CN110423069B - 一种超高强度灌浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高强度灌浆料及其制备方法，包括水泥、偏高岭土、减水剂和分散剂，还包括刚玉砂，刚玉砂由4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂按45∶12∶5的重量比组成，4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂的过筛粒径分别为4mm、100目和200目。本发明的灌浆料28d抗压强度可达140MPa，甚至高达160MPa，具有超高强度。

Description

一种超高强度灌浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及灌浆料技术领域，具体涉及一种超高强度灌浆料。

背景技术

灌浆料作为建筑以及工程施工用材料，广泛应用于机器底座和地脚螺栓等设备的基础灌浆，建筑物梁、板、柱、基础、地坪和道路的补强、抢修和加固，地脚螺栓和钢筋的锚固和结构补强，地铁、隧道和地下等工程逆打法施工缝的嵌固，以及钢轨、钢架和钢柱等钢结构与基础固定连接的二次灌浆等。其中，水泥基灌浆料具有早强、高强、高自流性、低收缩性、微膨胀性、高耐久性、施工便捷等优点，应用十分广泛。

水泥基灌浆料的强度通常采用28d抗压强度进行表征，目前市面上大量销售的灌浆料，28d抗压强度大多为30MPa至50MPa，也有少数的高强度灌浆料，28d抗压强度可以达到70MPa至80MPa，这些高强灌浆料通常是以高强度材料为骨料，以水泥作为结合剂，辅以减水剂、分散剂等物质配制而成。例如，公开号为CN103482926A的中国发明专利申请公开了一种水泥基灌浆料，主要由水泥和河砂或机制砂组成，其28d抗压强度最高为81MPa。公开号为CN101983945A的中国发明专利申请公开了一种微膨胀超早强支座灌浆料，主要由水泥、砂和增强剂甲酸钙组成，28d抗压强度最高达58.7MPa。然而，这样的抗压强度还不能满足一些混凝土结构例如装配式钢筋混凝土结构对灌浆料的超高强度的要求，例如要求28d抗压强度在100MPa以上。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种满足超高强度建筑或工程要求的超高强度灌浆料。

本发明的第二目的是提供一种超高强度灌浆料的制备方法。

为实现本发明的第一目的，本发明提供了一种超高强度灌浆料，包括水泥、偏高岭土、减水剂和分散剂，还包括刚玉砂，刚玉砂由4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂按45∶12∶5的重量比组成，4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂的过筛粒径分别为4mm、100目和200目。

由上可见，本发明提供的超高强度灌浆料为水泥基灌浆料，以水泥作为主要胶凝材料，刚玉砂作为基层骨料，偏高岭土用于增加灌浆料的后期强度，减水剂用于减少成型需水量，分散剂用于提高初期分散率。其中，刚玉砂由4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂按45∶12∶5的重量比组成，三种不同过筛粒径的刚玉砂配合作为基层骨料，骨料级配合理，能够保证灌浆料的流动性，并且提高水泥与刚玉砂的结合活性，进而提高灌浆料的抗压强度。

进一步的技术方案是，一种超高强度灌浆料包括以下重量份的组分：

水泥320份至 340份；

4mm刚玉砂 450份；

100目刚玉砂 120份；

200目刚玉砂 50份；

偏高岭土 40份；

减水剂 5份；

分散剂 0.5份至0.6份。

由上可见，本发明进一步限定了各组分的用量范围。当4mm刚玉砂为450份，100目刚玉砂为120份，200目刚玉砂为50份时，水泥用量选择为320份至340份，能够提供足够的胶凝材料，保证基础提供量，同时能够减少用水量，水泥颗粒与刚玉砂骨料级配合理；偏高岭土选择40份至80份，有助于保证后期强度增长率；减水剂5份，能够减少成型需水量，同时避免减水剂过量导致灌浆料过于黏稠。分散剂0.5份至0.6份能够保证初期分散率，同时避免分散剂过量导致灌浆料缓凝。

进一步的技术方案是，超高强度灌浆料包括以下重量份的组分：

水泥 330份；

4mm刚玉砂 450份；

100目刚玉砂 120份；

200目刚玉砂 50份；

偏高岭土 40份；

减水剂 5份；

分散剂 0.6份。

由上可见，本发明进一步提供了各组分的最优配比，使得本发明的超高强度灌浆料的28d抗压强度可高达160MPa，远超现有的灌浆料的抗压强度，适用于超高强度的混凝土结构。

进一步的技术方案是，水泥为P.||52.5R型硅酸盐水泥，选自润丰牌P.||52.5R水泥、海螺牌P.||52.5R水泥中的至少一种。

由上可见，本发明的水泥为P.||52.5R，主要成分为硅酸盐熟料以及在硅酸盐熟料中添加不超过5％的混合料，混合料包括石膏，活性混合材料例如粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等，非活性混合材料例如活性强度低于要求的粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰、石灰石和砂岩等。P.||52.5R型硅酸盐水泥具有早期强度高、水化热高、耐冻性好、干缩较小的优点。

