CN113173730B - 一种灌浆剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灌浆剂，包括膨胀‑减水复合物10‑20份、膨胀‑缓凝组分15‑30份和缓凝剂B 5‑7份，所述膨胀‑减水复合物中的膨胀成分为膨胀剂A，所述膨胀‑缓凝组分包括膨胀剂B和缓凝剂A。本发明提供的灌浆剂，通过将膨胀组分和减水组分结合制备成膨胀‑减水复合物，提高了混凝土前期的膨胀效果；通过将膨胀和缓凝组分结合起来，提高了混凝土水化的后期的膨胀和缓凝效果；两种组合方式，使得灌浆剂中各组分之间能够相互匹配并发挥更大的效果。
Description
技术领域
本发明属于混凝土外加剂技术领域，更具体地，涉及一种灌浆剂。
背景技术
灌浆剂是以无机功能材料为主，再与有机高分子功能材料复合而成的外加剂，具有高效减水、增强、保塑以及降低泌水等多重功效。灌浆剂适用于水泥浆、砂浆和混凝土灌浆材料，特别适合铁路公路、桥梁、核电站等大型工程的后张法预应力混凝土孔道灌浆材料的施工。因此，还要求灌浆剂可引起适度膨胀，以补偿硬化水泥拌和物在不同时期产生的收缩，因此灌浆剂中需要引入膨胀剂。
氧化钙类膨胀剂因为其膨胀速度快、膨胀能大，对养护水需求量少且原料成本低来源广，还能提高混凝土的性能，因此氧化钙类膨胀剂成为重要的发展方向。但是氧化钙膨胀剂中的氧化钙熟料能与水迅速反应，导致水化速度过快，大体积混凝土补偿收缩时损失大量无用膨胀能，大大降低膨胀剂的使用效率。赵顺增在研究补偿收缩混凝土有效膨胀时，认为混凝土强度5-20MPa是膨胀的最佳发展期，并将其定义为有效膨胀窗口。由此可见，提高膨胀剂的使用效率的方法有两个：一是加入缓凝成分，延长有效膨胀窗口；二是减缓膨胀剂的水化速率。
现有技术中通过对氧化钙膨胀剂进行物理、化学包覆或者化学改性，以减缓膨胀剂的水化速率，但是这种方法效果不够好，膨胀过程不易控制，且未合理利用到灌浆剂中其他外加剂的作用。
综上所述，如何设计一种灌浆剂，通过各组分之间的合理配合，能够有效提高膨胀效果，是目前急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述技术问题，而提供一种灌浆剂，通过膨胀-减水复合物和膨胀-缓凝的制备，使得灌浆剂中各组分之间能够相互匹配并发挥优异的膨胀效果。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种灌浆剂，包括膨胀-减水复合物10-20份、膨胀-缓凝组分15-30份和缓凝剂B 5-7份，所述膨胀-减水复合物中的膨胀成分为膨胀剂A，所述膨胀-缓凝组分包括膨胀剂B和缓凝剂A。
进一步地，所述膨胀剂A由硫铝酸盐类膨胀剂和氧化钙类膨胀剂按照（1-2）：1的质量比构成，所述膨胀剂B和缓凝剂A的质量比为1：（0.8-1.2），所述膨胀剂B为氧化钙类膨胀剂，所述缓凝剂A为糖蜜，所述缓凝剂B为柠檬酸或酒石酸。
进一步地，所述膨胀-减水复合物的制备原料包括：丙烯酸30-40份、甲基丙烯磺酸钠10-20份、烯丙醇聚氧乙烯醚8-15份、引发剂0.14-0.2份、气相二氧化硅0.1-0.2份、膨胀剂A 20-30份，所述引发剂为偶氮二环己基甲腈或偶氮二异丁酸二甲酯。
进一步地，所述膨胀-减水复合物的制备方法为：
S1、将反应原料丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙醇聚氧乙烯醚、引发剂、气相二氧化硅、膨胀剂A分别干燥去除水分，备用；
S2、将烯丙醇聚氧乙烯醚加入到反应容器中，加热溶解，然后再加入甲基丙烯磺酸钠和气相二氧化硅，在200-300r/min条件下搅拌10-20min，得悬液；
S3、将丙烯酸、1/2引发剂混合均匀后，滴加到装有悬液的反应容器中，滴加完后在通氮条件下梯度加热并搅拌反应70-140min；
S4、往步骤S3得到的反应液中加入膨胀剂A和剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应60-80min，然后停止加热，余温下搅拌反应20-30min；
