CN112851188A - 预应力孔道压浆剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预应力孔道压浆剂，包括以质量份计的如下组分：矿物填充料30‑60份、改性蛭石粉15‑30份、膨胀剂0.5‑3份、减水剂1‑3份、消泡剂0.3‑0.6份和稳定剂0.5‑1份。本发明公开了一种预应力孔道压浆剂的制备方法。本发明制备的预应力孔道压浆剂具有持续且稳定的膨胀作用，可满足后张法预应力混凝土孔道压浆施工要求。

Description

预应力孔道压浆剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域。更具体地说，本发明涉及一种预应力孔道压浆剂及其制备方法。

背景技术

公路桥梁是社会公共交通的重要组成部分，预应力混凝土构件因为具有刚度大、强度高、抗疲劳性好、抗剪能力强等优点，在公路桥梁的建设过程得到广泛应用。而预应力混凝土构件在使用时需要预留孔道，以使预应力钢筋穿过，对应地需要在孔道内添加压浆料，而压浆料由水泥与压浆剂组成。在压浆剂中，一般使用较多的膨胀剂为塑性膨胀剂或UEA膨胀剂，为了达到膨胀效果，膨胀剂的添加量较高，甚至可达50％以上，以满足后张法预应力混凝土施工需要。目前在施工过程中，因为膨胀剂需要在硅酸盐水泥水化体系中与水化物发生反应产生膨化作用，但是在硬化浆料浆体强度较高时，水泥水化时耗掉大量的水，膨胀剂缺乏必要的膨胀条件以及生成膨胀产物所需要的空间从而在一定程度上限制了膨胀，最终导致膨胀剂难以产生持续稳定的膨胀效果，致使压浆料与预应力钢筋和混凝土贴合性不够好，混凝土构件性能稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种预应力孔道压浆剂，通过添加适量的改性蛭石粉与少量的膨胀剂配合，达到持续且稳定的膨胀作用，可满足后张法预应力混凝土孔道压浆施工要求。

本发明还有一个目的是提供一种预应力孔道压浆剂的制备方法。

为了实现根据本发明的目的和其它优点，提供了一种预应力孔道压浆剂，包括以质量份计的如下组分：矿物填充料30-60份、改性蛭石粉15-30份、膨胀剂0.5-3份、减水剂1-3份、消泡剂0.3-0.6份和稳定剂0.5-1份。

优选的是，所述的预应力孔道压浆剂，所述改性蛭石粉由蛭石经第一次煅烧后，于双氧水水溶液中浸泡、烘干后第二次煅烧，再与牡蛎壳一起经过第三次煅烧后粉碎得到。

优选的是，所述的预应力孔道压浆剂，所述预应力孔道压浆剂的制备原料还包括远红外材料粉末，其用量为改性蛭石粉质量的1％-5％。

优选的是，所述的预应力孔道压浆剂，所述远红外材料粉末为远红外陶瓷粉、纳米氧化锌、竹炭粉、竹炭纤维、远红外纳米粉、碳化硅中的一种或几种的混合物。

优选的是，所述的预应力孔道压浆剂，所述矿物填充料中含有质量分数为25％-30％的空心微珠，所述空心微珠的直径为5-15μm。

优选的是，所述的预应力孔道压浆剂，所述矿物填充料中其余原料为I级粉煤灰或S95级矿粉中的一种或两种的混合物。

优选的是，所述的预应力孔道压浆剂，所述稳定剂为甲基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或纳米纤维粉，纳米纤维粉由直径为200-300nm纳米纤维经粉碎过200目得到的。

优选的是，所述的预应力孔道压浆剂，所述膨胀剂为塑性膨胀剂；所述减水剂为减水率大于20％的聚羧酸减水剂或密胺类减水剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯或有机硅消泡剂。

本发明还提供了一种预应力孔道压浆剂的制备方法，按上述质量份称各原料，将除了矿物填充料与改性蛭石粉以外的其余原料置于搅拌机中，再将1/3的矿物填充料与1/2的改性蛭石粉置于搅拌机中，在搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌3-5min，再将剩余的矿物填充料与改性蛭石粉加入搅拌机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌5-10min，即得压浆剂。

本发明还提供了一种用于制备所述的预应力孔道压浆剂的改性蛭石粉的制备方法，将蛭石粗粉置于200-300℃煅烧1-2h，冷却后粉碎过筛200目，用质量分数为5％-8％的双氧水水溶液浸泡1-3h，烘干后，再置于400-450℃下煅烧30min，加入粒度过400目筛的牡蛎壳粗粉，升温至500-600℃继续煅烧1h，冷却后粉碎过筛800目即得改性蛭石粉，蛭石粗粉与牡蛎壳粗粉的质量比为2-3:1。

