CN110482955A - 一种高强度压浆材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度压浆材料及其制备方法，其中，压浆材料原材料包括：P.O52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉、膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙、三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚；按重量份组成成分为：P.O52.5水泥800‑1000份，粉煤灰50‑120份，硅粉60‑100份，矿渣粉50‑120份，膨胀剂80‑120份，松香树脂3‑8份，硫化木质素10‑30份，氧化钙20‑30份，葡萄糖酸钙3‑8份，三聚磷酸钠2‑5份、聚乙二醇单甲醚4‑10份。本发明中压浆材料简单易得，成本低，应用广泛，解决了目前施工中压浆料强度与混凝土强度等级不匹配的缺陷问题。

Description

一种高强度压浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，特别是一种高强度压浆材料及其制备方法。

背景技术

随着国家基础设施建设进一步完善，出现了一座座大桥、特大桥工程，特别是一些跨大江大河的“公铁”两用桥梁，因其承载能力要求高，跨度大，设计在保证结构外观和经济性条件下，大大提高其混凝土强度等级，增大了施工技术难度。

公路桥梁工程目前根据设计要求，一般预应力混凝土强度等级在C40～C55之间，属于中强度混凝土，在目前公路桥涵施工技术规范中介绍的内容均按照此施工方法进行要求，而预应力混凝土采用后张法工艺进行施工时，有一道重要工序就是张拉完成后的管道压浆，压浆材料一般设计强度为不低于混凝土强度等级，目前公路桥涵施工技术规范中对压浆材料的强度等级要求在M50，不能满足一些高强度混凝土施工时管道压浆的要求，导致两种结构强度差异较大，不能够做到同样的变形能力而导致结构整体性差。

在部分高速公路的特大桥梁工程中，目前设计预应力混凝土强度等级已经达到C60及其以上，混凝土强度等级已经属于高强度混凝土等级，而针对目前高强度等级的混凝土的预应力结构施工中的管道压浆材料未提供有效规范控制，一般设计提出同等强度压浆材料要求而不具体要求其他施工技术控制指标，只是参照M50压浆材料的技术指标进行控制，所以按照桥涵施工技术规范和相关技术标准未能设计出高强度等级的压浆材料进行规范化管理。

目前压浆材料强度均按照设计要求进行偏高设计，使用超高强度的压浆材料，抗压强度达到上百兆帕以上，经济不合理，且在混凝土结构中与混凝土强度形成鲜明对比，不能够形成良好的共同体；目前有些压浆材料设计不符合规范要求，加入材料有规范严禁加入的铝粉等情况出现，给工程质量带来隐患；或者压浆材料只能符合一个固定水胶比，在固定水胶比中各项指标均能满足要求，如果一旦水胶比变化超过0.01其性能完全变化，不能够达到工程使用要求，成为废品，给施工人员增加了施工难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度压浆材料及其制备方法，其中，压浆材料能够广泛运用在预应力桥梁工程中，采用此压浆材料对张拉后的管道进行密封处理，防止钢绞线锈蚀且与预应力混凝土形成一体。

为解决上述技术问，本发明采用的技术方案是：

一种高强度压浆材料，组成成分包括：P.O52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉、膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙、三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚；按重量份组成成分为：P.O52.5水泥800-1000份，粉煤灰50-120份，硅粉60-100份，矿渣粉50-120份，膨胀剂80-120份，松香树脂3-8份，硫化木质素10-30份，氧化钙20-30份，葡萄糖酸钙3-8份，三聚磷酸钠2-5份、聚乙二醇单甲醚4-10份。

进一步地，P.O52.5水泥组成C3S+C2S≥80％。

进一步地，粉煤灰采用I级F类，烧失量小于5％。

进一步地，硅粉比表面积≥15000m²/kg，28d活性指数≥115％。

进一步地，矿渣粉采用S105级磨细矿渣粉，比表面积≥500m²/kg，28d活性指数≥105％，烧失量≤1.0％。

进一步地，膨胀剂选用II型氧化钙类，比表面积≥200m²/kg。

一种高强度压浆材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按0.26～0.32水胶比称量水一份倒入搅拌锅内；