S5、将步骤S4得到的产物真空干燥，即得膨胀-减水复合物成品。
进一步地，步骤S3中滴加丙烯酸、1/2引发剂时，反应容器的温度为40-50℃，滴加时间为30-40min，搅拌速度为50-60r/min；滴加完后搅拌速度为80-100r/min。
进一步地，步骤S3中的梯度加热反应条件为：加热至50-60℃反应30-50min，接着加热至60-70℃继续反应20-40min，然后加热至70-75℃反应10-30min，再停止加热，余温下搅拌反应10-20min；步骤S3和S4中通氮条件为0.5-1L/min；步骤S4中的加热温度为75-80℃。
进一步地，所述膨胀-缓凝组分的制备方法为：
A、将膨胀剂B干燥后，混合均匀，置于1000-1200r/min的粉碎机中粉碎，过160-200目筛，得膨胀剂B粉末；
B、将缓凝剂A加热融化后，加入膨胀剂B粉末混合均匀，然后经制粒机，制成80-120目颗粒，再投入球形抛丸机中，制成丸芯；
C、将丸芯投入包膜机中，喷入包膜材料液，冷却干燥后即得膨胀-缓凝组分。
进一步地，所述丸芯与包膜材料液的质量比为1：（0.02-0.06）。
进一步地，所述包膜材料液的制备方法为：将石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚分别干燥去除水分，备用；在35-50℃条件下将邻苯基苯酚缩水甘油醚在容器中加热熔融，然后升温至48-55℃，将熔融的棕榈油加入容器中，搅拌均匀，然后继续升温至60-65℃，加入熔融的石蜡，搅拌均匀即得包膜材料液。
进一步地，石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为（0.2-0.3）：1：（0.6-0.8），所述石蜡为52度、54度或56度石蜡，所述棕榈油为44度棕榈油。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明的灌浆剂，通过将膨胀组分和减水组分结合制备成膨胀-减水复合物，提高了混凝土前期的膨胀效果；通过将膨胀和缓凝组分结合起来，提高了混凝土水化的后期的膨胀和缓凝效果；两种组合方式，使得灌浆剂中各组分之间能够相互匹配并发挥更大的效果；
（2）由于膨胀剂在混凝土拌合物中是与水反应产生膨胀作用的，因此水分的分布对膨胀剂的作用效果影响很大，本发明采用原位聚合的方法，将无机膨胀剂A与有机减水组分制成膨胀-减水复合物，在膨胀-减水复合物中的减水组分作用下，水泥颗粒及游离水分散均匀，且由于减水组分的亲水性，减水组分能吸附稳定的水，使得膨胀-减水复合物中的膨胀组分能够有效地与这部分稳定的水发生反应，减水组分和膨胀组分能相互配合，从而提高膨胀效果；
（3）本发明在制备膨胀-减水复合物时，采用本体分步式聚合的方式合成减水组分，并在第二步反应过程中导入膨胀剂A，不仅减小了无机成分的导入对聚合反应的影响，而且使得膨胀剂A有效分散于聚合物中，增强了膨胀-减水复合物的稳定性；
（4）本发明在分步聚合成减水组分的过程中，采用阶段升温的方式，能够有效控制反应速率，避免本体聚合产生的反应热难以散发；
（5）本发明在制备膨胀-缓凝组分时，将膨胀剂B和混凝剂A混合后进行包膜，使得包膜融化后膨胀剂B和混凝剂A能够在混凝土水化的后期，同时发挥膨胀和缓凝作用，使得混凝土水化速率减缓的同时，膨胀剂获得有效膨胀，从而获得有效收缩补偿，提高了膨胀剂和缓凝剂的使用效率；
（6）由于混凝土水化过程中放热其温度可以达到40-60℃，本发明的包膜材料采用石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚以一定配比组成，能够控制包膜的熔点在40-50℃，使得包膜材料在混凝土水化放热速率增长期能够熔化并释放出膨胀剂B和混凝剂A，从而控制膨胀剂B和混凝剂A在作用时间与混凝土的水化时间相匹配，提高了有效膨胀和延长了温峰时间，还降低了温峰；
（7）本发明的缓凝剂A为糖蜜，在膨胀-缓凝组分制备过程制粒时，将糖蜜融化后与膨胀剂B混合，不仅起到粘合剂的作用，而且糖蜜还起到保护膜的作用，进一步保护膨胀剂B不受外界环境影响。
