CN109369110A - 一种加固型水泥基锂渣灌浆料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种水泥基锂渣灌浆料，它是由锂渣粉与水泥、硅灰、砂子、减水剂、膨胀剂、早强剂、消泡剂调配制得的加固型灌浆料；按重量百分比计，其组分如下：锂渣粉12％‑16％，水泥30％‑36％，硅灰2％‑4％，砂子48.5％‑51.3％，减水剂0.32％‑0.4％，膨胀剂0.01％‑0.03％，早强剂0.4％‑0.6％，消泡剂0.1％‑0.2％；所述的减水剂为聚羧酸系减水剂；所述的消泡剂为聚醚类消泡剂。本发明的灌浆料锂渣掺量可达12％‑16％，充分实现工业废锂渣的利用，使生产成本降低20％以上。发明的水泥基锂渣灌浆料强度较高、不易开裂和收缩、施工性能较好。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，确切的说是一种加固型水泥基锂渣灌浆料。
背景技术
目前灌浆料主要用于：地脚螺栓锚固、飞机跑道的抢修、核电设备的固定、路桥工程的加固、机器底座、钢结构与地基杯口、设备基础的二次灌浆、栽埋钢筋、混凝土结构加固和改造、旧混凝土结构的裂缝治理、机电设备安装、轨道及钢结构安装、静力压桩工程封桩、建筑加固、梁柱截面加大、墙体结构的加厚及漏渗水的修复、各种基础工程的塌陷灌浆以及各种抢修工程等。
灌浆料是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成；它在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用。灌浆料须具有自流性好、快硬、早强、高强、无收缩、微膨胀、无毒、无害、不老化、对水质及周围环境无污染、自密性好、防锈等特点，在施工方面具有质量可靠、降低成本、缩短工期和使用方便等优点，可从根本上改变设备底座受力情况，使之均匀地承受设备的全部荷载，从而满足各种机械、电器设备(重型设备高精度磨床)的安装要求，是无垫安装时代的理想灌浆材料。
锂云母矿经选矿后，优选的锂精矿与硫酸盐焙烧、水浸、固液分离后排出的固体废弃物称为锂渣，以生产1吨Li2CO3计，大约产生11吨锂渣，锂云母矿在提锂生产过程中排出的锂渣粉很细，外排堆放对周边环境粉尘污染严重且占用大量土地，因此必须寻求锂渣粉的合理利用途径。锂渣粉主要成分为活性二氧化硅和氧化铝，并富含一定硫酸盐成分，于水泥基中具备一定活性、微膨胀效应和填充效应，能替代一部分水泥和膨胀剂于水泥基复合材料中应用。
基于此，将锂渣粉与水泥、硅灰、石英砂、外加剂等按合适比例调配后，可研发出符合标准要求、强度较高、不易开裂和收缩、成本较低的加固型灌浆料。
发明内容
本发明的目的在于：利用锂云母矿提锂产生的废弃锂渣粉制备出符合标准要求、强度较高、不易开裂和收缩、施工性能好、成本较低的加固型灌浆料。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
首先，提供一种水泥基锂渣灌浆料，它是由锂渣粉与水泥、硅灰、砂子、减水剂、膨胀剂、早强剂、消泡剂调配制得的加固型灌浆料；按重量百分比计，其组分如下：锂渣粉12％-16％，水泥30％-36％，硅灰2％-4％，砂子48.5％-51.3％，减水剂0.32％-0.4％，膨胀剂0.01％-0.03％，早强剂0.4％-0.6％，消泡剂0.1％-0.2％；所述的减水剂为聚羧酸系减水剂，减水率不低于25％；所述的消泡剂为聚醚类消泡剂，其亲水基是非离子的极性基-羟基或醚基。
本发明优选的方案中，所述的锂渣粉三氧化硫含量小于5.0％，氯离子含量小于0.06％，比表面积不小于400m2/kg。
本发明优选的方案中，所述的水泥为硅酸盐水泥，更优选P·O 52.5普通硅酸盐水泥。
本发明优选的方案中，所述的硅灰为超细硅灰，二氧化硅含量不小于85％，比表面积不小于15000m2/kg，28d活性指数不小于85％。
本发明优选的方案中，所述的砂子选用公称直径小于5.00mm的天然砂，级配要求符合标准JGJ 52-2006中要求的II区中砂要求。
本发明优选的方案中，所述的膨胀剂为塑性膨胀剂。
本发明优选的方案中，所述的早强剂为铬酸钾，纯度为工业纯级别。
本发明优选的一种实施方式中，所述的水泥基锂渣灌浆料，按重量百分比计，其组分如下：锂渣粉16％，水泥31％，硅灰3％，砂子49.1％，聚羧酸减水剂0.39％，塑性膨胀剂0.01％，铬酸钾0.4％，聚醚类消泡剂0.1％。
本发明优选的另一种实施方式中，所述的水泥基锂渣灌浆料，按重量百分比计，其组分如下：锂渣粉12％，水泥34％，硅灰3.5％，砂子49.5％，聚羧酸减水剂0.32％，塑性膨胀剂0.02％，铬酸钾0.5％，聚醚类消泡剂0.16％。
本发明所述的水泥基锂渣灌浆料在实际应用中，通常采用0.17的水料比拌和后用于地脚螺栓锚固、飞机跑道的抢修、核电设备的固定、路桥工程的加固、机器底座、钢结构与地基杯口、设备基础的二次灌浆、栽埋钢筋、混凝土结构加固和改造、旧混凝土结构的裂缝治理、机电设备安装、轨道及钢结构安装、静力压桩工程封桩、建筑加固、梁柱截面加大、墙体结构的加厚及漏渗水的修复、各种基础工程的塌陷灌浆以及各种抢修工程等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、大量掺加锂渣的同时能够保持灌浆的优良性能
