CN107382203A - 一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料 - Google Patents

一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑工程材料领域，具体涉及一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料。所述灌浆料的各组分按重量份数计为：粒化高炉重矿渣10～60份，高炉重矿渣微粉0～10份，普通硅酸盐水泥25～60份，促硬剂1～20份，塑性膨胀剂0.002～0.1份，减水剂0～2份，缓凝剂0～1份，增稠剂0～1份，消泡剂0～2份。本发明所述灌浆料具有早强、高强，塑性期膨胀，施工流动性佳，后期强度不倒缩等技术特点；同时，大量利用了工业废弃物，降低了产品成本，节约了自然资源。

Description

一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料
技术领域
本发明属于建筑工程材料领域，具体涉及一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料。
背景技术
高炉重矿渣是高炉冶炼生铁过程中所产生的固体废渣在空气中慢慢冷却或淋适量水冷却形成较致密的块状硬矿渣。随着我国钢铁业的迅猛发展，大量的废弃高炉重矿渣给环境造成了巨大的压力。较大尺寸的矿渣可以经过热熔拉丝制备矿棉；其他的经加工破碎、筛分成不同粒径，可代替碎石作建筑材料使用。
随着我国基建的高速发展，对灌浆料的使用也提出了更高的要求。传统的灌浆料大都由普通硅酸盐水泥为胶凝材料，凝结时间往往在10小时以上，一天强度一般也仅在20MPa左右，无法满足诸如抢修、抢建、快速施工等快硬早强的要求。早强型灌浆料通常多采用早强硫铝酸盐水泥加促硬剂，普通硅酸盐水泥复合铝酸盐水泥或者硫铝酸盐水泥等方式制备，专利CN201010034434，CN201510292426，CN201610103518和CN201610781729中都有介绍，硫铝酸盐水泥早期强度比较高，但是后期强度往往会出现不同程度的倒缩，长时间使用会出现粉化等现象，高温环境下还会出现相变等，制约了其大范围使用；铝酸盐水泥通过配合石膏使用，也可以提高灌浆料的早强强度和膨胀问题，但存在小时强度低、流动性损失过大等问题，再加上其价格较高，限制了其使用。此外，目前大多灌浆料存在塑性期无膨胀，界面强度低，耐久性差的缺点，且大量消耗了日益匮乏的石英砂资源等问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，各组分按重量份计为：粒化高炉重矿渣10～60份，高炉重矿渣微粉1～10份，普通硅酸盐水泥25～60份，促硬剂1～20份，塑性膨胀剂0.002～0.1份，减水剂0～2份，缓凝剂0～1份，增稠剂0～1份，消泡剂0～2份。
上述方案中，所述粒化高炉重矿渣是由粒径大小为3～5mm、2～3mm、0～1mm的颗粒按0～25:40～60:30～50比例混合而成。
上述方案中，所述高炉重矿渣微粉的粒径≤0.63mm。
上述方案中，所述普通硅酸盐水泥为42.5或52.5级普通硅酸盐水泥。
上述方案中，所述促硬剂为非晶态铝酸盐。
上述方案中，所述促硬剂非晶态铝酸盐的制备过程为：CaO/Al2O3摩尔比为1.75～2.53，在1600～1800℃下完全熔融，并采用压缩空气快速粉碎和冷却，比表面积控制在350～400m2/kg。
上述方案中，所述塑性膨胀剂为偶氮类化合物。
上述方案中，所述偶氮类化合物的颗粒平均粒径≤10μm，发气量≥200ml/g。
上述方案中，所述偶氮类化合物为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或几种。
上述方案中，所述缓凝剂为硼酸、硼砂或酒石酸。
上述方案中，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和/或羟乙基甲基纤维素醚，所述增稠剂的粘度为40000～200000mPa.s。
上述方案中，所述减水剂为聚羧酸盐减水剂和/或氨基磺酸盐减水剂。
上述方案中，所述消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、或矿物油类消泡剂。
本发明的有益效果：
(1)本发明所述灌浆料中粒化高炉重矿渣和高炉重矿渣微粉的使用量超过了60％，大量利用级配高炉重矿渣废料，加强了工业废渣的综合利用，不仅可以把废渣变成资源，创造一定的经济效益，而且可以减少排渣占地，确保炼铁生产的持续发展；同时也可以节约大量消耗的传统骨料石英砂的资源，节能环保，符合低碳经济；
(2)本发明所述灌浆料采用高炉重矿渣为骨料，高炉重矿渣骨料的硬度高且表面比一般石材粗糙，用于制备灌浆料时，能有效改善界面过渡区的连接，一定程度上提高灌浆料的力学性能；采用偶氮类化合物为塑性膨胀剂，随着水泥基材料水化反应适度发气，产生膨胀，可有效补偿灌浆料塑性阶段产生的收缩变形，与传统的铝粉类膨胀剂相比，避免了钢筋的“氢脆”问题；采用非晶质铝酸钙为促硬剂，后期强度不会出现倒缩，长时间使用也不会出现粉化，高温环境下不会出现相变；与硫铝酸盐水泥的早强体系、高铝水泥的早强体系相比，不但早期强度良好，后期强度增加更好，不会出现倒缩，且砂浆的干燥收缩也会变小；本发明通过添加非晶态铝酸盐快硬剂，加速其水化硬化过程，提高各龄期强度，从而达到后期强度稳定的目的，有效促硬早期强度高后期无倒缩；
(3)本发明所述灌浆料具有早强、高强，塑性期膨胀，施工流动性佳，后期强度不倒缩等优点；同时，大量利用了工业废弃物，降低了产品成本，节约了自然资源。
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，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