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。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
本实施例提供了一种灌浆剂，包括膨胀-减水复合物10份、膨胀-缓凝组分15份和缓凝剂B 5份，所述膨胀-减水复合物中的膨胀成分为膨胀剂A，所述膨胀-缓凝组分包括膨胀剂B和缓凝剂A。
膨胀剂A由硫铝酸盐类膨胀剂和氧化钙类膨胀剂按照1：1的质量比构成，膨胀剂B和缓凝剂A的质量比为1：0.8，膨胀剂B为氧化钙类膨胀剂，所述缓凝剂A为糖蜜，所述缓凝剂B为柠檬酸。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例还提供了一种灌浆剂，所述膨胀-减水复合物的制备原料包括：丙烯酸30份、甲基丙烯磺酸钠10份、烯丙醇聚氧乙烯醚8份、引发剂0.14份、气相二氧化硅0.1份、膨胀剂A 20份，引发剂为偶氮二环己基甲腈。
膨胀-减水复合物的制备方法为：
S1、将反应原料丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙醇聚氧乙烯醚、引发剂、气相二氧化硅、膨胀剂A分别干燥去除水分，备用；
S2、将烯丙醇聚氧乙烯醚加入到反应容器中，加热溶解，然后再加入甲基丙烯磺酸钠和气相二氧化硅，在200r/min条件下搅拌10min，得悬液；
S3、将丙烯酸、1/2引发剂混合均匀后，滴加到装有悬液的反应容器中，滴加完后在通氮条件下梯度加热并搅拌反应140min；
S4、往步骤S3得到的反应液中加入膨胀剂A和剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应60min，然后停止加热，余温下搅拌反应20min；
S5、将步骤S4得到的产物真空干燥，即得膨胀-减水复合物成品。
步骤S3中滴加丙烯酸、1/2引发剂时，反应容器的温度为40℃，滴加时间为30min，搅拌速度为50r/min；滴加完后搅拌速度为80r/min。
步骤S3中的梯度加热反应条件为：加热至50℃反应50min，接着加热至60℃继续反应40min，然后加热至70℃反应30min，再停止加热，余温下搅拌反应20min；步骤S3和S4中通氮条件为0.5L/min；步骤S4中的加热温度为75℃。
实施例3
在实施例1的基础上，本实施例还提供了一种灌浆剂，所述膨胀-缓凝组分的制备方法为：
A、将膨胀剂B干燥后，混合均匀，置于1000r/min的粉碎机中粉碎，过160目筛，得膨胀剂B粉末；
B、将缓凝剂A加热融化后，加入膨胀剂B粉末混合均匀，然后经制粒机，制成80目颗粒，再投入球形抛丸机中，制成丸芯；
C、将丸芯投入包膜机中，喷入包膜材料液，冷却干燥后即得膨胀-缓凝组分。
丸芯与包膜材料液的质量比为1：0.02。
包膜材料液的制备方法为：将石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚分别干燥去除水分，备用；在35℃条件下将邻苯基苯酚缩水甘油醚在容器中加热熔融，然后升温至48℃，将熔融的棕榈油加入容器中，搅拌均匀，然后继续升温至60℃，加入熔融的石蜡，搅拌均匀即得包膜材料液。
石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为0.2：1：0.6，所述石蜡为52度石蜡，所述棕榈油为44度棕榈油。
实施例4
本实施例为实施例2和3的结合。
实施例5
本实施例提供了一种灌浆剂，包括膨胀-减水复合物15份、膨胀-缓凝组分22份和缓凝剂B 6份，膨胀-减水复合物中的膨胀成分为膨胀剂A，膨胀-缓凝组分包括膨胀剂B和缓凝剂A。
膨胀剂A由硫铝酸盐类膨胀剂和氧化钙类膨胀剂按照1.5：1的质量比构成，膨胀剂B和缓凝剂A的质量比为1：1，膨胀剂B为氧化钙类膨胀剂，缓凝剂A为糖蜜，缓凝剂B为酒石酸。
膨胀-减水复合物的制备原料包括：丙烯酸35份、甲基丙烯磺酸钠15份、烯丙醇聚氧乙烯醚11份、引发剂0.17份、气相二氧化硅0.15份、膨胀剂A 25份，引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。