步骤2：将P.O52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉倒入密封搅拌锅，以30r/min搅拌1min；

步骤3：再加入膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙后以同样速度搅拌1min；

步骤4：最后加入三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚以30r/min搅拌30s；

步骤5：接着以200r/min搅拌1min，再以1500r/min搅拌5min，停机出浆。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：压浆材料组份中硅粉用于填隙各种矿料中较小的空隙，减少气泡；粉煤灰用于增强其浆液流动性；矿渣粉用于填隙较大空隙；氧化钙、膨胀剂用于弥补矿料收缩体积；松香树脂、硫化木质素用于减少用水量，降低水胶比，增加流动性，较少气泡；葡萄糖酸钙主要用于控制凝结时间；三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚具有增强浆液流动性，有利于注浆顺畅，充盈度更佳，同时提升压浆体总体强度，使整个压浆材料的各项综合指标有明显提升。本压浆材料对钢筋无锈蚀，全部符合公路桥涵施工技术规范对压浆材料的要求，同时达到高强度混凝土C60及以上对压浆材料强度M60及以上要求；采用本压浆材料对张拉后的管道进行密封处理，可以防止钢绞线锈蚀且与预应力混凝土形成一体。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明一种高强度压浆材料，其原材料包括：P.O52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉、膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙、三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚组成，组成的重量份为：P.O52.5水泥800-1000份，粉煤灰50-120份，硅粉60-100份，矿渣粉50-120份，膨胀剂80-120份，松香树脂3-8份，硫化木质素10-30份，氧化钙20-30份，葡萄糖酸钙3-8份，三聚磷酸钠2-5份，聚乙二醇单甲醚4-10份。

优选地，其重量组成为：P.O52.5水泥900-950份，粉煤灰80-100份，硅粉70-90份，矿渣粉80-100份，膨胀剂90-110份，松香树脂5-7份，硫化木质素20-25份，氧化钙26-28份，葡萄糖酸钙5-7份，三聚磷酸钠3-4份、聚乙二醇单甲醚7-9份。

作为优化，P.O52.5水泥组成：C3S+C2S≥80％，其余指标符合相关国家标准技术规范即可；粉煤灰：采用I级F类，烧失量小于5％，其余指标符合相关国家标准技术规范即可；硅粉：比表面积≥15000m²/kg，28d活性指数≥115％，其余指标符合相关国家标准技术规范即可；矿渣粉：采用S105级磨细矿渣粉，比表面积≥500m²/kg，28d活性指数≥105％，烧失量≤1.0％，其余指标符合相关国家标准技术规范即可；膨胀剂：选用II型氧化钙类，比表面积≥200m²/kg，其余指标符合相关国家标准技术规范即可。

本发明高强度压浆材料制备步骤为：1)按照0.26水胶比称量水一份倒入搅拌锅内；2)将P.O52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉倒入密封搅拌锅，以30r/min搅拌1min；3)然后加入膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙后以同样速度搅拌1min；4)最后加入三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚以30r/min搅拌30s；5)接着以200r/min搅拌1min，再以1500r/min搅拌5min，停机出浆。搅拌时间可以延长不能缩短和放入料的顺序不能错误，否则对浆液性能和后期强度不能够达到预期效果。

通过浆液性能测试，各项指标为：初始流动度12s，30min流动度13s，60min流动度15s，自由膨胀率1％，泌水率0％，压力泌水率0％，充盈度合格，初凝时间14h25min，终凝时间18h50min，28d抗压强度104.6MPa，28d抗折强度21.9MPa，对钢筋无锈蚀，全部符合公路桥涵施工技术规范对压浆材料的要求；同时达到高强度混凝土C60及以上对压浆材料强度M60及以上要求，抗折抗压强度均满足基本要求。