以下实施例中，所述粒化高炉重矿渣的粒径大小为3～5mm、2～3mm、0～1mm按25:40～60:30～50比例混合；所述高炉重矿渣微粉的粒径≤0.63mm；所述促硬剂非晶态铝酸盐的制备过程CaO/Al2O3摩尔比为1.75～2.53，在1800℃下完全熔融，并采用压缩空气快速粉碎和冷却，比表面积控制在400m2/kg；所述塑性膨胀剂为偶氮类化合物，所述偶氮化合物的颗粒平均粒径为≤10μm，发气量≥200ml/g；所述增稠剂的粘度为40000～200000mPa.s。
实施例1～3
原料配比如表1所示：
实施例1所述大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料的各组分配比按重量份数计为：粒化高炉重矿渣50份，高炉重矿渣微粉5份，普通硅酸盐水泥41.4份，非晶质铝酸钙3.3份，偶氮二甲酰胺0.014份，聚羧酸减水剂0.14份，硼酸0.045份，羟丙基甲基纤维素醚0.005份，有机硅消泡剂0.014份。
实施例2所述大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料的各组分配比按重量份数计为：粒化高炉重矿渣52份，高炉重矿渣微粉3份，普通硅酸盐水泥40.5份，非晶质铝酸钙4.5份，偶氮二甲酰胺0.018份，聚羧酸减水剂0.15份，硼酸0.054份，羟乙基甲基纤维素醚0.005份，聚醚消泡剂0.014份。
实施例3所述大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料的各组分配比按重量份数计为：粒化高炉重矿渣51份，高炉重矿渣微粉4份，普通硅酸盐水泥39.4份，非晶质铝酸钙5.6份，偶氮二甲酰胺0.016份，聚羧酸减水剂0.14份，硼酸0.054份，矿物油消泡剂0.014份。
按照表1所示重量比配置的大掺量重矿渣高强无收缩灌浆料，依据标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448-2015方法试验，均可达到规定的指标，具体的性能参数结果如表2所示。表2中对比例1为市售普通型灌浆料，对比例2为市售早强型灌浆料；“/”标识指国家标准中对该项指标没有要求。
表1实施例1～3中大掺量重矿渣早强高强无收缩灌浆料组分配比
表2实施例1～3中大掺量重矿渣早强高强无收缩灌浆料及对比例性能(20℃)
从表2测试的数据可以看出：本发明凝结时间短，小时强度高，可以根据工程抢修需要在范围内进行调整，满足工程抢修的设计需要，施工效率高；初始流动性好，经时损失小，有效保证了施工过程中对材料的可操作性要求；产生塑性膨胀，有效抵消了材料早期因沉降、失水、反应产生的收缩变形；后期强度高，且强度无收缩，耐久性能好。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，各组分按重量份计为：粒化高炉重矿渣10~60份，高炉重矿渣微粉1~10份，普通硅酸盐水泥25~60份，促硬剂1~20份，塑性膨胀剂0.002~0.1份，减水剂0~2份，缓凝剂0~1份，增稠剂0~1份，消泡剂0~2份。
2.根据权利要求1所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述粒化高炉重矿渣是由粒径大小为3~5mm、2~3mm、0~1mm的颗粒按0~25:40~60:30~50比例混合而成。
3.根据权利要求1所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述高炉重矿渣微粉的粒径≤0.63mm。
4.根据权利要求1所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述促硬剂为非晶态铝酸盐。
5.根据权利要求4所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述促硬剂非晶态铝酸盐的制备过程为：CaO/Al2O3摩尔比为1.75~2.53，在1600~1800℃下完全熔融，并采用压缩空气快速粉碎和冷却，比表面积控制在350~400m2/kg。
6.根据权利要求1所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述塑性膨胀剂为偶氮类化合物。
7.根据权利要求6所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述偶氮类化合物的颗粒平均粒径≤10μm，发气量≥200ml/g。
8.根据权利要求6所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述偶氮类化合物为偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈和偶氮二异庚腈中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥为42.5或52.5级普通硅酸盐水泥；所述缓凝剂为硼酸、硼砂或酒石酸；所述减水剂为聚羧酸盐减水剂和/或氨基磺酸盐减水剂；所述消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、或矿物油类消泡剂。
10.根据权利要求1所述的大掺量重矿渣早强型高强无收缩灌浆料，其特征在于，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚和/或羟乙基甲基纤维素醚，所述增稠剂的粘度为40000~200000mPa.s。
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