膨胀-减水复合物的制备方法为：
S1、将反应原料丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙醇聚氧乙烯醚、引发剂、气相二氧化硅、膨胀剂A分别干燥去除水分，备用；
S2、将烯丙醇聚氧乙烯醚加入到反应容器中，加热溶解，然后再加入甲基丙烯磺酸钠和气相二氧化硅，在250r/min条件下搅拌15min，得悬液；
S3、将丙烯酸、1/2引发剂混合均匀后，滴加到装有悬液的反应容器中，滴加完后在通氮条件下梯度加热并搅拌反应105min；
S4、往步骤S3得到的反应液中加入膨胀剂A和剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应70min，然后停止加热，余温下搅拌反应25min；
S5、将步骤S4得到的产物真空干燥，即得膨胀-减水复合物成品。
步骤S3中滴加丙烯酸、1/2引发剂时，反应容器的温度为45℃，滴加时间为35min，搅拌速度为55r/min；滴加完后搅拌速度为90r/min。
步骤S3中的梯度加热反应条件为：加热至55℃反应40min，接着加热至65℃继续反应30min，然后加热至72℃反应20min，再停止加热，余温下搅拌反应15min；步骤S3和S4中通氮条件为0.75L/min；步骤S4中的加热温度为77℃。
膨胀-缓凝组分的制备方法为：
A、将膨胀剂B干燥后，混合均匀，置于1100r/min的粉碎机中粉碎，过180目筛，得膨胀剂B粉末；
B、将缓凝剂A加热融化后，加入膨胀剂B粉末混合均匀，然后经制粒机，制成100目颗粒，再投入球形抛丸机中，制成丸芯；
C、将丸芯投入包膜机中，喷入包膜材料液，冷却干燥后即得膨胀-缓凝组分。
丸芯与包膜材料液的质量比为1：0.04。
包膜材料液的制备方法为：将石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚分别干燥去除水分，备用；在42℃条件下将邻苯基苯酚缩水甘油醚在容器中加热熔融，然后升温至51℃，将熔融的棕榈油加入容器中，搅拌均匀，然后继续升温至62℃，加入熔融的石蜡，搅拌均匀即得包膜材料液。
石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为0.25：1：0.7，所述石蜡为54度石蜡，所述棕榈油为44度棕榈油。
实施例6
本实施例提供了一种灌浆剂，包括膨胀-减水复合物20份、膨胀-缓凝组分30份和缓凝剂B 7份，所述膨胀-减水复合物中的膨胀成分为膨胀剂A，所述膨胀-缓凝组分包括膨胀剂B和缓凝剂A。
膨胀剂A由硫铝酸盐类膨胀剂和氧化钙类膨胀剂按照2：1的质量比构成，所述膨胀剂B和缓凝剂A的质量比为1：1.2，所述膨胀剂B为氧化钙类膨胀剂，所述缓凝剂A为糖蜜，所述缓凝剂B为酒石酸。
膨胀-减水复合物的制备原料包括：丙烯酸40份、甲基丙烯磺酸钠20份、烯丙醇聚氧乙烯醚15份、引发剂0.2份、气相二氧化硅0.2份、膨胀剂A 30份，所述引发剂为偶氮二异丁酸二甲酯。
膨胀-减水复合物的制备方法为：
S1、将反应原料丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙醇聚氧乙烯醚、引发剂、气相二氧化硅、膨胀剂A分别干燥去除水分，备用；
S2、将烯丙醇聚氧乙烯醚加入到反应容器中，加热溶解，然后再加入甲基丙烯磺酸钠和气相二氧化硅，在300r/min条件下搅拌20min，得悬液；
S3、将丙烯酸、1/2引发剂混合均匀后，滴加到装有悬液的反应容器中，滴加完后在通氮条件下梯度加热并搅拌反应70min；
S4、往步骤S3得到的反应液中加入膨胀剂A和剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应80min，然后停止加热，余温下搅拌反应30min；
S5、将步骤S4得到的产物真空干燥，即得膨胀-减水复合物成品。
