CN108947421A - 一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料及其制备方法 - Google Patents

一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：水泥80‑100份，河砂100‑150份，木质素磺酸钠1‑5份，高炉矿渣20‑30份，膨胀剂1‑3份，聚丙烯酰胺0.01‑0.05份，聚二甲基硅氧烷0.03‑0.08份，改性蒙脱土/氮化硼插层材料2‑6份。本发明还公开了该抗渗套筒灌浆料的制备方法。本发明公开的套筒灌浆料耐久性好，强度大，抗渗效果好，无沁水现象。

Description

一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及建筑材料领域，具体的涉及一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料。
背景技术：
常用的水泥基灌浆材料(下称水泥基灌浆料)是一种由水泥、集料(或不含集料)、外加剂及其它材料，经工业化生产的具有合理组分的干混料。其加水拌和均匀后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能，广泛适用于地脚螺栓锚固、设备基础或钢结构柱脚底板的灌浆、混凝土结构加固改造及后张预应力混凝土结构孔道灌浆等工程。
目前市售的水泥基灌浆料品种较多。如按其主要强度来源的胶凝材料分，大体可细分为五种，即硅酸盐水泥(或普通硅酸盐水泥，下统称硅酸盐水泥)基灌浆料、硫铝酸盐水泥基灌浆料、硅酸盐水泥-硫铝酸盐水泥复合的水泥基灌浆料、硅酸盐水泥-铝酸盐水泥复合的水泥基灌浆料和水泥基水性环氧树脂灌浆料(下称环氧树脂灌浆料)等。每种灌浆料都有其性能特点，对应用范围和施工条件等都有相应的适应性。
中国专利201210179337.4公开了一种掺有低温稻壳灰的水泥基无收缩灌浆材料，由普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、低温稻壳灰、矿渣粉、粉煤灰、河砂。膨胀剂、海泡石粉、减水剂、消泡剂和保水剂组成。本发明既可以解决传统水泥基灌浆料早期强度不足、膨胀率低、体积收缩大、耐久性差等缺点，还解决了农业稻壳的处理问题。但是其抗渗性不是太好，且力学性能需要进一步改善。
发明内容：
本发明的目的是提供一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，其稳定性好，流动性能优异，无收缩、微膨胀，强度大，抗渗性能好，且制备成本低。
本发明的另一个目的是提供该装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：
水泥80-100份，河砂100-150份，
木质素磺酸钠1-5份，高炉矿渣20-30份，
膨胀剂1-3份，聚丙烯酰胺0.01-0.05份，
聚二甲基硅氧烷0.03-0.08份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料2-6份。
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀20-60min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌30-50min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下煅烧处理，制得氧化铈/氧化锆空心材料；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，500-1000W功率下超声处理0.5-1h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合10-30min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述乙酸锆溶液的质量浓度为3-7％。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：(0.1-0.5)：0.02。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述硝酸铈溶液的质量浓度为10％。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，氧化铈/氧化锆空心材料中，氧化铈、氧化锆的质量比为(0.015-0.03)：1。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为(0.13-0.4)g：1g：50mL。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述煅烧处理的温度为300-500℃，煅烧处理的时间为1-6h。
作为上述技术方案的优选，步骤(4)中，所述氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：(0.01-0.05)：0.45。
作为上述技术方案的优选，所述水泥为普通硅酸盐水泥与铝酸盐水泥的复合物，二者质量比为3:1。
本发明具有以下有益效果：
氮化硼和蒙脱土都为层状材料，其强度大，具有较大的比表面积，柔韧性好，加入到水泥基体中可以有效改善灌浆料的力学性能；另一方面，本发明采用共沉淀的方法制备氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料，然后以其为基体，继续采用共沉淀的方法在其表面制备一层氢氧化铈前驱体；最后在一定条件下煅烧处理，制备氧化铈包覆氧化锆空心材料，其不仅强度大，加入到水泥灌浆料中还具有一定的保温性能；最后在异丙醇的作用下，采用超声处理，制得的氧化铈/氧化锆空心材料可有效分散在蒙脱土与氮化硼的层间，从而有效改善了灌浆料的抗渗性和强度。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
实施例1
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：
水泥80份，河砂100份，
木质素磺酸钠1份，高炉矿渣20份，
膨胀剂1份，聚丙烯酰胺0.01份，
聚二甲基硅氧烷0.03份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料2份；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备质量浓度为3％的乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀20min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；其中，乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：0.1：0.02；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入质量浓度为10％的硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌30min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下300℃煅烧处理1h，制得氧化铈/氧化锆空心材料；其中，氧化铈、氧化锆的质量比为0.015：1；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，500W功率下超声处理0.5h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合10min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；其中，蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为0.13g：1g：50mL；氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：0.01：0.45；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
实施例2
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：
水泥100份，河砂150份，
木质素磺酸钠5份，高炉矿渣30份，
膨胀剂3份，聚丙烯酰胺0.05份，
聚二甲基硅氧烷0.08份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料6份；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备质量浓度为7％的乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀60min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；其中，乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：0.5：0.02；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入质量浓度为10％的硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌50min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下500℃煅烧处理6h，制得氧化铈/氧化锆空心材料；其中，氧化铈、氧化锆的质量比为0.03：1；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，1000W功率下超声处理1h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合30min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；其中，蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为0.4g：1g：50mL；氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：0.05：0.45；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
实施例3
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：
水泥85份，河砂110份，
木质素磺酸钠2份，高炉矿渣22份，
膨胀剂1.5份，聚丙烯酰胺0.02份，
