CN109896788A

CN109896788A - 湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料

Info

Publication number: CN109896788A
Application number: CN201810502690.9A
Authority: CN
Inventors: 苏英; 刘雨轩; 贺行洋; 杨进; 王迎斌; 陈顺; 张明; 邱慧琼; 黄健翔; 张海峰; 徐焰
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2019-06-18
Anticipated expiration: 2038-05-23
Also published as: CN109896788B

Abstract

本发明公开了一种湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，是将矿渣，钢渣加水湿磨机中协同湿磨，得到混合浆体材料；电石渣，脱硫石膏，硅灰干磨机研磨，得到混合粉体材料；混合浆体材料和混合粉体材料混合得到混合料，混合料中加入SAP，尾矿砂，水泥，减水剂，早强剂，加水在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。本发明用矿渣，钢渣、电石渣，脱硫石膏，硅灰等废弃物，并超大量掺入，变废为宝；运用湿磨制备技术，充分协同湿磨固体废弃物矿渣和钢渣，激发其潜在活性；能作为装配式钢筋套筒之间连接的灌浆料；其中所用的吸水材料SAP能充分吸收进入套筒的水分并能固化重金属离子，防止钢筋锈蚀。

Description

湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料。

背景技术

相对于传统的现浇钢筋混凝土结构，装配式建筑由于施工周期短、节能低耗、绿色环保等优点，回大理促进建筑工业化的发展。目前我国正处于快速城镇化的进程中，到2020年我国将实现“全面小康”，届时城镇化水平达到60％左右，城镇人口约增加3亿，城镇化住宅建设数量将未来相当长的一段时间内保持较高的水准。在装配式预制建筑结构中，灌浆料是实现纵向连接的关键，其性能对结构体系的整体性及抗震性能影响极大。提高装配式建筑的工作性、稳定性、安全性已经成为现阶段的研究热点。

新中国成立以来，我国经济发展迅速，随之而来的工业固废产量也逐年增加。由中国环保部数据可得，在2005年-2015年10年之内，中国工业废弃物年产量增长率为9.8％。在2017年11月1日发布《固体废弃物污染环境防治法》实施情况的报告显示，我国固废的年产量已经超过100亿吨，而其中工业固体废弃物已经达到33亿吨，占据33％的高比例。如何处置这些工业固体废弃物，实现其资源化利用，将是未来我国急需解决的一大难题。

资源化利用这些工业固废，需要活化这些固体颗粒。然而传统的机械干磨活化矿物掺合料，由于其高能耗，并且在研磨过程中，颗粒之间的电荷作用和表面能的增大，颗粒容易团聚，这阻碍了颗粒的进一步磨细。急需寻找一种低能耗、高活化效率的研磨方式来解决这一现状。

近年来公开的钢筋连接用套筒灌浆料专利有：CN107572910A，公开一种高性能装配式建筑钢筋套筒灌浆料及其使用方法，属于建筑材料技术领域。该灌浆料的质量比组分为：水泥80～100份，石英砂0～80份，山砂或河砂10～100份，膨胀剂5～15份，缓凝剂0～1份，减水剂0.5～3份，消泡剂0～1份，钢渣粉15～80份。CN106699077A，公开了一种装配式建筑钢筋连接用套筒灌浆料，是由钢筋套筒灌浆料干粉加水和减水剂拌合而成，所述套筒灌浆料干粉是由以下组分混合而成，各组分按质量百分比构成如下：水泥40～45％，细骨料45～55％，硅灰2～3％，超细粒化高炉矿渣2～3％，膨胀剂2～3％，缓凝剂0.1～0.2％，消泡剂0.15～ 0.25％，水胶比0.24～0.26，减水剂掺量为胶凝材料总量的2.5～3.5％。CN104402363A，公开一种钢筋连接用套筒灌浆料，由钢筋连接用套筒灌浆料干粉在现场按100重量份干粉加13～14重量份水搅拌制成，所述干粉是由以下组分原料组成的混合物，混合物中各组分含量以重量份数计算为：由普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥混合而成的复配水泥1350～1450份；石英粉250～550份，硅微粉 350～500份，微硅粉150～250份，轻质碳酸钙50～100份，复合膨胀剂：50～150 份，聚羧酸减水剂20～25份，改性剂2.15～2.30份；所述改性剂包括：聚醚改性硅消泡剂0.15～0.2份，葡萄糖酸钠0.8～1.0份，氧化锌0.4～0.5份，碳酸锂0.6～0.8 份。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，能解决现有钢筋灌浆料成本高，钢筋易生锈的问题，旨在提供一种具有良好的流动性，早强，高强，微膨胀，耐久性强等特点，可运用于装配式节点连接套筒的的建筑连接件灌浆材料。

本发明目的的实现方式为，湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，是由下述方法制备的，制备的具体步骤如下：

