CN104844122A

CN104844122A - 一种水泥灌浆料

Info

Publication number: CN104844122A
Application number: CN201510310117.4A
Authority: CN
Inventors: 王琴; 王健; 祝磊; 吕春祥; 李崇智; 刘伯伟; 张昆
Original assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS; Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS; Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2015-06-08
Filing date: 2015-06-08
Publication date: 2015-08-19

Abstract

本发明提供了一种水泥灌浆料，属于水泥基复合材料技术领域。本发明提供的水泥灌浆料由40-50％的PO 42.5R水泥，5-10％的42.5快硬硫铝酸盐水泥，40-52％的石英砂，3-5％的石膏，2-15％的膨胀剂，0.3-2％的外加剂，0.01-1％的氧化石墨烯及0.05-5％的高性能纤维组成。本发明制得的水泥灌浆料具有早强、高强、无收缩、高流动性及无有害化学物质的优点。

Description

一种水泥灌浆料

【技术领域】

本发明涉及水泥基复合材料技术领域，具体讲涉及一种氧化石墨烯早强水泥灌浆料。

【背景技术】

水泥基灌浆料是由粉状的高强胶结组分、膨胀组分、优选级配集料组分及微量改性组分以适当比例用水搅拌成的均匀、稠度适宜、能满足施工要求的具有自流平性的高强无收缩灌浆料。目前广泛用于钢筋连接用套筒内灌注、大型设备和精密设备地脚螺栓与机座的锚固、钢结构与基础固接的灌注、设备基础的二次灌浆、栽埋钢筋混凝土结构加固与改造、混凝土结构的加固及漏渗水的修复、各种基础工程的塌陷灌浆以及各种抢修工程等领域。

基础建设的飞速发展，建筑工业的预制装配式结构中广泛应用钢筋连接用套筒灌浆料。在混凝土工程的抢修抢中对其需求量也越来越大，对材料的性能要求也越来越高。例如机场混凝土路面的抢修、桥梁连接缝抢修灌浆以及大型生产设备的锚固等，都须使用具有施工简便、早强和高强的性能的灌浆料，因此较高的早期强度已经成为灌浆料性能评价的一项重要指标。

现有的灌浆材料主要由水泥、骨料和添加剂组成，它的不足之处是凝结时间慢，一般在5小时以上，早期强度低，1天方可达20MPa且流动性差，扩展度低，超过50公分的距离就很难实现自流平。因此难以满足高性能要求。现有的早强灌浆料主要通过改变水泥品种，使用高标号特种水泥以获得优良的早强效果，如中国专利CN101786838A中公开了一种使用标号达到62.5#、化学成分中氧化铁含量在3％以上的高铁硫铝酸盐水泥或硫铝酸盐熟料粉制备早强灌浆料的方法，可在1小时达到20MPa以上的早强要求。但其缺点是这种高标号特种水泥售价高且不经济。

【发明内容】

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种使用普通低标号水泥制备得到早强水泥灌浆料的方法，其具有早强、高强、无收缩、高流动性等特点，可以广泛用于钢筋连接用套筒内灌注、钢结构与基础的固接灌浆、大型设备的锚固、混凝土结构的加固及漏渗水的修复以及各种抢修工程等领域。

本发明的目的是采用以下技术方案实现的：

本发明提供了一种水泥灌浆料，由按质量百分比计的下述组分组成：

本发明提供的水泥灌浆料中，外加剂由减水剂0.1-1％，缓凝剂0.01-0.05％，早强剂0.1％-1％，消泡剂0.1-0.5％和保水剂0.01-0.5％构成。

本发明提供的水泥灌浆料中，石英砂由按质量百分比计的粒径为0.2-0.4mm石英砂(S1)20-30％，0.4-0.8mm石英砂(S2)40-60％和0.8-2mm石英砂(S3)20-40％组成。

本发明提供的水泥灌浆料中，石膏为硬石膏、混合石膏或二水石膏中的一种或几种组成的混合物。

本发明提供的水泥灌浆料中，减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化三聚氰胺甲醛树脂或聚羧酸。