本发明至少包括以下有益效果：

(1)蛭石在高温下具有膨胀作用，经过改性的蛭石粉其膨胀作用得到调整，避免压浆剂使用时过度膨胀，满足压浆剂微膨胀的要求，与少量的塑性膨胀剂配合，实现压浆剂使用过程中前中后期的微膨胀管理；牡蛎壳具有多孔隙结构，富含生物合成的碳酸钙，具有力学性能优秀、硬度高、韧性好等特点，蛭石粗粉经200℃煅烧后轻度膨胀，再经双氧水改性使其内部形成更多的孔隙，再经400℃煅烧进一步膨胀，加入牡蛎壳粗粉与其一起在500℃煅烧，使得到的改性蛭石粉具有微膨胀作用，且富有较高的硬度和韧性，与水泥、水混合制备压浆料时维持稳定的膨胀作用，浆体硬化后无收缩，抗压抗折强度高；

(2)远红外材料粉末可进一步增强浆体的抗折能力，同时可吸收热量对浆体蓄热，维持水泥水化高温，维持改性蛭石粉后期稳定的微膨胀效果；

(3)在矿物填充料中加入适量的空心微珠，一方面可以提高浆体的流动性和耐久性，以及压浆剂与水泥浆料的相容性，另一方面与改性蛭石粉协同作用，控制浆体的自由膨胀率在1％～2％之间，保证压浆后孔道浆体体积不收缩；

(4)稳定剂使用纳米纤维粉，相比直接使用纤维素类稳定剂，在适当增加浆体粘度，保证压浆料浆体稳定性、压浆料无泌水沉降分层现象的前提下，还具有缓凝作用和保水作用，同时由于纳米纤维孔隙率高、直径小，混于浆料中还能增强浆体抗折强度和充盈度，降低孔道空鼓概率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

具体实施方式

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

本发明提供的预应力孔道压浆剂，通过添加适量的改性蛭石粉与少量的膨胀剂配合，达到持续且稳定的膨胀作用，可满足后张法预应力混凝土孔道压浆施工要求。

为了实现根据本发明的目的和其它优点，提供了一种预应力孔道压浆剂，包括以质量份计的如下组分：矿物填充料30-60份、改性蛭石粉15-30份、膨胀剂0.5-3份、减水剂1-3份、消泡剂0.3-0.6份和稳定剂0.5-1份。

所述改性蛭石粉经过多次煅烧后粉碎得到，优选为由蛭石经第一次煅烧后，于双氧水水溶液中浸泡、烘干后第二次煅烧，再与牡蛎壳一起经过第三次煅烧后粉碎得到。

所述矿物填充料选自粉煤灰、矿粉、火山石粉、硅酸盐水泥、石英粉中的一种或几种的混合物，其细度过600目，优选为I级粉煤灰或S95级矿粉。

所述膨胀剂选自塑性膨胀剂、UEA膨胀剂或HEA膨胀剂中的一种或两种，优选为塑性膨胀剂。

所述稳定剂选自甲基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或纳米纤维粉，纳米纤维粉由直径为200-300nm纳米纤维经粉碎过200目得到的，所述稳定剂优选为纳米纤维粉。

所述减水剂选自减水率大于20％的聚羧酸减水剂或密胺类减水剂。

所述消泡剂选自磷酸三丁酯或有机硅消泡剂。

在本发明的另外一种优选实施方式中，所述的预应力孔道压浆剂，所述预应力孔道压浆剂的制备原料还包括远红外材料粉末，其用量为改性蛭石粉质量的1％-5％。所述远红外材料粉末优选为远红外陶瓷粉、纳米氧化锌、竹炭粉、竹炭纤维、远红外纳米粉、碳化硅中的一种或几种的混合物，其粒径过400目筛，更优选为竹炭纤维或碳化硅。所述远红外材料粉末的用量优选为改性蛭石粉质量的3％。

在本发明的另外一种优选实施方式中，所述的预应力孔道压浆剂，所述矿物填充料中含有质量分数为25％-30％的空心微珠，所述空心微珠的直径为5-15μm。所述矿物填充料中其余原料优选为I级粉煤灰或S95级矿粉中的一种。

本发明还提供了一种预应力孔道压浆剂的制备方法，按上述质量份称各原料，将除了矿物填充料与改性蛭石粉以外的其余原料置于搅拌机中，再将1/3的矿物填充料与1/2的改性蛭石粉置于搅拌机中，在搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌3-5min，再将剩余的矿物填充料与改性蛭石粉加入搅拌机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌5-10min，即得压浆剂。