进一步的技术方案是，减水剂为改性聚羧酸醚减水剂，改性聚羧酸醚减水剂为粉末状。

由上可见，本发明的减水剂可以选择为改性聚羧酸醚类粉状减水剂，例如巴斯夫公司2651F高效减水剂，或者由异戊烯醇聚氧乙烯醚、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、马来酸酐和过硫酸铵合成的改性聚羧酸醚类减水剂。

进一步的技术方案是，分散剂为膨润土、六偏磷酸钠、脂肪酸、聚羧酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶中的至少一种。

由上可见，本发明的分散剂可以采用上述物质，上述分散剂能够保证初期分散率。本发明还可以采用现有的其他种类的分散剂。

为实现本发明的第二目的，本发明提供了一种超高强度灌浆料的制备方法，包括：称取步骤：按照上述方案中描述的超高强度灌浆料称取原料；混合步骤：将水泥、4mm刚玉砂、100目刚玉砂、200目刚玉砂、偏高岭土、减水剂和分散剂在搅拌设备中搅拌均匀。

由上可见，本发明的超高强度灌浆料制备方法简单，称取原料在常温下通过搅拌设备混合均匀即可，对原料的添加顺序并无特别限制，各原料可以一次性添加进行混合，也可以先将水泥和刚玉砂混合，再加入偏高岭土、减水剂和分散剂进行混合。

进一步的技术方案是，在混合步骤之前，将4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉分别过筛。

由上可见，本发明的超高强度灌浆料在混合前，还将三种不同粒径的刚玉砂分别过筛，以确保刚玉砂粒径的准确性，避免级配出错。

进一步的技术方案是，在混合步骤之前，检测减水剂和分散剂的水含量，减水剂的水含量在10％以下，所述分散剂的水含量在10％以下。

由上可见，本发明的减水剂和分散剂需要控制含水量，避免含水量过高导致灌浆料的稳定性降低。

与现有技术相比，本发明能够取得以下有益效果：

1.本发明的灌浆料由不同过筛粒径的刚玉砂作为骨料，刚玉砂由4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂按45∶12∶5的重量比组成，级配合理，能够提高灌浆料的28d抗压强度。试验结果表明，灌浆料的28d抗压强度可达140MPa，甚至高达160MPa。水泥及刚玉砂的结合活性高，抗压断裂面均显示并非水泥与刚玉砂的接触面断裂，而是在于刚玉砂内部的断裂。

2.本发明的灌浆料制备方法简单，采用常规混合方式即可制得，而且灌浆料使用方便，灌浆料各组分混合后将灌浆料粉料封装起来，在施工现场直接加水搅拌后即可使用。

具体实施方式

以下将结合具体实施方式对本发明的灌浆料作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例提供了一种灌浆料，按重量份由以下组分组成：

P.||52.5R水泥 330份；

4mm刚玉砂 450份；

100目刚玉砂 120份；

200目刚玉砂 50份；

偏高岭土 40份；

改性聚羧酸醚减水剂 5份；

分散剂 0.6份。

本实施例的灌浆料的制备步骤包括：

准备步骤：将4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂分别过筛，确保刚玉砂的粒径正确；检测减水剂和分散剂的含水量，把含水量控制在10％以内，如含水量超过该范围，应对减水剂和分散剂进行干燥处理。

称取步骤：按上述重量份称取各组分的用量；

混合步骤：将各组分加入搅拌设备，搅拌混合均匀。

将实施例1制备得到的灌浆料根据JC/T 986-2005进行抗压强度测试，试验结果表明，本实施例的灌浆料28d抗压强度为160MPa。抗压断裂面显示并非水泥与刚玉砂的接触面断裂，而在于刚玉砂内部的断裂。

实施例2

本实施例提供了一种灌浆料，按重量份由以下组分组成：

P.||52.5R水泥 320份；

4mm刚玉砂 460份；

100目刚玉砂 120份；

200目刚玉砂 50份；

偏高岭土 40份；

改性聚羧酸醚减水剂 5份；

分散剂 0.5份。

本实施例的灌浆料的制备步骤包括：

准备步骤：将4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂分别过筛，确保刚玉砂的粒径正确；控制减水剂和分散剂的含水量，含水量应在10％以内。

称取步骤：按上述重量份称取各组分的用量；

混合步骤：将各组分加入搅拌设备，搅拌混合均匀。

将实施例2制备得到的灌浆料采用JC/T 986-2005进行抗压强度测试，试验结果表明，本实施例的灌浆料28d抗压强度为140MPa。抗压断裂面显示并非水泥与刚玉砂的接触面断裂，而在于刚玉砂内部的断裂。