1)取重量份数矿渣35～40份，钢渣20～25份，按水固重量比为0.15-0.2加水得到混合物，将混合物加入湿磨机中协同湿磨，得到混合浆体材料；

所述混合浆体材料中矿渣和钢渣平均粒径2μm～7μm；

2)取重量份数电石渣10～15份，脱硫石膏2～3份，硅灰5～10份加入到干磨机中进行研磨，得到混合粉体材料；

所述粉体材料颗粒的平均粒径<30μm；

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数1～2份SAP，尾矿砂80～100份，水泥85～90 份，减水剂0.5～1份，早强剂0.5～1份；按水固重量比为0.15-0.2的加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料；

所述SAP为含有强亲水性基团羧基、羟基或氨基、遇水膨胀并且有三维空间网络结构的高分子聚合物；

所述减水剂为木质素磺酸类减水剂、棉浆类减水剂和半纤维素类减水剂中的一种或几种；

所述早强剂为亚硝酸钙一硝酸钙，硝酸钙一尿素、亚硝酸钙一硝酸钙一尿素早强剂中的一种或几种。

本发明的有益效果是：

1、采用了SAP，SAP为新型功能高分子材料，有着很好的吸水能力，能充分吸收进入套筒里的雨水等水分，吸收水分子质量可以达到自重的成百上千倍；其同样优异的保水性能“锁住”吸收的水分子，在加压或者受热等条件下水分也极难溢出，稳定性极好，降低钢筋锈蚀的可能性；在氯离子等有害离子进入钢筋套筒之后，SAP能将其固化，防止氯离子渗出与钢筋直接接触，避免钢筋锈蚀；

2、采用协同湿磨矿粉与钢渣，提高了传统湿磨工艺的研磨性能。利用钢渣硬度大于矿渣的特点，在湿磨过程中，搅拌球在水介质的条件下不断研磨钢渣和矿渣，而硬度更小的矿渣在搅拌球和钢渣的共同研磨下，一方面矿渣能在钢渣颗粒中起到“滚珠效应”，避免钢渣产生团聚现象，不断细化钢渣；另一方面矿渣在搅拌球和钢渣之中本身也能被后两者进一步磨细；协同湿磨过后的钢渣和矿渣的表面无序度进一步增加，在液相环境中，玻璃体中活性离子的溶出，溶液pH不断增加，为后续与其他物质混合时提供了碱性环境，利于发生水化反应产生致密的水化产物；

3、采用湿磨超细化固体废弃物，激发了废弃物颗粒的潜在活性，大幅提高混凝土强度；矿渣、钢渣本身具有“自水化”能力，在湿磨激发的条件下，拌和成混凝土之后具有快速凝结的特性，实现超早强；所用脱硫石膏为工业副产石膏，具有快硬早强，微膨胀等特点；尾矿砂就是选矿厂在特定的经济技术条件下，将矿石磨细，选取有用成分后排放的废弃物，能在灌浆材料充当细骨料；硅灰具有超高化学活性，其成分中含有大量玻璃态、无定型SiO₂，能为材料提供硅质，并具有早强高强的特点。

本发明能作为装配式钢筋套筒之间连接的灌浆料。

具体实施方式

本发明是将矿渣，钢渣加水湿磨机中协同湿磨，得到混合浆体材料；电石渣，脱硫石膏，硅灰干磨机研磨，得到混合粉体材料；混合浆体材料和混合粉体材料混合得到混合料，混合料中加入SAP，尾矿砂，水泥，减水剂，早强剂，加水在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。

所用矿渣、钢渣均为工业废渣。其中矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品，钢渣为冶金工业中产生的废弃物。所用电石渣是电石水解获取乙炔气后排放的废渣。

所用尾矿砂采用迁安尾矿砂，尾矿砂细度模数为2.2的细砂，其重量百分组成为：CaO34.52、SiO₂42.15、Al₂O₃13.33、Fe₂O₃5.12、MgO2.88、K₂O1.51、Na₂O0.39、 SO₃0.1。

所用脱硫石膏是FGD过程的副产品，主要成分为CaSO₄·2H₂O，含量＞90％。所用硅灰为微硅粉，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时的工业副产品，含硅量为80-92％。所用水泥为硫铝酸盐水泥，市售。

下面用具体实施例详述本发明。

实施例1

1)取重量份数矿渣35份，钢渣20份，按水固重量比为0.15加水得到混合物，将混合物加入湿磨机中协同湿磨，得到平均粒径2μm～7μm的混合浆体材料。

2)取重量份数电石渣10份，脱硫石膏2份，硅灰5份加入到干磨机中进行研磨，得到平均粒径<30μm混合粉体材料；

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数1份SAP，尾矿砂80份，水泥85份，木质素磺酸类减水剂0.5份，亚硝酸钙一硝酸钙早强剂0.5份；按水固重量比为0.15 加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。

实施例2，

1)取重量份数矿渣36份，钢渣21份，按水固重量比为0.16加水得到混合物，将混合物加入湿磨机中协同湿磨，得到平均粒径2μm～7μm的混合浆体材料。

2)取重量份数电石渣11份，脱硫石膏2份，硅灰6份加入到干磨机中进行研磨，得到平均粒径<30μm混合粉体材料；

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数1份SAP，尾矿砂90份，水泥86份，木质棉浆类减水剂0.6份，硝酸钙一尿素早强剂0.6份；按水固重量比为0.16加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合得到混合料，在混合料中加入1份SAP，尾矿砂90份，水泥86份，减水剂0.6份，早强剂0.6，水固重量比为0.16的水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得采用湿磨方式制备新型连接件灌浆材料。