本发明提供的水泥灌浆料中，缓凝剂为柠檬酸、酒石酸或水杨酸。

本发明提供的水泥灌浆料中，早强剂为碳酸锂、硫酸钠或甲酸钙。

本发明提供的水泥灌浆料中，消泡剂为聚硅氧烷消泡剂、乳化硅油消泡剂或高碳醇脂肪酸酯复合物消泡剂。

本发明提供的水泥灌浆料中，纤维为碳纤维、纤维素纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种组合物。

本发明提供的水泥灌浆料中，保水剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或木质纤维素。

本发明还提供了一种水泥灌浆料的使用方法，按PO 42.5R水泥40-50％，42.5快硬硫铝酸盐水泥5-10％，石英砂40-52％，石膏3-5％，膨胀剂2-15％，外加剂0.3-2％，氧化石墨烯0.01-1％，高性能纤维0.05-5％，上述组分(除氧化石墨烯分散液)的质量百分比混合均匀，按照上述氧化石墨烯质量百分比和分散液具体浓度计算分散液用量，再按照水料比0.15:1计算用水量，扣除掉分散液质量得到最终用水量，将最终用水和石墨烯分散液混合均匀后加入到干料中使用。本发明氧化石墨烯为氧化石墨烯分散液，分散液中只有氧化石墨烯为有效成分，计算灌浆料用水量时应扣除分散液中水的质量。

在JG/T 408-2013“钢筋连接用套筒灌浆料”的标准中，对灌浆料的抗压强度有严格的规定，但在实际工程应用中发现，灌浆料主要是要求有高的抗拉强度。为满足实际需求，本发明的技术方案中加入一定比例的氧化石墨烯和高性能纤维，能够大大改善灌浆料的韧性，提高其抗拉强度。

与最接近现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

本发明的技术方案采用普通低标号水泥，原料易得价格低；

本发明技术方案制备的水泥灌浆料拉伸强度高；

本发明制备的水泥灌浆料，具有早强、高强、无收缩、高流动性及无有害化学物质的特点，可以广泛的用于钢筋连接用套筒内灌注、钢结构与基础的固接灌浆、大型设备的锚固、混凝土结构的加固及漏渗水的修复以及各种抢修工程等。

【具体实施方式】

下面根据具体实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

选择PO 42.5普通硅酸盐水泥42公斤，42.5快硬硫铝酸盐水泥5公斤，组配石英砂48公斤(S1、S2、S3按照20、50、30份混合)，天然硬石膏粉4.3公斤，膨胀剂3公斤，氧化石墨烯分散液(4mg/mL)2.35公斤，碳纤维2公斤，减水剂磺化三聚氰胺甲醛树脂0.3公斤，缓凝剂柠檬酸0.02公斤，早强剂碳酸锂0.15公斤，P823消泡剂0.2公斤，保水剂甲基纤维素0.02公斤。施工时将12.65公斤的水与氧化石墨烯分散液混合加入到物料中，用强制式搅拌机搅拌3分钟即可使用。

初始流动度360mm，30min流动度315mm，24h抗压强度34.7MPa，3d抗压强度62.5MPa，28d抗压强度86.1MPa，1d竖向膨胀率0.06％，泌水率0％，符合JC/T986-2005水泥基灌浆材料标准规定的要求。

实施例2

选择PO 42.5普通硅酸盐水泥42公斤，42.5快硬硫铝酸盐水泥5公斤，组配石英砂50公斤(S1、S2、S3按照25、55、20份混合)，天然硬石膏粉4.6公斤，膨胀剂3公斤，氧化石墨烯分散液(4mg/mL)3.375公斤，聚丙烯纤维2公斤，聚羧酸减水剂0.1公斤，缓凝剂柠檬酸0.02公斤，早强剂碳酸锂0.15公斤，P823消泡剂0.15公斤，保水剂甲基纤维素0.02公斤。施工时将11.625公斤的水与氧化石墨烯分散液混合加入到物料中，用强制式搅拌机搅拌3分钟即可使用。