步骤S3中滴加丙烯酸、1/2引发剂时，反应容器的温度为50℃，滴加时间为0min，搅拌速度为60r/min；滴加完后搅拌速度为100r/min。
步骤S3中的梯度加热反应条件为：加热至60℃反应30min，接着加热至70℃继续反应20min，然后加热至75℃反应10min，再停止加热，余温下搅拌反应10min；步骤S3和S4中通氮条件为1L/min；步骤S4中的加热温度为80℃。
膨胀-缓凝组分的制备方法为：
A、将膨胀剂B干燥后，混合均匀，置于1200r/min的粉碎机中粉碎，过200目筛，得膨胀剂B粉末；
B、将缓凝剂A加热融化后，加入膨胀剂B粉末混合均匀，然后经制粒机，制成120目颗粒，再投入球形抛丸机中，制成丸芯；
C、将丸芯投入包膜机中，喷入包膜材料液，冷却干燥后即得膨胀-缓凝组分。
丸芯与包膜材料液的质量比为1：0.06。
包膜材料液的制备方法为：将石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚分别干燥去除水分，备用；在50℃条件下将邻苯基苯酚缩水甘油醚在容器中加热熔融，然后升温至55℃，将熔融的棕榈油加入容器中，搅拌均匀，然后继续升温至65℃，加入熔融的石蜡，搅拌均匀即得包膜材料液。
石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为0.3：1：0.8，石蜡为56度石蜡，棕榈油为44度棕榈油。
对比例1
本对比例与实施例4的差别在于，将灌浆剂中各组分进行简单复配，此时所述灌浆剂包括膨胀剂11份、减水剂7份和缓凝剂12份，膨胀剂包括3份膨胀剂A和8份膨胀剂B，缓凝剂包括7份缓凝剂A和5份缓凝剂B。
减水剂的制备方法为：S1将烯丙醇聚氧乙烯醚加入到反应容器中，加热溶解，然后再加入甲基丙烯磺酸钠和气相二氧化硅，在200r/min条件下搅拌10min，得悬液；
S2、将丙烯酸、1/2引发剂混合均匀后，滴加到装有悬液的反应容器中，滴加完后在通氮条件下梯度加热并搅拌反应140min；
S3、往步骤S2得到的反应液中加入剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应60min，然后停止加热，余温下搅拌反应20min；
S4、将步骤S3得到的产物真空干燥，即得减水剂成品。
对比例2
本对比例与实施例4的差别在于，膨胀剂A为氧化钙类膨胀剂。
对比例3
本对比例与实施例4的差别在于，灌浆剂包括膨胀-减水复合物8份、膨胀-缓凝组分15份和缓凝剂B 5份。
对比例4
本对比例与实施例4的差别在于，灌浆剂包括膨胀-减水复合物22份、膨胀-缓凝组分15份和缓凝剂B 5份。
对比例5
本对比例与实施例4的差别在于，灌浆剂包括膨胀-减水复合物10份、膨胀-缓凝组分13份和缓凝剂B 5份。
对比例6
本对比例与实施例4的差别在于，灌浆剂包括膨胀-减水复合物10份、膨胀-缓凝组分32份和缓凝剂B 5份。
对比例7
本对比例与实施例4的差别在于，膨胀剂B和缓凝剂A的质量比为1：0.6。
对比例8
本对比例与实施例4的差别在于，膨胀剂B和缓凝剂A的质量比为1：1.4。
对比例9
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备原料不包括气相二氧化硅。
对比例10
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法中，步骤S4为：往步骤S3得到的反应液中加入剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应70min，然后停止加热，余温下搅拌反应25min；
步骤S5为：将步骤S4得到的产物真空干燥，然后与膨胀剂A混合均匀，即得膨胀-减水复合物成品。
对比例11
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法中采用一步法制备减水组分，此时步骤S3为：将丙烯酸、引发剂混合均匀后，滴加到装有悬液的反应容器中，滴加完后在通氮条件下梯度加热并搅拌反应90min，梯度加热反应条件为：加热至55℃反应40min，接着加热至65℃继续反应30min，然后加热至72℃反应20min。