实施例3

1)取重量份数矿渣37份，钢渣22份，按水固重量比为0.17加水得到混合物，将混合物加入湿磨机中协同湿磨，得到平均粒径2μm～7μm的混合浆体材料。

2)取重量份数电石渣13份，脱硫石膏2份，硅灰7份加入到干磨机中进行研磨，得到平均粒径<30μm混合粉体材料；

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数2份SAP，尾矿砂95份，水泥87份，半纤维素类减水剂0.5份，硝酸钙一尿素早强剂0.5份；按水固重量比为0.15加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。

实施例4

1)取重量份数矿渣40份，钢渣20份，按水固重量比为0.18加水得到混合物，将混合物加入湿磨机中协同湿磨，得到平均粒径2μm～7μm的混合浆体材料。

2)取重量份数电石渣15份，脱硫石膏3份，硅灰10份加入到干磨机中进行研磨，得到平均粒径<30μm混合粉体材料；

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数2份SAP，尾矿砂85份，水泥90份，棉浆类减水剂1份，亚硝酸钙一硝酸钙一尿素早强剂1份；按水固重量比为0.18加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。

实施例5，

1)取重量份数矿渣39份，钢渣25份，按水固重量比为0.2加水得到混合物，将混合物加入湿磨机中协同湿磨，得到平均粒径2μm～7μm的混合浆体材料。

2)取重量份数电石渣15份，脱硫石膏2份，硅灰8份加入到干磨机中进行研磨，得到平均粒径<30μm混合粉体材料；

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数2份SAP，尾矿砂100份，水泥88份，木质素磺酸类和棉浆类减水剂0.8份，亚硝酸钙一硝酸钙和硝酸钙一尿素早强剂0.8份；按水固重量比为0.18加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。

其中素磺酸类和棉浆类减水剂的重量比为1:1.25，亚硝酸钙一硝酸钙和硝酸钙一尿素早强剂的重量比为1:1。

实施例6

1)取重量份数矿渣40份，钢渣25份，按水固重量比为0.2加水得到混合物，将混合物加入湿磨机中协同湿磨，得到平均粒径2μm～7μm的混合浆体材料。

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数2份SAP，尾矿砂100份，水泥86份，木质素磺酸类和半纤维素类减水剂0.5份，亚硝酸钙一硝酸钙和亚硝酸钙一硝酸钙一尿素早强剂0.9份；按水固重量比为0.19加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s 后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料。

其中木质素磺酸类和半纤维素类减水剂的重量比为1:1.5，亚硝酸钙一硝酸钙和亚硝酸钙一硝酸钙一尿素早强剂的重量比为1:1。

本申请人对本发明作了性能检测，性能指标(JG/T408-2013)，检测结果见下表：

从表中可见，本发明各实施例制备的建筑连接件灌浆材料具有高流动性，超早强，微膨胀，并能有效防止钢筋锈蚀的特点。

Claims

1.湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，其特征在于：是由下述方法制备的，制备具体步骤如下：

所述混合浆体材料中矿渣和钢渣平均粒径2μm～7μm；

所述粉体材料颗粒的平均粒径<30μm；

3)将步骤1)得到的混合浆体材料与步骤2)得到的混合粉体材料混合，得到混合料，在混合料中加入重量份数1～2份SAP，尾矿砂80～100份，水泥85～90份，减水剂0.5～1份，早强剂0.5～1份；按水固重量比为0.15-0.2的加水后，在搅拌机中先慢搅2min，中断15s后快搅2min，制得建筑连接件灌浆材料；

2.根据权利要求1所述的湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，其特征在于：步骤1)湿磨60～80min得到得到混合浆体材料。

3.根据权利要求1所述的湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，其特征在于：步骤1)所用的矿渣、钢渣均为工业废渣；其中矿渣是在高炉炼铁过程中的副产品，钢渣为冶金工业中产生的废弃物。

4.根据权利要求1所述的湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，其特征在于：步骤2)所用电石渣是电石水解获取乙炔气后排放的废渣。

5.根据权利要求1所述的一种采用湿磨方式制备新型连接件灌浆材料，其特征在于：步骤2)所用硅灰为微硅粉，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅时的工业副产品，含硅量为80-92％。

6.根据权利要求1所述的湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，其特征在于：步骤2)所用脱硫石膏是FGD过程的副产品，主要成分为CaSO₄·2H₂O，含量＞90％。

7.根据权利要求1所述的湿磨方式制备的建筑连接件灌浆材料，其特征在于：步骤3)所用的尾矿砂的细度模数为2.2的细砂，其重量百分组成为：CaO34.52、SiO₂42.15、Al₂O₃13.33、Fe₂O₃5.12、MgO2.88、K₂O1.51、Na₂O0.39、SO₃0.1。

8.根据权利要求1所述的一种采用湿磨方式制备新型连接件灌浆材料，其特征在于：步骤3)所用水泥为硫铝酸盐水泥。