本发明还提供了一种用于制备所述的预应力孔道压浆剂的改性蛭石粉的制备方法，将蛭石粗粉置于200-300℃煅烧1-2h，冷却后粉碎过筛200目，用质量分数为5％-8％的双氧水水溶液浸泡1-3h，烘干后，再置于400-450℃下煅烧30min，加入粒度过400目筛的牡蛎壳粗粉，升温至500-600℃继续煅烧1h，冷却后粉碎过筛800目即得改性蛭石粉，蛭石粗粉与牡蛎壳粗粉的质量比为2-3:1。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现压浆剂的施工效果。需要说明的是，下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1：

将蛭石粗粉置于200℃煅烧2h，冷却后粉碎过筛200目，用质量分数为5％的双氧水水溶液浸泡2h，烘干后，再置于400℃下煅烧30min，加入粒度过400目筛的牡蛎壳粗粉，升温至500℃继续煅烧1h，冷却后粉碎过筛800目得改性蛭石粉。其中，蛭石粗粉与牡蛎壳粗粉的质量比为3:1，蛭石粗粉为蛭石粗粉碎过20目筛得到。

一种预应力孔道压浆剂，其制备原料按如下组分分别称取：I级粉煤灰30kg、改性蛭石粉15kg、碳化硅0.45kg、塑性膨胀剂0.5kg、聚羧酸减水剂1kg、磷酸三丁酯0.3kg、羟丙基甲基纤维素0.5kg。

将除了I级粉煤灰与改性蛭石粉以外的其余原料置于搅拌机中，再将10kg的I级粉煤灰与7.5kg的改性蛭石粉置于搅拌机中，在搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌3min，再将剩余的20kg I级粉煤灰与7.5kg改性蛭石粉加入搅拌机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌5min，即得压浆剂。

实施例2：

一种预应力孔道压浆剂，其制备原料按如下组分分别称取：S95级矿粉60kg、改性蛭石粉30kg、竹炭纤维粉0.9kg、塑性膨胀剂3kg、密胺类减水剂3kg、有机硅消泡剂0.6kg、羟丙基甲基纤维素1kg。其中，改性蛭石粉的制备方法同实施例1。

将除了S95级矿粉与改性蛭石粉以外的其余原料置于搅拌机中，再将20kg的S95级矿粉与15kg的改性蛭石粉置于搅拌机中，在搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌5min，再将剩余的40kg S95级矿粉与15kg改性蛭石粉加入搅拌机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌10min，即得压浆剂。

实施例3：

一种预应力孔道压浆剂，其制备原料按如下组分分别称取：I级粉煤灰45kg、改性蛭石粉22kg、竹炭纤维粉0.66kg、塑性膨胀剂1.5kg、聚羧酸减水剂2kg、有机硅消泡剂0.45kg、羟丙基甲基纤维素0.8kg。其中，改性蛭石粉的制备方法同实施例1。

将除了I级粉煤灰与改性蛭石粉以外的其余原料置于搅拌机中，再将15kg的I级粉煤灰与11kg的改性蛭石粉置于搅拌机中，在搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌4min，再将剩余的30kg I级粉煤灰与11kg改性蛭石粉加入搅拌机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌8min，即得压浆剂。

实施例4：

一种预应力孔道压浆剂，其制备原料按如下组分分别称取：I级粉煤灰33.75kg、空心微珠11.25kg、改性蛭石粉22kg、竹炭纤维粉0.66kg、塑性膨胀剂1.5kg、聚羧酸减水剂2kg、有机硅消泡剂0.45kg、羟丙基甲基纤维素0.8kg。其中，改性蛭石粉的制备方法同实施例1，所述空心微珠的直径为5-15μm。

将除了I级粉煤灰与改性蛭石粉以外的其余原料置于搅拌机中，再将11.25kg的I级粉煤灰与11kg的改性蛭石粉置于搅拌机中，在搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌4min，再将剩余的22.5kg I级粉煤灰与11kg改性蛭石粉加入搅拌机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌8min，即得压浆剂。

实施例5：

在实施例3的基础上，将羟丙基甲基纤维素替换为纳米纤维粉。纳米纤维粉的制备方法为：

1)用去离子水配制第一混合溶液，所述第一混合溶液中含有质量分数为2％的魔芋粉与质量分数为1％的羟乙基纤维素；

2)用去离子水配制壳聚糖溶液，所述壳聚糖溶液中含有质量分数为1％的壳聚糖与质量分数为2％的柠檬酸；

3)将第一混合溶液与壳聚糖溶液按质量比为2:1混合，置于40℃恒温条件下超声处理60min，得到静电纺丝液，超声处理的条件为：超声功率为2000W，超声频率为20kHz；

