CN114685083A - 一种用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂、其灌浆料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于预制构件建筑材料领域，尤其涉及一种用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂、其灌浆料及其使用方法。所述聚羧酸减水剂为综合性减缩型聚羧酸减水剂，其分子量为30000～50000，其减水率≥30％。本发明引入的综合性减缩型聚羧酸减水剂，能有效减小聚羧酸减水剂在使用过程中气泡的影响，并能降低水泥水化热，减少套筒灌浆料在预制构件使用过程中的收缩，有利于预制构件的大量推广使用。

Description

一种用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂、其灌浆料 及其使用方法

本申请是申请号为CN20191134939.5，申请日为2019年12月24日，《预制构件用套筒灌浆料及其制备方法》的分案申请。

技术领域

本发明涉及预制构件建筑材料领域，特别涉及一种用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂、其灌浆料及其使用方法。

背景技术

随着绿色环保的理念越来越深入人心，对于建筑行业来说，绿色建材、绿色建筑的应用也越来越广泛。钢筋套筒灌浆连接技术作为建筑绿色发展的主要手段，在工民建、道路桥梁、地下工程、海洋工程、核电工程等各个领域均有涉及。灌浆连接技术采用工厂预制构件和现场连接的方式，不仅减少了施工的繁琐工序，还能节能减排，保护环境。工厂预制可以保证预制构件的质量，整个结构的安全稳定要求很大程度上就取决于钢筋与套筒之间的连接，现代施工要求越来越高，也就要求套筒灌浆料的性能越来越优异。

近年来，对预制构件钢筋套筒灌浆料的研究越来越多，根据我国规范《钢筋套筒连接用灌浆料》，钢筋套筒灌浆料是以水泥基材料，加入适当的细骨料，以及外加剂，加水搅拌后，具有优异的流动度、早强、高强、微膨胀等性能的一种材料。水泥基灌浆料是目前注浆工程中应用最广泛的一种浆材。目前国内的灌浆料一般是由胶结成分、超塑化的成分、优选的高强微骨料等组成，但是其性能及成本成为影响其发展的瓶颈。尤其是其采用的减水剂，对其性能和成本影响很大，如何通过对减水剂的改良来提升其性能和成本，是现有技术中亟待解决的重要问题。

发明内容

为解决上述现有技术存在的的问题，本发明提供一种用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其结构式如下所示：

其中，R₁为-CH₃或-CH₂CH₃，R₂为-CH₃，R₃为-CF₃，R₄为-H或-CH₃，R₅为1～ 5的烷基，M为1～5的烷基，M₁为-H或烷基H，M₂为Na或K，a，b均为正整数，且a＝1～20，b＝1～50。

在一实施例中，所述聚羧酸减水剂为综合性减缩型聚羧酸减水剂，其分子量为30000～50000。

在一实施例中，所述聚羧酸减水剂为综合性减缩型聚羧酸减水剂，其减水率≥30％。

本发明还提供一种预制构件用套筒灌浆料，由预制构件用套筒灌浆料干粉加水和上述任一技术方案中所述的聚羧酸减水剂拌合而成；所述预制构件用套筒灌浆料干粉由以下组分组成：水泥70～100重量份、混合砂75～100 重量份、玻璃粉20～30重量份、膨胀剂1～3重量份，增稠剂1～3重量份、增韧剂1～3重量份；其中，所述预制构件用套筒灌浆料干粉与水的质量比为 1:0.1～0.15。

在一实施例中，所述聚羧酸减水剂掺量为2％～3％，兼具消泡和低水化热的效果。

在一实施例中，所述混合砂为机制砂和钼尾矿砂的混合砂，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.1～0.2。

在一实施例中，所述混合砂为机制砂和钼尾矿砂的混合砂，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.15。

在一实施例中，所述玻璃粉为100目～200目的废弃玻璃粉。

在一实施例中，所述废弃玻璃粉为废弃啤酒瓶、废弃玻璃板、废弃饮料瓶破碎、磨细而成，其二氧化硅含量≥80％。

在一实施例中，所述膨胀剂为水溶性聚氨酯，为聚醚型、聚酯型、醚酯混合型聚氨酯中的一种。

在一实施例中，所述增稠剂为纤维素醚。

在一实施例中，所述增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚、羟基丙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种。

在一实施例中，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、氯化聚乙烯中的一种。

本发明还提供上述任一技术方案中所述的用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂的使用方法，包括如下步骤：