步骤S4为：往步骤S3得到的反应液中加入膨胀剂A，在通氮条件下继续加热搅拌反应70min，然后停止加热，余温下搅拌反应25min。
对比例12
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法中将膨胀剂A在聚合反应开始前加入，此时步骤S2为：将烯丙醇聚氧乙烯醚加入到反应容器中，加热溶解，然后再加入甲基丙烯磺酸钠、气相二氧化硅和膨胀剂A，在250r/min条件下搅拌15min，得悬液。
步骤S4为：往步骤S3得到的反应液中加入剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应70min，然后停止加热，余温下搅拌反应25min。
对比例13
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法步骤S3中不进行梯度加热，直接设置加热温度为55℃，反应时间为105min。
对比例14
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法步骤S3中不进行梯度加热，直接设置加热温度为65℃，反应时间为105min。
对比例15
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法步骤S3中不进行梯度加热，直接设置加热温度为72℃，反应时间为105min。
对比例16
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法步骤S3中梯度加热反应条件为：加热至65℃继续反应30min，然后加热至72℃反应20min，再停止加热，余温下搅拌反应15min。
对比例17
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法步骤S3中梯度加热反应条件为：加热至55℃反应40min，然后加热至72℃反应20min，再停止加热，余温下搅拌反应15min。
对比例18
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法步骤S3中梯度加热反应条件为：加热至55℃反应40min，接着加热至65℃继续反应30min，再停止加热，余温下搅拌反应15min。
对比例19
本对比例与实施例5的差别在于，膨胀-减水复合物的制备方法步骤S3中梯度加热反应条件为：加热至55℃反应40min，接着加热至65℃继续反应30min，然后加热至72℃反应20min。
对比例20
本对比例与实施例5的差别在于，步骤S4中的加热温度为72℃。
对比例21
本对比例与实施例5的差别在于，步骤S4中的加热温度为82℃。
对比例22
本对比例与实施例6的差别在于，膨胀-缓凝组分的制备方法为：将膨胀剂B和缓凝剂A直接混合均匀即得。
对比例23
本对比例与实施例6的差别在于，膨胀-缓凝组分的制备方法中不进行包膜处理，此时步骤C为：将丸芯冷却干燥后即得膨胀-缓凝组分。
对比例24
本对比例与实施例6的差别在于，丸芯与包膜材料液的质量比为1：0.01。
对比例25
本对比例与实施例6的差别在于，丸芯与包膜材料液的质量比为1：0.07。
对比例26
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液中不包括石蜡。
对比例27
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液中不包括棕榈油。
对比例28
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液中不包括邻苯基苯酚缩水甘油醚。
对比例29