初始流动度345mm，30min流动度310mm，24h抗压强度36.8MPa，3d抗压强度68.1MPa，28d抗压强度92.0MPa，1d竖向膨胀率0.08％，泌水率0％，符合JC/T986-2005水泥基灌浆材料标准规定的要求。

实施例3

选择PO 42.5普通硅酸盐水泥43公斤，42.5快硬硫铝酸盐水泥8公斤，组配石英砂46公斤(S1、S2、S3按照25、55、20份混合)，天然硬石膏粉5公斤，膨胀剂3公斤，氧化石墨烯分散液(4mg/mL)3.6公斤，纤维素纤维2公斤，减水剂磺化三聚氰胺甲醛树脂0.25公斤，缓凝剂柠檬酸0.03公斤，早强剂甲酸钙0.15公斤，P823消泡剂0.2公斤，保水剂甲基纤维素0.01公斤。施工时将11.4公斤的水与氧化石墨烯分散液混合加入到物料中，用强制式搅拌机搅拌3分钟即可使用。

初始流动度340mm，30min流动度305mm，24h抗压强度33.5MPa，3d抗压强度67.8MPa，28d抗压强度91.5MPa，1d竖向膨胀率0.08％，泌水率0％，符合JC/T986-2005水泥基灌浆材料标准规定的要求。

实施例4

选择PO 42.5普通硅酸盐水泥45公斤，42.5快硬硫铝酸盐水泥7公斤，组配石英砂52公斤(S1、S2、S3按照25、55、20份混合)，天然硬石膏粉3公斤，膨胀剂3公斤，氧化石墨烯分散液(4mg/mL)3.6公斤，纤维素纤维2公斤，减水剂磺化三聚氰胺甲醛树脂0.25公斤，缓凝剂柠檬酸0.03公斤，早强剂甲酸钙0.15公斤，P 823消泡剂0.2公斤，保水剂甲基纤维素0.01公斤。施工时将11.4公斤的水与氧化石墨烯分散液混合加入到物料中，用强制式搅拌机搅拌3分钟即可使用。

对比例

普通灌浆料一般配比，选择PO 52.5普通硅酸盐水泥36公斤，河砂(细度模数2.7)45公斤，重钙14公斤，膨胀剂4公斤，减水剂1公斤。施工时按0.15:1的比例加水，用强制式搅拌机搅拌3分钟即可使用。

初始流动度290mm，30min流动度260mm，24h抗压强度22MPa，3d抗压强度43.4MPa，28d抗压强度71.0MPa，1d竖向膨胀率0.05％，泌水率0％，符合JC/T986-2005水泥基灌浆材料标准规定的要求。

对比例和三种实施例对比可知，现有普通的水泥基灌浆材料其强度偏低，且使用了高标号的水泥，成本偏高；而本发明配方中未采用高标号水泥，且早期、中期、后期强度和流动度明显高于对比例和标准值要求。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本发明所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种水泥灌浆料，由按质量百分比计的下述组分制成：

2.根据权利要求1所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述外加剂包括按质量百分比计的：减水剂0.1-1％，缓凝剂0.01-0.05％，早强剂0.1％-1％，消泡剂0.1-0.5％和保水剂0.01-0.5％。

3.根据权利要求1所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述石英砂由按质量百分比计的20-30％、40-60％和20-40％的粒径分别为0.2-0.4mm、0.4-0.8mm和0.8-2mm的石英砂构成。

4.根据权利要求1所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述石膏为硬石膏、熟石膏或二水石膏中的一种或几种组成的混合物。

5.根据权利要求2所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物、磺化三聚氰胺甲醛树脂或聚羧酸。

6.根据权利要求2所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述缓凝剂为柠檬酸、酒石酸或水杨酸。

7.根据权利要求2所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述早强剂为碳酸锂、硫酸钠或甲酸钙。

8.根据权利要求2所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂、乳化硅油消泡剂或高碳醇脂肪酸酯复合物消泡剂。

9.根据权利要求1所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述纤维为碳纤维、纤维素纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或多种组合物。

10.根据权利要求2所述的一种水泥灌浆料，其特征在于所述保水剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素或木质纤维素。