本发明制备的灌浆料所用原料中，锂渣掺量可达12％-16％，充分实现了对这种工业废渣的利用，使生产成本降低了20％以上。与此同时，在灌浆料中大量掺加锂渣后，因锂渣多孔结构吸附外加剂和过程吸水作用，需要找到一种高适应性外加剂匹配锂渣，以致和水泥基体形成良好协同效应，发挥作用。为此，本发明人针对外加剂与锂渣的匹配性做了大量试验研究，筛选出特定的外加剂组分，包括早强剂、减水剂和消泡剂；其中，聚醚类消泡剂可以消除混凝土初始阶段中的有害大气泡，也能有效提高强度，相比传统油脂类消泡剂，在本发明的灌浆料中具有更强的适应性，更能匹配锂渣使用；聚羧酸系减水剂相比萘系和脂肪族减水剂更适用于大量掺加锂渣的灌浆，使灌浆在截锥流动度和抗压强度等方面具有优异的性能。此外，铬酸钾作为早强剂引入能有效提高灌浆料的早期强度；膨胀剂的引入用于改善灌浆收缩性能，尤其是塑性膨胀剂的引入能够满足国标中对无收缩灌浆料的膨胀率要求。总之，本发明通过上述高适应性外加剂的引入改善了灌浆料的和易性，赋予其良好的施工性能，使大量掺加锂渣制备的灌浆具有实际应用价值，实现了工业废渣真正意义上的再利用。
2、能够实现工业废锂渣在高强无收缩灌浆料中的再利用
现有技术中，锂渣的应用大部分研究还是集中于在混凝土中以掺合料、细骨料形式应用，这种情况下锂渣基本只能应用于中低标号混凝土，本发明通过混配高适应性外加剂，使锂渣能够应用于高强无收缩灌浆料中，显著拓展了工业废锂渣的再利用空间。
具体实施方式
实施例1：
一种水泥基锂渣灌浆料，锂渣在灌浆料中的质量百分比为16％，水泥在灌浆料中的质量百分比为31％，硅灰在灌浆料中的质量百分比为3％，石英砂在灌浆料中的质量百分比为49.1％，减水剂在灌浆料中的质量百分比为0.39％，膨胀剂在灌浆料中的质量百分比为0.01％，早强剂(铬酸钾)在灌浆料中的质量百分比为0.4％，消泡剂(聚醚类)在灌浆料中的质量百分比为0.1％。将所述的原料混合均匀后以0.17的水料比拌和得到灌浆，其具体性能见表1。
实施例2：
一种水泥基锂渣灌浆料，锂渣在灌浆料中的质量百分比为12％，水泥在灌浆料中的质量百分比为34％，硅灰在灌浆料中的质量百分比为3.5％，石英砂在灌浆料中的质量百分比为49.5％，减水剂在灌浆料中的质量百分比为0.32％，膨胀剂在灌浆料中的质量百分比为0.02％，早强剂(铬酸钾)在灌浆料中的质量百分比为0.5％，消泡剂(聚醚类)在灌浆料中的质量百分比为0.16％。将所述的原料混合均匀后以0.17的水料比拌和得到灌浆，其具体性能见表1。
表1
对比例：
我们以实施例1，即最大掺量锂渣灌浆料配合比为基体，引入不同种类的减水剂，分别检测其性能，主要性能评价指标为截锥流动度和抗压强度。结果见表2。
表2
由表2可知，与萘系和脂肪族减水剂相比，聚羧酸系减水剂能够为本发明大量掺加锂渣的灌浆带来更加优异的截锥流动度和抗压强度。
此外，本发明中选择的聚醚类消泡剂能够消除混凝土初始阶段中的有害大气泡，也能有效提高强度，其相比传统油脂类消泡剂具有更强的适应性，更能匹配锂渣使用。
Claims (9)
1.一种水泥基锂渣灌浆料，它是由锂渣粉与水泥、硅灰、砂子、减水剂、膨胀剂、早强剂、消泡剂调配制得的加固型灌浆料；按重量百分比计，其组分如下：锂渣粉12％-16％，水泥30％-36％，硅灰2％-4％，砂子48.5％-51.3％，减水剂0.32％-0.4％，膨胀剂0.01％-0.03％，早强剂0.4％-0.6％，消泡剂0.1％-0.2％；所述的减水剂为聚羧酸系减水剂；所述的消泡剂为聚醚类消泡剂。
2.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的锂渣粉三氧化硫含量小于5.0％，氯离子含量小于0.06％，比表面积不小于400m2/kg。
3.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的水泥为硅酸盐水泥，优选P·O 52.5普通硅酸盐水泥。
4.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的硅灰为超细硅灰，二氧化硅含量不小于85％，比表面积不小于15000m2/kg，28d活性指数不小于85％。
5.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的砂子选用公称直径小于5.00mm的天然砂，级配符合标准JGJ 52-2006中要求的II区中砂要求。
6.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的膨胀剂为塑性膨胀剂。
7.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的早强剂为铬酸钾。
8.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的水泥基锂渣灌浆料，按重量百分比计，所述各组分比例如下：锂渣粉16％，水泥31％，硅灰3％，砂子49.1％，聚羧酸减水剂0.39％，塑性膨胀剂0.01％，铬酸钾0.4％，聚醚类消泡剂0.1％。
9.权利要求1所述的灌浆料，其特征在于：所述的水泥基锂渣灌浆料，按重量百分比计，所述各组分比例如下：锂渣粉12％，水泥34％，硅灰3.5％，砂子49.5％，聚羧酸减水剂0.32％，塑性膨胀剂0.02％，铬酸钾0.5％，聚醚类消泡剂0.16％。
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