CN113149562A - 一种聚合物水泥基高性能注浆料及其制备方法 - Google Patents

一种聚合物水泥基高性能注浆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥75‑90份、特种快硬水泥5‑10份和微硅灰3‑8份；所述集料组分包括粗砂25‑35份、细砂15‑30份和超细矿物填充料10‑15份；所述外加剂组分包括减水剂0.35‑0.4、膨胀剂0.04‑0.08份、聚合物增稠剂0.003‑0.006份、聚合物胶粘剂0.3‑0.8份和消泡剂0.12‑0.18份，其中水料比为0.18‑0.2，所述的硅酸盐水泥可以为425#硅酸盐水泥、425#普通硅酸盐水泥，425#复合硅酸盐水泥，优选425#普通或复合硅酸盐水泥，本发明通过研发一种超细矿物填充料与聚合物增稠剂组合材料，采用特种快硬水泥与特定水胶比相结合的方案，并引入新型膨胀剂和聚合物胶粘剂，提供一种聚合物水泥基高性能注浆料。

Description

一种聚合物水泥基高性能注浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚合物水泥基高性能注浆料技术领域，具体涉及一种聚合物水泥基高性能注浆料；尤其还涉及一种聚合物水泥基高性能注浆料的制备方法。
背景技术
注浆是指将具有充填和胶凝作用的材料制成高流动性浆液，通过压送设备将其注入地层或裂隙内使其胶凝或固化，以起到加固或防渗堵漏的作用。注浆材料主要分为水泥注浆材料和化学注浆材料。水泥注浆材料由于具有原料来源丰富、价格较低且硬化浆体强度高等优点，应用领域广泛。
随着国内铁路、公路等基础建设步伐的不断提速，传统的衬砌施工工艺已无法满足目前隧道施工质量控制的要求，隧道质量问题日趋严峻，特别是自2010年以来，隧道质量问题引发了较多质量事故，拱顶开裂、掉块、渗水等问题严重危及列车安全，造成了较大不良社会影响。而隧道衬砌质量问题具有隐蔽性、突发性、复杂性、反复性这四个特性，如何解决隧道衬砌施工质量隐患已迫在眉睫，因此，我们提出一种聚合物水泥基高性能注浆料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚合物水泥基高性能注浆料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出隧道衬砌质量问题具有隐蔽性、突发性、复杂性、反复性这四个特性，如何解决隧道衬砌施工质量隐患已迫在眉睫的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥75-90份、特种快硬水泥5-10份和微硅灰3-8份；
所述集料组分包括粗砂25-35份、细砂15-30份和超细矿物填充料10-15份；
所述外加剂组分包括减水剂0.35-0.4、膨胀剂0.04-0.08份、聚合物增稠剂0.003-0.006份、聚合物胶粘剂0.3-0.8份和消泡剂0.12-0.18份，其中水料比为0.18-0.2。
优选的，所述的硅酸盐水泥可以为425#硅酸盐水泥、425#普通硅酸盐水泥，425#复合硅酸盐水泥，优选425#普通或复合硅酸盐水泥。
优选的，所述微硅灰的细度小于1um的占80％以上，平均粒径在0.1～0.3um，表面积为:20～28m2/g，且所述微硅灰的细度和表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍，且耐火度＞1600℃，容重：1600-1700千克/立方米。
优选的，所述膨胀剂为UEA系列膨胀剂，其参与水化反应生成的膨胀性的水化产物能够补偿注浆材料本身的自收缩和干缩。
优选的，所述聚合物胶粘剂采用聚乙烯醇(PVA)及其改性物，聚丙烯酰胺(PAM)及其共聚物。
优选的，所述消泡剂设置为聚醚型消泡剂。
一种聚合物水泥基高性能注浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、备料，按照聚合物水泥基高性能注浆料的配方，以质量份数为准，称量好各个物料，备用；
S2、搅拌胶凝材料，将称量好的基料的各个物料逐一放入搅拌罐中，并进行中速搅拌，中速搅拌10-15分钟后，调至高速搅拌，高速搅拌时间为5-10分钟；
S3、加入集料组分，基料高速搅拌5-10分钟后，将称量好的填料的各个物料逐一放入搅拌罐中，进高速搅拌，高速搅拌时间不低于20分钟；
S4、加入外加剂组分，在胶凝材料和集料组分搅拌20分钟后，调制中速搅拌，并将称量好的助剂的各个物料逐一放入搅拌罐中速搅拌5-10分钟，然后调至高速搅拌，高速搅拌时间不低于40分钟，在搅拌40分钟后，观察该建筑防腐涂料是否存在气泡，如还存在气泡，调至中速搅拌至无气泡，待该建筑防腐涂料没有气泡产生，即完成制备。
优选的，所述搅拌罐的中速搅拌转速设置为500-650r/min，所述搅拌罐的高速搅拌转速设置为900-1100r/min，且搅拌罐设置为带有加热功能的搅拌罐。
本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种聚合物水泥基高性能注浆料，与现有技术相比，具有以下优点：
