠、丙酸钠、丁酸钠、硫氰酸盐、三乙醇胺、三异丙醇胺等中的一种、两种及其组合物。上诉调凝剂只是根据施工方要求而添加，如无要求，则可不必添加。

所述增韧剂为醋酸乙烯(酯)/乙烯共聚物、乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚物、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚物等，都选其可再分散性粉末。可再分散乳胶粉的加入可以改善压浆料的和易性、保水性，提高抗折强度、柔韧性，增加压浆料固化后和钢绞线、预应力混凝土孔道的粘结性以及对钢绞线的握裹力，使应力能够有效传递。使固化后的浆料脆性降低，柔韧性提高，以及提升材料的抗裂性等指标。

所述钢筋阻锈剂为掺入型阻锈剂(不得含亚硝酸盐)，优选氨基醇阻锈剂。氨基醇阻锈剂是以离子态或气态吸附到钢筋表面，由于钢筋的电场非常强，因此这些阻锈剂分子是朝向钢筋方向吸附的，到达钢筋表面后即与钢筋反应形成类似铁锈的化学膜，但这一化学膜是相当钝化的，不会象铁锈一样容易溶于水而流失。它在阴阳两极同时形成较厚的保护膜，形成对钢绞线的保护。

一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料的制备方法，采用双轴桨叶式无重力高效砂浆混合机进行机械拌合，先将矿物及活性掺合料、及二分之一的胶凝材料加入到拌合机中预混合1～2分钟，再将超级分散剂、复合膨胀剂、消泡剂、稳定剂、增韧剂、调凝剂和钢筋阻锈剂(如是水剂产品可预先与部分惰性矿物掺合料稀释混合)加入混合1～2分钟，最后将剩余胶凝材料加入再搅拌5～8分钟即可卸料包装。

本发明的有益效果是：本发明解决压浆剂与水泥现场配置压浆材料而可能造成的达不到标准要求的问题，以及使用压浆料的各种优越性，能满足公路桥涵后张法预应力孔道压浆(JTG/T F50-2011)标准要求的管道压浆材料。

为使更进一步了解本发明的特征和技术内容，详见本发明实施方式，然而所附实施例仅供参考与说明用，并非是对本发明加以限制。

【具体实施方式】

下面结合实施例对本发明做进一步说明：

实施列1：海螺PO42.5水泥80，超细微珠3，硅灰1.2，矿粉2，石灰石粉2.5，超级分散剂0.29，复合膨胀剂6，羧甲基纤维素0.015，黄原胶0.01、硅酸镁铝0.03、可再分散乳胶粉1、钢筋阻锈剂1.

实施列2：海螺P II 52.5水泥70，超细微珠2.5，矿粉12.5，硅灰1，石灰石粉7.6，超级分散剂0.32，复合膨胀剂5.5，甲基羟乙基纤维素醚0.01，黄原胶0.01，海藻酸钠0.02，有机膨润土0.04，可再分散乳胶粉0.5，钢筋阻锈剂1.

实施列3：钱潮PO42.5水泥82，超细微珠4，矿粉，3.083，硅灰1，石灰石粉1.5，超级分散剂0.35、复合膨胀剂6.5，羧甲基纤维素0.015，，黄原胶0.012，聚丙烯酸钠0.02，改性聚氧化乙烯0.02，可再分散乳胶粉0.5，钢筋阻锈剂1.

