CN107915450B - 高强无收缩水泥基灌浆料及其制备方法、应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高强无收缩水泥基灌浆料及其制备方法、应用，按重量份数计，所述灌浆料包括如下原料组份：水泥，400‑500份；砂，480‑550份；硅砂粉，0‑15份；膨胀剂，10‑15份；硅灰，15‑50份；减水剂，2.5‑4份；塑性膨胀剂，0.3‑0.4份；消泡剂，0‑0.1份。本发明的灌浆料应用时只需加水搅拌，呈自流态，无泌水，初始流动度≥340mm，30min后流动度≥325mm，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙；具有超强早强性能，1d抗压强度≥60MPa，3d强度≥85MPa，28d强度≥132MPa，施工1d后即可正常运行；具有微膨胀效果，保证设备与基础直接紧密接触。另外对钢筋无锈蚀，耐油污。可用于地脚螺栓锚固、设备基础二次灌浆、建筑加固、修补及预制装配式混凝土构件套筒连接等工程。
Description
技术领域
本发明涉及特种建筑材料技术领域，具体是涉及一种高强无收缩水泥基灌浆料及其制备方法、应用。
背景技术
灌浆料是一种具有一定流动性、微膨胀性的水泥基工程材料，具有早期强度高、强度发展快等特点，主要用于设备基础二次灌浆、地脚螺栓锚固、混凝土加固、修补等工程中。
随着社会经济的不断发展，装配式建筑、各种特大型装备及超高层建筑越来越多，对灌浆料的需求也越来越多，性能要求也越来越高。然而市场上常规的灌浆料普遍存在凝结时间过快，后期强度不高，成本较高等特点，且灌浆料的粘结性能差、增稠效果低，使用时容易出现收缩、易开裂分层，从而导致灌浆料无法达到理想效果。
因此，急需开发一种新型高性能的无收缩灌浆料来适应建筑材料市场的需求。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术中灌浆料普遍存在凝结时间过快，后期强度不高，成本较高，灌浆料的粘结性能差、增稠效果低，使用时容易出现收缩、易开裂分层的问题；提出一种高强无收缩水泥基灌浆料及其制备方法、应用。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，所述灌浆料包括如下原料组份：水泥，400-500份；砂，480-550份；硅砂粉，0-15份；膨胀剂，10-15份；硅灰，15-50份；减水剂，2.5-4份；塑性膨胀剂，0.3-0.4份；消泡剂，0-0.1份。
如上所述的灌浆料，优选，按重量份数计，所述灌浆料包括如下组份：水泥，460-500份；砂，480-550份；硅砂粉，5-10份；膨胀剂，12-14份；硅灰，30-50份；减水剂，2.6-3.5份；塑性膨胀剂，0.3-0.4份。
如上所述的灌浆料，优选，所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级为52.5级及以上。
如上所述的灌浆料，优选，所述砂为细度模数2.4-2.6的天然河砂过2.36mm筛所得。
如上所述的灌浆料，优选，所述硅砂粉为天然河砂粉磨到比表面积≥450m2/kg而得。
如上所述的灌浆料，优选，所述膨胀剂为UEA混凝土膨胀剂，在水中7d限制膨胀率≥0.025％。
如上所述的灌浆料，优选，所述硅灰的比表面积≥18000m2/kg，且SiO2含量≥92％。
如上所述的灌浆料，优选，所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率≥40％；优选地，所述消泡剂为有机硅类消泡剂、聚醚改性硅消泡剂和聚醚类消泡剂中的一种或多种组合而成。
一种如上所述的灌浆料的制备方法，优选，将所述灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混20-30min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。
一种如上所述制备方法制备出的灌浆料成品的应用，优选，所述灌浆料成品应用到工程中时，加入水搅拌均匀，呈自流态，无泌水，初始流动度≥340mm，30min后流动度≥325mm，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙；加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的8-10％；优选地，加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的8-9％。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、本发明制备方法工艺简单易操作，且主要原料为建筑材料类通用材料，简单易得，成本低，成本每吨低于300元，适合工业化生产。
2、本发明的高强无收缩水泥基灌浆料应用时只需加水搅拌，呈自流态，无泌水，初始流动度≥340mm，30min后流动度≥325mm，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙；具有超强早强性能，1d抗压强度≥60MPa，3d强度≥85MPa，28d强度≥132MPa，施工1d后即可正常运行；具有微膨胀效果，保证设备与基础直接紧密接触。另外对钢筋无锈蚀，耐油污。可用于地脚螺栓锚固、设备基础二次灌浆、建筑加固、修补及预制装配式混凝土构件套筒连接等工程。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的具体实施例提供一种高强无收缩水泥基灌浆料及其制备方法、应用。本发明的一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，灌浆料包括如下原料组份：水泥，400-500份(例如410份、415份、420份、430份、440份、450份、460份、470份、480份、490份)；砂，480-550份(例如480份、485份、490份、500份、510份、520份、530份、540份、545份)；硅砂粉，0-15份(例如2份、4份、5份、8份、10份、12份、13份、14份)；膨胀剂，10-15份(例如11份、12份、13份、14份、14.5份)；硅灰，15-50份(例如18份、20份、25份、20份、35份、40份、45份、47份、48份)；减水剂，2.5-4份(例如2.6份、2.8份、3份、3.2份、3.4份、3.5份、3.6份、3.8份、3.9份)；塑性膨胀剂，0.3-0.4份(例如0.31份、0.32份、0.33份、0.34份、0.35份、0.36份、0.37份、0.38份、0.39份)；消泡剂，0-0.1份(例如0.01份、0.02份、0.03份、0.05份、0.07份、0.08份、0.09份)。