步骤1、按重量份称取各组分；

步骤2、将机制砂与钼尾矿砂在胶砂搅拌机中以中速搅拌3～5min，得混合砂；

步骤3、将增稠剂、增韧剂及膨胀剂加入到反应釜内，加水，温度调至 20℃～40℃，搅拌10min～20min，使其溶解；

步骤4、在搅拌下，在步骤3中加入步骤2得到的混合砂和玻璃粉，继续搅拌搅拌20min～30min；

步骤5、在步骤4物料中加入聚羧酸减水剂和水泥，均匀搅拌10min～20min，最后加入余量的水，即得预制构件用套筒灌浆料。

本发明提供的预制构件用钢筋套筒干粉灌浆料与现有的技术相比，涉及的技术原理和有益效果如下：

本发明引入的聚羧酸减水剂为综合性的减缩型聚羧酸减水剂，该减水剂在与水拌合过程中，能释放出其分子结构中所具有的碳氟结构和磷酸酯结构，该结构具有消泡和降低水化热的功能，而且该减水剂在碱性条件下，能降低材料液相的表面张力，达到减小收缩的效果，大大提高了流动性能。本发明制备的灌浆料中加入增韧剂，减少水泥基灌浆料脆性的弱点，可以用来处理存在的伸缩缝和活缝。

优选方案中，本发明以细度模数较小的钼尾矿砂与细度模数大的机制砂复合使用，使混合砂满足级配的要求，在保持良好用水量的同时又能保持较好的强度，混合砂的填充效应与玻璃粉的火山灰效应，使得制得的钢筋套筒用干粉灌浆料体系密实、增强效应明显，提高其力学性能。

优选方案中，本发明采用水溶性聚氨酯为膨胀剂，遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重性能，其体积膨胀率较大，能通过调节用水量改变膨胀率的大小，满足早期膨胀和后期膨胀的不同要求。

优选方案中，本发明以钼尾矿砂和废弃玻璃粉作为制备预制构件用钢筋套筒灌浆料的原材料，属于废物利用，制备的钢筋套筒用灌浆料其性能能满足要求，有利于资源的合理利用，符合可持续发展的要求。

本发明提供的制备方法中通过特定的制备步骤和工艺顺序配合，使制备得到的灌浆料更加均匀，性能更加稳定。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合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。

本发明提供一种用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其结构式如下所示：

其中，R₁为-CH₃或-CH₂CH₃，R₂为-CH₃，R₃为-CF₃，R₄为-H或-CH₃，R₅为1～ 5的烷基，M为1～5的烷基，M₁为-H或烷基H，M₂为Na或K，a，b均为正整数，且a＝1～20，b＝1～50。

在一实施例中，所述聚羧酸减水剂为综合性减缩型聚羧酸减水剂，其分子量为30000～50000。

在一实施例中，所述聚羧酸减水剂为综合性减缩型聚羧酸减水剂，其减水率≥30％。

本发明引入的聚羧酸减水剂为综合性的减缩型聚羧酸减水剂，该减水剂在与水拌合过程中，能释放出其分子结构中所具有的碳氟结构和磷酸酯结构，该结构具有消泡和降低水化热的功能，而且该减水剂在碱性条件下，能降低材料液相的表面张力，达到减小收缩的效果，大大提高了流动性能。本发明制备的灌浆料中加入增韧剂，减少水泥基灌浆料脆性的弱点，可以用来处理存在的伸缩缝和活缝。

需要说明的是，本发明中的碳氟结构(-CF₃)释放到水溶液中后，由于碳氟结构是低表面能的组分且为小分子物质，可大量吸附在泡沫上并会使泡沫表面张力降低，表面张力的降低会导致泡沫强烈的向四周牵引、延伸等，最后使得泡沫破裂，达到消泡的目的，且释放后和结构中的苯环、磷酸酯等结构，使其具有消泡和降低水化热的效果。

本发明还提供一种预制构件用套筒灌浆料，由预制构件用套筒灌浆料干粉加水和上述任一技术方案中所述的聚羧酸减水剂拌合而成；所述预制构件用套筒灌浆料干粉由以下组分组成：水泥70～100重量份、混合砂75～100 重量份、玻璃粉20～30重量份、膨胀剂1～3重量份，增稠剂1～3重量份、增韧剂1～3重量份；其中，所述预制构件用套筒灌浆料干粉与水的质量比为 1:0.1～0.15。

在一实施例中，所述聚羧酸减水剂掺量为2％～3％，兼具消泡和低水化热的效果。

在一实施例中，所述混合砂为机制砂和钼尾矿砂的混合砂，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.1～0.2。

在一实施例中，所述混合砂为机制砂和钼尾矿砂的混合砂，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.15。