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液的制备方法为：将石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚分别干燥去除水分，备用；在65℃条件下将熔融的石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚加入容器中搅拌均匀即得包膜材料液。
对比例30
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液中，石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为0.1：1：0.8。
对比例31
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液中，石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为0.4：1：0.8。
对比例32
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液中，石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为0.3：1：0.5。
对比例33
本对比例与实施例6的差别在于，包膜材料液中，石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为0.3：1：0.9。
一、掺本发明灌浆剂的浆体基本性能
按照《预应力孔道灌浆剂》（GB/T 25182-2010）的标准，灌浆剂掺量选取10%，对实施例1-6制备的灌浆剂进行基本性能检测，其结果如表1所示：
表 1
由表1结果可知，本发明设计的灌浆剂，各项性能指标表现优异，各项参数都满足灌浆剂的基本性能要求。
由实施例1和2对比可知，本发明提供的膨胀-减水复合物，可以提高水泥浆体的自由膨胀率和限制膨胀率。由实施例1和3对比可知，本发明提供的膨胀-缓凝组分，不仅可以延长凝结时间，还可以提高水泥浆体的自由膨胀率和限制膨胀率。
二、掺本发明灌浆剂的浆体的膨胀率检测
将对比例1-33中制得的灌浆剂，进行自由膨胀率和限制膨胀率检测，并与实施例4-6的结果进行对比，其结果如表2所示：
表 2
由表2结果可知，本发明实施例4-6制备的灌浆剂，其自由膨胀率和限制膨胀率均高于对比例1-33，说明本发明制备的灌浆剂可以有效提高水泥浆体的膨胀效果，从而获得更多的有效膨胀。
其中对比例1仅将灌浆剂中的各组分进行简单复配，对比例10将减水组分和膨胀组分进行简单混合，对比例22将膨胀组分和缓凝组分进行简单混合，结果自由膨胀率和限制膨胀率均表现出显著降低，说明只有将灌浆剂中膨胀-减水、膨胀-缓凝组分进行特殊结合后，各组分之间能够相互匹配并发挥更大的效果。
对比例2-8改变了灌浆剂的原料和配方，对比例11-21改变了膨胀-减水复合物的制备方法，对比例23-33改变了膨胀-缓凝组分的制备方法，结果水泥浆体的自由膨胀率和限制膨胀率均表现出不同程度地降低，说明只有按照本发明设计的配方和工艺，才能有效提高灌浆剂的膨胀效果。
三、掺本发明灌浆剂的浆体的凝结时间和温升检测
为了验证膨胀-缓凝组分对水泥浆体的缓凝效果的影响，在此将对比例22-33制备的灌浆剂进行凝结时间的检测；
同时，为了验证膨胀-缓凝组分对水泥浆体的水化影响，在此按照《大体积混凝土温度测控技术规范》（GB/T 50128-2015）的标准，对掺有实施例4-6和对比例22-33制备的灌浆剂的浆体的温升情况进行检测，结果如表3所示：
表 3
由表3结果可知，与对比例22-33相比，本发明实施例4-6制备的灌浆剂，不仅可以提高凝结时间，还可以降低温峰，延长温峰时间，通过调整膨胀-缓凝组分的关系，同时发挥膨胀和缓凝作用，使得混凝土水化速率减缓的同时，膨胀剂获得有效膨胀，从而获得有效收缩补偿，提高了膨胀剂和缓凝剂的使用效率。
其中，对比例24-33改变了包膜材料液的制备原料和工艺，结果凝结时间降低，温峰升高了，温峰时间也缩短了，说明只有按照本发明的方法制备包膜材料液，并将其包覆在膨胀-缓凝组分中，才能控制包膜材料在合适的温度融化，从而有效发挥膨胀-缓凝组分的效果。