本发明的实施例指标如下：

从图表可以看出本发明产品指标均满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011的要求。

运用举例：本发明产品在杭州钱江通道及接线工程项目利越集团有限公司、四川路桥集团、中铁航空港集团各自标段现场压浆抽取流动度初始流秒为14.8秒，30分钟为15.8秒，一小时为17.5秒，3天抗折强度为9.1兆帕，抗压为45兆帕，7天抗折强度为11.2兆帕，抗压为53兆帕，28天抗折强度为13.3兆帕，抗压为68.5兆帕。温州乐清雁荡至水嘉楠溪江公路工程第二合同段现场压浆抽取流动度初始流秒为14.5秒，30分钟为15.2秒，一小时为17秒，3天抗折强度为9兆帕，抗压为46.5兆帕，7天抗折强度为11兆帕，抗压为52兆帕，28天抗折强度为13兆帕，抗压为68兆帕，通过现场抽检及送检结果均满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011的要求。

然而上述仅本发明较佳可行的实施例而已，非因此局限本发明保护范围，依照上述实施例所作各种变形或套用均在此技术方案保护范围之内。

Claims (9)

1.一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，原料包括胶凝材料、矿物及活性掺合料、超级分散剂、复合膨胀剂、保水剂、稳定剂、润滑剂、增韧剂、调凝剂和钢筋阻锈剂，上述组分的配比如下：

2.根据权利要求1所述的一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，所述胶凝材料为无机胶凝材料，优选硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥，更优选低碱硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥。

3.根据权利要求1所述的一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，所述矿物及活性掺合料为超细微珠，S95级矿渣微粉，超细硅灰，磨细石灰石粉。

4.根据权利要求1所述的一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，所述诉超级分散剂为聚醚、聚酯、改性醇醚类聚羧酸减水剂，可以是聚醚、聚酯、改性聚醚一种或其组合物，优先选其干粉状态聚羧酸减水剂或其干粉状态组合物聚羧酸减水剂。

5.根据权利要求1所述的一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，所述复合膨胀剂为塑性膨胀剂、硫铝酸钙膨胀剂及轻烧氧化镁膨胀剂，消泡剂为液态碳氢化合物、聚乙二醇和非结晶性二氧化矽的混合物消泡剂，改性聚醚、酯化类和高碳醇类消泡剂，优选其粉末状态的消泡剂。

6.根据权利要求1所述的一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，所述保水剂为低粘度羧甲基纤维素，甲基羟乙基纤维素醚，优先选择粘度在1000以内的如羧甲基纤维素或甲基羟乙基纤维素作为保水组分。其可以是一种或两种的组合物。

7.根据权利要求1所述的一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，所述稳定剂为聚丙烯酸盐，海藻酸钠，黄单胞菌多糖，选用其一种、两种及其组合物，优先选用两种及以上组合物，所述润滑剂为硅酸镁铝、有机膨润土、改性聚氧化乙烯，所述调凝剂为缓凝剂和早强剂，缓凝剂为多羟基化合物、羟基羧酸盐及其衍生物、硼酸盐、磷酸盐等，早强剂为有机酸盐、无机盐，所述增韧剂为醋酸乙烯(酯)/乙烯共聚物、乙烯/月桂酸乙烯酯/氯乙烯共聚物、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚物、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚物等，都选其可再分散性粉末。可再分散乳胶粉的加入可以改善压浆料的和易性、保水性，提高抗折强度、柔韧性，增加压浆料固化后和钢绞线、预应力混凝土孔道的粘结性以及对钢绞线的握裹力，使应力能够有效传递。使固化后的浆料脆性降低，柔韧性提高，以及提升材料的抗裂性等指标。

8.根据权利要求1所述的一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，其特征是，所述钢筋阻锈剂为掺入型阻锈剂不得含亚硝酸盐，优选氨基醇阻锈剂。

9.一种公路桥涵后张法预应力混凝土梁孔道压浆料的制备方法，其特征是，采用双轴桨叶式无重力高效砂浆混合机进行机械拌合，先将矿物及活性掺合料、及二分之一的胶凝材料加入到拌合机中预混合1～2分钟，再将超级分散剂、复合膨胀剂、消泡剂、稳定剂、增韧剂、调凝剂和钢筋阻锈剂，如是水剂产品可预先与部分惰性矿物掺合料稀释混合加入混合1～2分钟，最后将剩余胶凝材料加入再搅拌5～8分钟即可卸料包装。