4)将静电纺丝液经过静电纺丝处理后获得直径为200～300nm的纳米纤维；

5)将纳米纤维于40℃干燥至水分低于12％，粉碎过筛200目，得纳米纤维粉。

对比例1：

在实施例3的基础上，将改性蛭石粉、竹炭纤维粉替换为等质量的I级粉煤灰，其余不变。

对比例2：

在实施例3的基础上，删除竹炭纤维粉组分，其余不变。

对比例3：

在实施例3的基础上，改性蛭石粉的制备方法为：将蛭石粗粉置于200℃煅烧2h，升温至400℃下继续煅烧30min，升温至500℃继续煅烧1h，冷却后粉碎过筛800目得改性蛭石粉。

为了说明本发明压浆剂的效果，按照《公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011》对实施例3-5以及对比例1-3的技术方案制备得到的压浆剂进行检测，水泥为华新水泥，压浆剂掺量为取代水泥用量的10％，水胶比为0.27，检测结果如表1所示。

表1.检测结果

从表1可以得出，结合实施例3与实施例4的检测结果对比可知，使用空心微珠代替适量的I级粉煤灰，可以改善流动性，从而延长凝结时间，使之与水泥浆料更相容，同时与改性蛭石粉协同作用，控制浆体的自由膨胀率在1％～2％之间；由实施例3与实施例5的检测结果对比可知，使用纳米纤维粉代替羟丙基甲基纤维素做稳定剂，具有缓凝作用，能降低空鼓率，增强浆体抗折强度；由实施例3与对比例1检测结果对比可知，改性蛭石粉与竹炭纤维粉的适量添加能够显著维持稳定的膨胀作用；由实施例3与对比例2检测结果对比可知，缺乏竹炭纤维粉作为蓄热保温材料，后期膨胀效果较差，不能维持持久的微膨胀作用；由实施例3与对比例3检测结果对比可知，改性蛭石粉的改性方法中引入双氧水溶液浸泡改性以及与牡蛎壳粉混合煅烧改性，能够增强抗压抗折强度，同时对改性蛭石粉的膨胀起到收敛调节作用。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。

Claims (10)

1.预应力孔道压浆剂，其特征在于，包括以质量份计的如下组分：矿物填充料30-60份、改性蛭石粉15-30份、膨胀剂0.5-3份、减水剂1-3份、消泡剂0.3-0.6份和稳定剂0.5-1份。

2.如权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于，所述改性蛭石粉由蛭石经第一次煅烧后，于双氧水水溶液中浸泡、烘干后第二次煅烧，再与牡蛎壳一起经过第三次煅烧后粉碎得到。

3.如权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于，所述预应力孔道压浆剂的制备原料还包括远红外材料粉末，其用量为改性蛭石粉质量的1％-5％。

4.如权利要求3所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于，所述远红外材料粉末为远红外陶瓷粉、纳米氧化锌、竹炭粉、竹炭纤维、远红外纳米粉、碳化硅中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于，所述矿物填充料中含有质量分数为25％-30％的空心微珠，所述空心微珠的直径为5-15μm。

6.如权利要求5所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于，所述矿物填充料中其余原料为I级粉煤灰或S95级矿粉中的一种或两种的混合物。

7.如权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于，所述稳定剂为甲基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素或纳米纤维粉，纳米纤维粉由直径为200-300nm纳米纤维经粉碎过200目得到的。

8.如权利要求1所述的预应力孔道压浆剂，其特征在于，所述膨胀剂为塑性膨胀剂；所述减水剂为减水率大于20％的聚羧酸减水剂或密胺类减水剂；所述消泡剂为磷酸三丁酯或有机硅消泡剂。

9.如权利要求1-8中任一所述的预应力孔道压浆剂的制备方法，其特征在于，按上述质量份称各原料，将除了矿物填充料与改性蛭石粉以外的其余原料置于搅拌机中，再将1/3的矿物填充料与1/2的改性蛭石粉置于搅拌机中，在搅拌速率为1000r/min的条件下搅拌3-5min，再将剩余的矿物填充料与改性蛭石粉加入搅拌机中，在搅拌速率为1200r/min的条件下搅拌5-10min，即得压浆剂。

10.用于制备如权利要求1所述的预应力孔道压浆剂的改性蛭石粉的制备方法，其特征在于，将蛭石粗粉置于200-300℃煅烧1-2h，冷却后粉碎过筛200目，用质量分数为5％-8％的双氧水水溶液浸泡1-3h，烘干后，再置于400-450℃下煅烧30min，加入粒度过400目筛的牡蛎壳粗粉，升温至500-600℃继续煅烧1h，冷却后粉碎过筛800目即得改性蛭石粉，蛭石粗粉与牡蛎壳粗粉的质量比为2-3:1。