本发明中水泥为硅酸盐水泥，强度等级为52.5级及以上(例如52.5R、62.5、62.5R)。
本发明中砂为细度模数2.4-2.6(例如2.45、2.48、2.5、2.55、2.57、2.59)的天然河砂过2.36mm筛所得。
在本发明中硅砂粉一般用河砂或石英粉粉磨而成，比一级粉煤灰(常用掺合料)容易获得。掺加硅砂粉后可降低水化热，增加密实性，减少裂缝生产，同时具有增加粘聚性的作用，减少泌水等现象发生；若加入粉煤灰早期强度较低，另外硅砂粉的成本也要低于一级粉煤灰。优选地，本发明中硅砂粉为天然河砂粉磨到比表面积≥450m2/kg(例如460m2/kg、480m2/kg、500m2/kg、550m2/kg、600m2/kg、650m2/kg)而得。
本发明中膨胀剂为UEA混凝土膨胀剂，在水中7d限制膨胀率≥0.025％(例如0.028％、0.030％、0.035％、0.040％、0.045％、0.050％、0.055％)。在本发明中膨胀剂是指混凝土硬化后，用于补偿后期收缩的；塑性膨胀剂指混凝土硬化前，即在混凝土塑性阶段，用于补偿混凝土收缩的。本发明涉及的UEA膨胀剂为U型膨胀剂，英文名称u-typeexpansive agent for concrete，简称United Expansing Agent，简写UEA，它是以硫酸铝、氧化铝、硫酸铝钾等为主要多种膨胀源；早期主要以无水硫酸铝钙作为膨胀源，中期主要以明矾石为膨胀源，具有稳定的膨胀作用。普通混凝土由于收缩开裂，往往会发生渗漏，因而降低它的使用功能和耐久性，在普通混凝土中加入一定量的UEA，膨胀性结晶水化物产生的压应力挤压水泥水化物钙矾石等形成微膨胀混凝土，使凝固时产生的膨胀力密实膨胀混凝土。优选地，本发明中的塑性膨胀剂掺量为水泥0.05％时胶砂24h膨胀率≥0.5％。
本发明中硅灰的比表面积≥18000m2/kg(例如18500m2/kg、18600m2/kg、18700m2/kg、18900m2/kg、18955m2/kg)，且SiO2含量≥92％(例如92.5％、93％、94％、95％、96％、98％)。
本发明中减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率≥340％(例如42％、42.5％、43％、44％、44.5％、45％、47％)。
本发明中消泡剂为有机硅类消泡剂、聚醚改性硅消泡剂和聚醚类消泡剂中的一种或多种组合而成。有机硅类消泡剂为聚二甲基硅氧烷、乳化硅油、聚硅氧烷消泡剂或硅酮乙二醇类。本发明中的聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主要组成物质适当配合而成，以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡剂是消泡体系中一类理想的消泡剂，就是因为其不溶于水，较难乳化，聚二甲基硅氧烷比碳链烃表面性能低，因此比通常在建筑业中应用的表面活性剂表面张力更低。单纯的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而迟缓，消泡作用需要二氧化硅粒子来加强，二氧化硅粒子被硅油带到泡沫的空气—水界面上并进入气泡液膜由于其疏水性，与表面活性剂发泡液滴的接触角大于90°，从而迫使发泡液体从固体疏水粒子表面排开，引起泡沫的局部迅速排液而导致破裂，这样，由于协同作用，两种组成物质产生了良好的消泡效果。聚硅氧烷消泡剂由于有优良的消泡效能及其他优点，已在许多领域广泛应用，发展尤为迅速。上述本发明中所限定的各个原料组份的所具有的各项性能均可应用到下面的实施例中。
实施例1
一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，由如下原料组份组成：水泥，420份；砂，500份；硅砂粉，15份；膨胀剂，10.5份；硅灰，50份；减水剂，4份；塑性膨胀剂，0.4份；消泡剂，0.1份。
将灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混20min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。灌浆料成品应用到工程中时，加入水搅拌均匀，加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的9％，呈自流态，无泌水，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙。
实施例2
一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，由如下原料组份组成：水泥，490份；砂，480份；硅砂粉，0份；膨胀剂，12份；硅灰，15份；减水剂，2.6份；塑性膨胀剂，0.3份；消泡剂，0.1份。
将灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混25min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。灌浆料成品应用到工程中时，加入水搅拌均匀，加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的9％，呈自流态，无泌水，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙。
实施例3