为保证压浆材料强度与混凝土强度匹配，增大水胶比，测试其浆液各项指标及力学性能指标；同样按照配方，将水胶比提升至0.28、0.30、0.32，测试各项指标为：初始流动度13s、14s、14s，30min流动度15s、17s、17s，60min流动度18s、20s、21s，自由膨胀率1％、1％、0％，泌水率0％、0％、0％，压力泌水率0％、0％、0％，充盈度合格、合格、合格，初凝时间15h20min、15min55min、16h20min，终凝时间19h30min、20h20min、21h10min，28d抗压强度92.6MPa、84.5MPa、76.2MPa，抗折强度19.2MPa、17.8MPa、15.2MPa，对钢筋均无锈蚀作用，从上面测试指标可以看出随着水灰比增大，浆液各项指标也在规范控制范围内，力学性能指标也在可控范围内，说明本发明压浆材料适用于范围广，水灰比即可控制强度，适用于现场对各级别高强度混凝土压浆使用。

本发明中虽然制浆要求比普通压浆材料要求高，但是可控制能力比普通压浆材料性能好，可以通过不同水胶比进行控制压浆材料的强度，保证满足施工现场使用需求。

本发明压浆材料制浆搅拌速度最高达到1500r/min，比规范1000r/min要求高，在使用过程中务必使用转速可无级变速压浆材料搅拌机，最高转速不低于1600r/min，切勿使用目前普通压浆材料搅拌机，否则达不到预期效果。本发明制备方法简单，只要设备转速满足要求即可进行制备浆液。

某高速公路的特大桥工程中，桥梁全长1578米，主桥为重力锚式钢桁架悬索桥，主跨长660米，引桥采用梁式和连续钢构式设计，梁式桥预制T梁设计预应力强度为C50，而连续钢构跨度达到150米，现浇预应力箱梁设计强度为C60，采用预制桥梁的压浆材料强度不能满足高强度混凝土C60要求；将本发明的压浆材料运用至此工程中，采用水胶比0.32，采用转速达到2000r/min的高速压浆材料搅拌机进行制浆，将浆液通过压浆进入管道之中，现场无泌水、分层等现象，压浆完成后一周对管道进行无损检测，结果内部压浆饱满，充盈度良好，通过测试现场取样的浆液成型试件强度，其28d抗折强度达到14.7MPa，28d抗压强度达到74.1，比混凝土实测抗压强度70.7高出4.8％，满足施工技术要求。

本发明可以在施工现场根据混凝土强度等级进行水胶比现场调整，其制备出浆液和力学性能可以满足不同强度等级的混凝土需要，良好的施工性能和适用性是本发明的特别优势。

Claims (7)

1.一种高强度压浆材料，其特征在于，组成成分包括：P.O52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉、膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙、三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚；按重量份组成成分为：P.O52.5水泥800-1000份，粉煤灰50-120份，硅粉60-100份，矿渣粉50-120份，膨胀剂80-120份，松香树脂3-8份，硫化木质素10-30份，氧化钙20-30份，葡萄糖酸钙3-8份，三聚磷酸钠2-5份、聚乙二醇单甲醚4-10份。

2.根据权利要求1所述的一种高强度压浆材料，其特征在于，P.O52.5水泥组成C3S+C2S≥80％。

3.根据权利要求1所述的一种高强度压浆材料，其特征在于，粉煤灰采用I级F类，烧失量小于5％。

4.根据权利要求1所述的一种高强度压浆材料，其特征在于，硅粉比表面积≥15000m²/kg，28d活性指数≥115％。

5.根据权利要求1所述的一种高强度压浆材料，其特征在于，矿渣粉采用S105级磨细矿渣粉，比表面积≥500m²/kg，28d活性指数≥105％，烧失量≤1.0％。

6.根据权利要求1所述的一种高强度压浆材料，其特征在于，膨胀剂选用II型氧化钙类，比表面积≥200m²/kg。

7.根据权利要求1至6任一项高强度压浆材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按0.26～0.32水胶比称量水一份倒入搅拌锅内；

步骤2：将P.O52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉倒入密封搅拌锅，以30r/min搅拌1min；

步骤3：再加入膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙后以同样速度搅拌1min；

步骤4：最后加入三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚以30r/min搅拌30s；

步骤5：接着以200r/min搅拌1min，再以1500r/min搅拌5min，停机出浆。