本发明通过研发一种超细矿物填充料与聚合物增稠剂组合材料，采用特种快硬水泥与特定水胶比相结合的方案，并引入新型膨胀剂和聚合物胶粘剂，提供一种聚合物水泥基高性能注浆料，该注浆料流动性能好，且经时损失小，便于施工；保水性能佳，抗离析性能强，经压力泵送后不分层、不泌水；体积稳定性好，注浆料具有自密实、微膨胀性能，可确保注浆密实、饱满，其微膨胀特性还具有修复施工缝、冷缝及混凝土不密实、缺棱掉角等缺陷的功能；强度高，可确保注浆后的结构安全；结合性能好，与混凝土基面的粘接强度高，注浆后与衬砌结构形成整体受力。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥87份、特种快硬水泥8份和微硅灰5份；
所述集料组分包括粗砂32份、细砂21份和超细矿物填充料11份；
所述外加剂组分包括减水剂0.39份、膨胀剂0.06份、聚合物增稠剂0.005份、聚合物胶粘剂0.6份和消泡剂0.16份。
具体的，所述的硅酸盐水泥可以为425#硅酸盐水泥、425#普通硅酸盐水泥，425#复合硅酸盐水泥，优选425#普通或复合硅酸盐水泥。
具体的，所述微硅灰的细度小于1um的占80％以上，平均粒径在0.1～0.3um，表面积为:20～28m2/g，且所述微硅灰的细度和表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍，且耐火度＞1600℃，容重：1600-1700千克/立方米。
具体的，所述膨胀剂为UEA系列膨胀剂，其参与水化反应生成的膨胀性的水化产物能够补偿注浆材料本身的自收缩和干缩。
具体的，所述聚合物胶粘剂采用聚乙烯醇(PVA)及其改性物，聚丙烯酰胺(PAM)及其共聚物。
具体的，所述消泡剂设置为聚醚型消泡剂。
一种聚合物水泥基高性能注浆料的制备方法，包括以下步骤：
S1、备料，按照聚合物水泥基高性能注浆料的配方，以质量份数为准，称量好各个物料，备用；
S2、搅拌胶凝材料，将称量好的基料的各个物料逐一放入搅拌罐中，并进行中速搅拌，中速搅拌10-15分钟后，调至高速搅拌，高速搅拌时间为5-10分钟；
S3、加入集料组分，基料高速搅拌5-10分钟后，将称量好的填料的各个物料逐一放入搅拌罐中，进高速搅拌，高速搅拌时间不低于20分钟；
S4、加入外加剂组分，在胶凝材料和集料组分搅拌20分钟后，调制中速搅拌，并将称量好的助剂的各个物料逐一放入搅拌罐中速搅拌5-10分钟，然后调至高速搅拌，高速搅拌时间不低于40分钟，在搅拌40分钟后，观察该建筑防腐涂料是否存在气泡，如还存在气泡，调至中速搅拌至无气泡，待该建筑防腐涂料没有气泡产生，即完成制备。
具体的，所述搅拌罐的中速搅拌转速设置为500-650r/min，所述搅拌罐的高速搅拌转速设置为900-1100r/min，且搅拌罐设置为带有加热功能的搅拌罐。
本实施例所得聚合物水泥基高性能注浆料出机流动度和90min流动度分别为42mm和37mm，且聚合物水泥基高性能注浆料试样28d抗折强度和抗压强度如下表：
试样1 试样2 试样3 试样4
力值(N) 6289.93 6139.50 6273.92 6234.45
强度(MPa) 14.7 14.4 14.7 14.6
实施例2
与实施例1不同的是，按质量份数计，该聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，
所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥85份、特种快硬水泥9份和微硅灰6份；
所述集料组分包括粗砂30份、细砂23份和超细矿物填充料11份；
所述外加剂组分包括减水剂0.36份、膨胀剂0.09份、聚合物增稠剂0.005份、聚合物胶粘剂0.6份和消泡剂0.16份。
实施例3
与实施例1不同的是，按质量份数计，该聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，
所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥82份、特种快硬水泥10份和微硅灰8份；
所述集料组分包括粗砂35份、细砂16份和超细矿物填充料13份；
所述外加剂组分包括减水剂0.4份、膨胀剂0.05份、聚合物增稠剂0.005份、聚合物胶粘剂0.6份和消泡剂0.16份。
实施例4
与实施例1不同的是，按质量份数计，该聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，
所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥90份、特种快硬水泥7份和微硅灰3份；
所述集料组分包括粗砂28份、细砂23份和超细矿物填充料14份；
所述外加剂组分包括减水剂0.35份、膨胀剂0.1份、聚合物增稠剂0.005份、聚合物胶粘剂0.6份和消泡剂0.16份。
实施例5