一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，由如下原料组份组成：水泥，460份；砂，480份；硅砂粉，12.5份；膨胀剂，14份；硅灰，30份；减水剂，3.2份；塑性膨胀剂，0.3份；消泡剂，0份。
将灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混30min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。灌浆料成品应用到工程中时，加入水搅拌均匀，加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的9％，呈自流态，无泌水，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙。
实施例4
一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，由如下原料组份组成：水泥，450份；砂，510份；硅砂粉，0份；膨胀剂，12份；硅灰，24.85份；减水剂，2.8份；塑性膨胀剂，0.35份；消泡剂，0.1份。
将灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混24min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。灌浆料成品应用到工程中时，加入水搅拌均匀，加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的8％，呈自流态，无泌水，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙。
实施例5
一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，由如下原料组份组成：水泥，453份；砂，490份；硅砂粉，10份；膨胀剂，13份；硅灰，30份；减水剂，3.6份；塑性膨胀剂，0.4份；消泡剂，0份。
将灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混22min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。灌浆料成品应用到工程中时，加入水搅拌均匀，加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的9％，呈自流态，无泌水，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙。
实施例6
一种高强无收缩水泥基灌浆料，按重量份数计，由如下原料组份组成：水泥，400.5份；砂，540份；硅砂粉，0份；膨胀剂，15份；硅灰，40份；减水剂，4份；塑性膨胀剂，0.4份；消泡剂，0.1份。
将灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混28min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。灌浆料成品应用到工程中时，加入水搅拌均匀，加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的10％，呈自流态，无泌水，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙。
上述各个实施例中所制备的灌浆料的各项性能列于下表1。
表1各实施例性能指标检验结果
综上所述，本发明的具体实施例具有如下有益技术效果：
1、本发明制备方法工艺简单易操作，且主要原料为建筑材料类通用材料，简单易得，成本低，成本每吨低于300元，适合工业化生产。
2、本发明的高强无收缩水泥基灌浆料应用时只需加水搅拌，呈自流态，无泌水，初始流动度≥340mm，30min后流动度≥325mm，直接灌入灌浆孔，不需要振捣便可填充全部空隙；具有超强早强性能，1d抗压强度≥60MPa，3d强度≥85MPa，28d强度≥132MPa，施工1d后即可正常运行；具有微膨胀效果，保证设备与基础直接紧密接触。另外对钢筋无锈蚀，耐油污。可用于地脚螺栓锚固、设备基础二次灌浆、建筑加固、修补及预制装配式混凝土构件套筒连接等工程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (3)
1.一种高强无收缩水泥基灌浆料，其特征在于，按重量份数计，所述灌浆料为如下原料组份中的任意一种：
原料组分1：
水泥，460份；砂，480份；硅砂粉，12.5份；膨胀剂，14份；硅灰，30份；减水剂，3.2份；塑性膨胀剂，0.3份；消泡剂，0份；
原料组分2：
水泥，453份；砂，490份；硅砂粉，10份；膨胀剂，13份；硅灰，30份；减水剂，3.6份；塑性膨胀剂，0.4份；消泡剂，0份；
所述砂为细度模数2.4-2.6的天然河砂过2.36mm筛所得；
所述硅砂粉为天然河砂粉磨到比表面积≥450m2/kg而得；
所述膨胀剂为UEA混凝土膨胀剂，在水中7d限制膨胀率≥0.025%；
所述硅灰的比表面积≥18000m2/kg，且SiO2含量≥92%；
所述减水剂为聚羧酸高性能减水剂，减水率≥40%；
所述灌浆料加水搅拌均匀后，呈自流态；加入水的量为所使用的灌浆料成品重量的9%；
采用所述原料组分1和原料组分2的所述灌浆料的1d竖向膨胀率分别对应为0.038%和0.040%，1d泌水率均为0%。
2.如权利要求1所述的高强无收缩水泥基灌浆料，其特征在于，所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级为52.5级及以上。
3.一种如权利要求1或2所述的高强无收缩水泥基灌浆料的制备方法，其特征在于，将所述灌浆料的所有原料组份按照配比分别称重计量，然后将称重后的所有原料组份放入搅拌器内进行搅拌干混，所述原料组分1进行搅拌干混的时间为30min，所述原料组分2进行搅拌干混的时间为22min，混合结束后进入成品库，通过自动包装机包装入库即可得灌浆料成品。
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