聚二甲基硅氧烷0.04份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料3份；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备质量浓度为4％的乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀30min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；其中，乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：0.2：0.02；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入质量浓度为10％的硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌35min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下350℃煅烧处理2h，制得氧化铈/氧化锆空心材料；其中，氧化铈、氧化锆的质量比为0.02：1；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，600W功率下超声处理0.6h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合15min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；其中，蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为0.2g：1g：50mL；氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：0.02：0.45；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
实施例4
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：
水泥90份，河砂120份，
木质素磺酸钠3份，高炉矿渣24份，
膨胀剂2份，聚丙烯酰胺0.03份，
聚二甲基硅氧烷0.05份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料4份；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备质量浓度为3-7％的乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀40min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；其中，乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：0.3：0.02；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入质量浓度为10％的硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌40min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下400℃煅烧处理3h，制得氧化铈/氧化锆空心材料；其中，氧化铈、氧化锆的质量比为0.025：1；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，700W功率下超声处理0.7h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合20min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；其中，蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为0.25g：1g：50mL；氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：0.03：0.45；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
实施例5
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：
水泥90份，河砂130份，
木质素磺酸钠4份，高炉矿渣26份，
膨胀剂2份，聚丙烯酰胺0.03份，
聚二甲基硅氧烷0.06份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料5份；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备质量浓度为6％的乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀40min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；其中，乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：0.4：0.02；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入质量浓度为10％的硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌40min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下400℃煅烧处理5h，制得氧化铈/氧化锆空心材料；其中，氧化铈、氧化锆的质量比为0.02：1；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，800W功率下超声处理0.8h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合20min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；其中，蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为0.3g：1g：50mL；氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：0.04：0.45；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
实施例6
一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，包括以下步骤：
水泥95份，河砂140份，
木质素磺酸钠4.5份，高炉矿渣28份，
膨胀剂2份，聚丙烯酰胺0.045份，
聚二甲基硅氧烷0.07份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料5.5份；
其制备方法包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备质量浓度为6％的乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀50min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；其中，乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：0.4：0.02；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入质量浓度为10％的硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌45min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下450℃煅烧处理5h，制得氧化铈/氧化锆空心材料；其中，氧化铈、氧化锆的质量比为0.025：1；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，900W功率下超声处理0.9h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合25min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；其中，蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为0.35g：1g：50mL；氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：0.04：0.45；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
经检测，本发明制得的抗渗套筒灌浆料的流动度的初始值为400mm以上，30min的保留值为380mm以上，且24h的竖向膨胀率为0.22-0.45％，28d抗压强度为78MPa以上，无沁水现象。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料，其特征在于，包括以下步骤：
水泥80-100份，河砂100-150份，
木质素磺酸钠1-5份，高炉矿渣20-30份，
膨胀剂1-3份，聚丙烯酰胺0.01-0.05份，
聚二甲基硅氧烷0.03-0.08份，
改性蒙脱土/氮化硼插层材料2-6份。
2.如权利要求1所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将乙酸锆溶于乙醇中，制备乙酸锆溶液；向乙酸锆溶液中加入纳米碳材料，然后加入柠檬酸搅拌混合均匀后，在40-50℃下滴加氢氧化钠溶液，搅拌沉淀20-60min，沉淀结束后冷却至室温，过滤，干燥，制得氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料；
(2)将上述制得的氢氧化锆前驱体包覆纳米碳材料分散于去离子水中，然后加入硝酸铈溶液，搅拌混合均匀，然后与氢氧化钠溶液同时滴加到反应器中，滴加完毕后继续搅拌30-50min，过滤，沉淀采用去离子水洗涤至中性，干燥，制得复合粉体；
(3)将上述制得的复合粉体置于马弗炉内，空气气氛下煅烧处理，制得氧化铈/氧化锆空心材料；
(4)将蒙脱土、氮化硼置于异丙醇中，500-1000W功率下超声处理0.5-1h，然后滴加硅烷偶联剂搅拌混合10-30min，最后加入上述制得的氧化铈/氧化锆空心材料，搅拌混合，制得改性蒙脱土/氮化硼插层材料；
(5)将水泥、河砂、高炉矿渣搅拌混合，然后加入改性蒙脱土/氮化硼插层复合材料，最后加入木质素磺酸钠、膨胀剂、聚丙烯酰胺、聚二甲基硅氧烷，搅拌混合均匀，制得抗渗套筒灌浆料。
3.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述乙酸锆溶液的质量浓度为3-7％。
4.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述乙酸锆、纳米碳材料、柠檬酸的质量比为3：(0.1-0.5)：0.02。
5.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述硝酸铈溶液的质量浓度为10％。
6.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，氧化铈/氧化锆空心材料中，氧化铈、氧化锆的质量比为(0.015-0.03)：1。
7.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述蒙脱土、氮化硼、异丙醇的用量比为(0.13-0.4)g：1g：50mL。
8.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述煅烧处理的温度为300-500℃，煅烧处理的时间为1-6h。
9.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述氮化硼、硅烷偶联剂、氧化铈/氧化锆空心材料的质量比为1：(0.01-0.05)：0.45。
10.如权利要求2所述的一种装配式建筑用抗渗套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：所述水泥为普通硅酸盐水泥与铝酸盐水泥的复合物，二者质量比为3:1。
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