实施例3

本实施例提供了一种灌浆料，按重量份由以下组分组成：

P.||52.5R水泥 330份；

4mm刚玉砂 460份；

100目刚玉砂 120份；

200目刚玉砂 50份；

偏高岭土 60份；

改性聚羧酸醚减水剂 5份；

分散剂 0.6份。

本实施例的灌浆料的制备步骤包括：

准备步骤：将4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂分别过筛，确保刚玉砂的粒径正确；控制减水剂和分散剂的含水量，含水量应在10％以内。

称取步骤：按上述重量份称取各组分的用量；

混合步骤：将各组分加入搅拌设备，搅拌混合均匀。

将实施例3制备得到的灌浆料采用JC/T 986-2005进行抗压强度测试，试验结果表明，本实施例的灌浆料28d抗压强度为145MPa。抗压断裂面显示并非水泥与刚玉砂的接触面断裂，而在于刚玉砂内部的断裂。

对比例1

本对比例的灌浆料按重量份由以下组分组成：

P.||52.5R水泥 400份；

4mm刚玉砂 500份；

100目刚玉砂 100份；

偏高岭土 40份；

改性聚羧酸醚减水剂 5份；

分散剂 0.6份。

本对比例的灌浆料的制备步骤包括：

称取步骤：按上述重量份称取各组分的用量；

混合步骤：将各组分加入搅拌设备，搅拌混合均匀。

将对比例1制备得到的灌浆料采用JC/T 986-2005进行抗压强度测试，试验结果表明，本实施例的灌浆料28d抗压强度为90MPa。

对比例2

本对比例的灌浆料按重量份由以下组分组成：

P.||52.5R水泥 330份；

4mm刚玉砂 450份；

200目刚玉砂 170份；

偏高岭土 40份；

改性聚羧酸醚减水剂 5份；

分散剂 0.6份。

本对比例的灌浆料的制备步骤包括：

称取步骤：按上述重量份称取各组分的用量；

混合步骤：将各组分加入搅拌设备，搅拌混合均匀。

将对比例2制备得到的灌浆料采用JC/T 986-2005进行抗压强度测试，试验结果表明，本实施例的灌浆料28d抗压强度为85MPa。

由上可见，实施例1至3的灌浆料由4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉砂按45∶12∶5的重量比组成，级配合理，28d抗压强度可达140MPa，甚至高达160MPa。而对比例1至2的灌浆料，虽然刚玉砂总量与本申请实施例基本相当，但不同粒径刚玉砂配比与实施例1至3不同，28d抗压强度均在100MPa以下，抗压强度远低于本发明的实施例。

综上，本发明的灌浆料具有超高的28d抗压强度，尤其适用于超高强度要求的建筑和工程。水泥及刚玉砂的结合活性高，抗压断裂面均显示并非水泥与刚玉砂的接触面断裂，而是在于刚玉砂内部的断裂，因而提高了灌浆料的强度。

最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种超高强度灌浆料，其特征在于由以下组分组成：

水泥330份；

4mm刚玉砂450份；

100目刚玉砂120份；

200目刚玉砂50份；

偏高岭土40份；

减水剂5份；

分散剂0.6份；

所述4mm刚玉砂、所述100目刚玉砂和所述200目刚玉砂的过筛粒径分别为4mm、100目和200目；

所述水泥为P.II 52.5R型硅酸盐水泥，选自润丰牌P.II 52.5R水泥、海螺牌P.II52.5R水泥中的至少一种；

所述减水剂为改性聚羧酸醚减水剂，改性聚羧酸醚减水剂为粉末状。

2.根据权利要求1所述的一种超高强度灌浆料，其特征在于：

所述分散剂为膨润土、六偏磷酸钠、脂肪酸、聚羧酸、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶中的至少一种。

3.一种超高强度灌浆料的制备方法，其特征在于包括：

称取步骤：按照权利要求1或2所述的一种超高强度灌浆料称取原料；

混合步骤：将水泥、4mm刚玉砂、100目刚玉砂、200目刚玉砂、偏高岭土、减水剂和分散剂在搅拌设备中搅拌均匀。

4.根据权利要求3所述的一种超高强度灌浆料的制备方法，其特征在于：

在所述混合步骤之前，将4mm刚玉砂、100目刚玉砂和200目刚玉分别过筛。

5.根据权利要求3所述的一种超高强度灌浆料的制备方法，其特征在于：

在所述混合步骤之前，检测所述减水剂的水含量，所述减水剂的水含量控制在10％以下。

6.根据权利要求3所述的一种超高强度灌浆料的制备方法，其特征在于：

在所述混合步骤之前，检测所述分散剂的水含量，所述分散剂的水含量在10％以下。