本发明的有益效果在于：本发明提供的灌浆剂，通过将膨胀组分和减水组分结合制备成膨胀-减水复合物，提高了混凝土前期的膨胀效果；通过将膨胀和缓凝组分结合起来，提高了混凝土水化的后期的膨胀和缓凝效果；两种组合方式，使得灌浆剂中各组分之间能够相互匹配并发挥更大的效果。
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 (7)
1.一种灌浆剂，其特征在于：包括膨胀-减水复合物10-20份、膨胀-缓凝组分15-30份和缓凝剂B 5-7份，所述膨胀-减水复合物中的膨胀成分为膨胀剂A，所述膨胀-缓凝组分包括膨胀剂B和缓凝剂A；
所述膨胀剂A由硫铝酸盐类膨胀剂和氧化钙类膨胀剂按照（1-2）：1的质量比构成，所述膨胀剂B和缓凝剂A的质量比为1：（0.8-1.2），所述膨胀剂B为氧化钙类膨胀剂，所述缓凝剂A为糖蜜，所述缓凝剂B为柠檬酸或酒石酸；
所述膨胀-减水复合物的制备方法为：
S1、将反应原料丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠、烯丙醇聚氧乙烯醚、引发剂、气相二氧化硅、膨胀剂A分别干燥去除水分，备用；
S2、将烯丙醇聚氧乙烯醚加入到反应容器中，加热溶解，然后再加入甲基丙烯磺酸钠和气相二氧化硅，在200-300r/min条件下搅拌10-20min，得悬液；
S3、将丙烯酸、1/2引发剂混合均匀后，滴加到装有悬液的反应容器中，滴加完后在通氮条件下梯度加热并搅拌反应70-140min；
S4、往步骤S3得到的反应液中加入膨胀剂A和剩余1/2引发剂，在通氮条件下继续加热搅拌反应60-80min，然后停止加热，余温下搅拌反应20-30min；
S5、将步骤S4得到的产物真空干燥，即得膨胀-减水复合物成品；
所述膨胀-缓凝组分的制备方法为：
A、将膨胀剂B干燥后，混合均匀，置于1000-1200r/min的粉碎机中粉碎，过160-200目筛，得膨胀剂B粉末；
B、将缓凝剂A加热融化后，加入膨胀剂B粉末混合均匀，然后经制粒机，制成80-120目颗粒，再投入球形抛丸机中，制成丸芯；
C、将丸芯投入包膜机中，喷入包膜材料液，冷却干燥后即得膨胀-缓凝组分。
2.根据权利要求1所述的灌浆剂，其特征在于：所述膨胀-减水复合物的制备原料包括：丙烯酸30-40份、甲基丙烯磺酸钠10-20份、烯丙醇聚氧乙烯醚8-15份、引发剂0.14-0.2份、气相二氧化硅0.1-0.2份、膨胀剂A 20-30份，所述引发剂为偶氮二环己基甲腈或偶氮二异丁酸二甲酯。
3.根据权利要求1所述的灌浆剂，其特征在于：步骤S3中滴加丙烯酸、1/2引发剂时，反应容器的温度为40-50℃，滴加时间为30-40min，搅拌速度为50-60r/min；滴加完后搅拌速度为80-100r/min。
4.根据权利要求1所述的灌浆剂，其特征在于：步骤S3中的梯度加热反应条件为：加热至50-60℃反应30-50min，接着加热至60-70℃继续反应20-40min，然后加热至70-75℃反应10-30min，再停止加热，余温下搅拌反应10-20min；步骤S3和S4中通氮条件为0.5-1L/min；步骤S4中的加热温度为75-80℃。
5.根据权利要求1所述的灌浆剂，其特征在于：所述丸芯与包膜材料液的质量比为1：（0.02-0.06）。
6.根据权利要求1所述的灌浆剂，其特征在于：所述包膜材料液的制备方法为：将石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚分别干燥去除水分，备用；在35-50℃条件下将邻苯基苯酚缩水甘油醚在容器中加热熔融，然后升温至48-55℃，将熔融的棕榈油加入容器中，搅拌均匀，然后继续升温至60-65℃，加入熔融的石蜡，搅拌均匀即得包膜材料液。
7.根据权利要求6所述的灌浆剂，其特征在于：石蜡、棕榈油和邻苯基苯酚缩水甘油醚的质量比为（0.2-0.3）：1：（0.6-0.8），所述石蜡为52度、54度或56度石蜡，所述棕榈油为44度棕榈油。
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