与实施例1不同的是，按质量份数计，该聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，
所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥90份、特种快硬水泥7份和微硅灰4份；
所述集料组分包括粗砂30份、细砂19份和超细矿物填充料15份；
所述外加剂组分包括减水剂0.37份、膨胀剂0.08份、聚合物增稠剂0.005份、聚合物胶粘剂0.6份和消泡剂0.16份。
本发明五组实施例的具体配方数据如下表：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
硅酸盐水泥 87份 85份 82份 90份 90份
特种快硬水泥 8份 9份 10份 7份 7份
微硅灰 5份 6份 8份 3份 4份
粗砂 32份 30份 35份 28份 30份
细砂 21份 23份 16份 23份 19份
超细矿物填充料 11份 11份 13份 14份 15份
减水剂 0.39份 0.36份 0.4份 0.35份 0.37份
膨胀剂 0.06份 0.09份 0.05份 0.1份 0.08份
聚合物增稠剂 0.005份 0.005份 0.005份 0.005份 0.005份
聚合物胶粘剂 0.6份 0.6份 0.6份 0.6份 0.6份
消泡剂 0.16份 0.16份 0.16份 0.16份 0.16份
本发明通过研发一种超细矿物填充料与聚合物增稠剂组合材料，采用特种快硬水泥与特定水胶比相结合的方案，并引入新型膨胀剂和聚合物胶粘剂，提供一种聚合物水泥基高性能注浆料。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种聚合物水泥基高性能注浆料，包括：胶凝材料组分、集料组分、外加剂组分和水，其特征在于：
所述胶凝材料组分包括硅酸盐水泥75-90份、特种快硬水泥5-10份和微硅灰3-8份；
所述集料组分包括粗砂25-35份、细砂15-30份和超细矿物填充料10-15份；
所述外加剂组分包括减水剂0.35-0.4、膨胀剂0.04-0.08份、聚合物增稠剂0.003-0.006份、聚合物胶粘剂0.3-0.8份和消泡剂0.12-0.18份，其中水料比为0.18-0.2。
2.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥基高性能注浆料，其特征在于：所述的硅酸盐水泥可以为425#硅酸盐水泥、425#普通硅酸盐水泥，425#复合硅酸盐水泥，优选425#普通或复合硅酸盐水泥。
3.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥基高性能注浆料，其特征在于：所述微硅灰的细度小于1um的占80％以上，平均粒径在0.1～0.3um，表面积为:20～28m2/g，且所述微硅灰的细度和表面积约为水泥的80～100倍，粉煤灰的50～70倍，且耐火度＞1600℃，容重：1600-1700千克/立方米。
4.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥基高性能注浆料，其特征在于：所述膨胀剂为UEA系列膨胀剂，其参与水化反应生成的膨胀性的水化产物能够补偿注浆材料本身的自收缩和干缩。
5.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥基高性能注浆料，其特征在于：所述聚合物胶粘剂采用聚乙烯醇(PVA)及其改性物，聚丙烯酰胺(PAM)及其共聚物。
6.根据权利要求1所述的一种聚合物水泥基高性能注浆料，其特征在于：所述消泡剂设置为聚醚型消泡剂。
7.一种根据权利要求1所述的聚合物水泥基高性能注浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、备料，按照聚合物水泥基高性能注浆料的配方，以质量份数为准，称量好各个物料，备用；
S2、搅拌胶凝材料，将称量好的基料的各个物料逐一放入搅拌罐中，并进行中速搅拌，中速搅拌10-15分钟后，调至高速搅拌，高速搅拌时间为5-10分钟；
S3、加入集料组分，基料高速搅拌5-10分钟后，将称量好的填料的各个物料逐一放入搅拌罐中，进高速搅拌，高速搅拌时间不低于20分钟；
S4、加入外加剂组分，在胶凝材料和集料组分搅拌20分钟后，调制中速搅拌，并将称量好的助剂的各个物料逐一放入搅拌罐中速搅拌5-10分钟，然后调至高速搅拌，高速搅拌时间不低于40分钟，在搅拌40分钟后，观察该建筑防腐涂料是否存在气泡，如还存在气泡，调至中速搅拌至无气泡，待该建筑防腐涂料没有气泡产生，即完成制备。
8.根据权利要求7所述的一种建筑防腐涂料的制备方法，其特征在于：所述搅拌罐的中速搅拌转速设置为500-650r/min，所述搅拌罐的高速搅拌转速设置为900-1100r/min，且搅拌罐设置为带有加热功能的搅拌罐。
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