在一实施例中，所述玻璃粉为100目～200目的废弃玻璃粉。

在一实施例中，所述废弃玻璃粉为废弃啤酒瓶、废弃玻璃板、废弃饮料瓶破碎、磨细而成，其二氧化硅含量≥80％。

在一实施例中，所述膨胀剂为水溶性聚氨酯，为聚醚型、聚酯型、醚酯混合型聚氨酯中的一种。

在一实施例中，所述增稠剂为纤维素醚。

在一实施例中，所述增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚、羟基丙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种。

在一实施例中，所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、氯化聚乙烯中的一种。

本发明提供的预制构件用套筒灌浆料，采用综合性的减缩型聚羧酸减水剂，该减水剂在与水拌合过程中，能释放出其分子结构中所具有的碳氟结构和磷酸酯结构，该结构具有消泡和降低水化热的功能，而且该减水剂在碱性条件下，能降低材料液相的表面张力，达到减小收缩的效果，大大提高了流动性能。本发明制备的灌浆料中加入增韧剂，减少水泥基灌浆料脆性的弱点，可以用来处理存在的伸缩缝和活缝。

进一步地，本发明提供的预制构件用套筒灌浆料采用水溶性聚氨酯为膨胀剂，遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重性能，其体积膨胀率较大，能通过调节用水量改变膨胀率的大小，满足早期膨胀和后期膨胀的不同要求。

进一步地，本发明提供的预制构件用套筒灌浆料以细度模数较小的钼尾矿砂与细度模数大的机制砂复合使用，使混合砂满足级配的要求，在保持良好用水量的同时又能保持较好的强度，混合砂的填充效应与玻璃粉的火山灰效应，使得制得的钢筋套筒用干粉灌浆料体系密实、增强效应明显，提高其力学性能。

进一步地，本发明提供的预制构件用套筒灌浆料以钼尾矿砂和废弃玻璃粉作为制备预制构件用钢筋套筒灌浆料的原材料，属于废物利用，制备的钢筋套筒用灌浆料其性能能满足要求，有利于资源的合理利用，符合可持续发展的要求。

本发明还提供上述任一技术方案中所述的用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂的使用方法，包括如下步骤：

步骤1、按重量份称取各组分；

步骤2、将机制砂与钼尾矿砂在胶砂搅拌机中以中速搅拌3～5min，得混合砂；

步骤3、将增稠剂、增韧剂及膨胀剂加入到反应釜内，加水，温度调至 20℃～40℃，搅拌10min～20min，使其溶解；

步骤4、在搅拌下，在步骤3中加入步骤2得到的混合砂和玻璃粉，继续搅拌搅拌20min～30min；

步骤5、在步骤4物料中加入聚羧酸减水剂和水泥，均匀搅拌10min～ 20min，最后加入余量的水，即得预制构件用套筒灌浆料。

本发明提供的所述聚羧酸减水剂的使用方法，通过特定的制备步骤和工艺顺序配合，使采用本发明提供的所述聚羧酸减水剂制备得到的灌浆料更加均匀，性能更加稳定。

本发明还提供所述聚羧酸减水剂的如下应用实施例：

实施例1

按重量份计，称取机制砂63份和钼尾矿砂7份，在胶砂搅拌机中中速搅拌5min，得混合砂。将水溶性聚醚型聚氨酯1份、羟乙基甲基纤维素醚1 份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物1份加入到反应釜内，加水，温度调至20℃，搅拌20min，使其溶解，然后在搅拌下，加入混合砂和100 目啤酒瓶磨细粉20份，继续搅拌20min，然后加入聚羧酸减水剂1份和水泥70份，均匀搅拌20min，加入余量的水，即得所述预制构件用套筒灌浆料。

实施例2

按重量份计，称取机制砂68份和钼尾矿砂12份，在胶砂搅拌机中中速搅拌4min，得混合砂。将水溶性聚酯型聚氨酯2份、羟基丙基甲基纤维素醚2份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物2份加入到反应釜内，加水，温度调至30℃，搅拌15min，使其溶解，然后在搅拌下，加入混合砂和150目废玻璃磨细粉25份，继续搅拌25min，然后加入聚羧酸减水剂3份和水泥80份，均匀搅拌15min，加入余量的水，即得所述预制构件用套筒灌浆料。

实施例3

按重量份计，称取机制砂68份和钼尾矿砂12份，在胶砂搅拌机中中速搅拌3min，得混合砂。将水溶性聚酯型聚氨酯2份、羟基丙基甲基纤维素醚2份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物2份加入到反应釜内，加水，温度调至40℃，搅拌10min，使其溶解，然后在搅拌下，加入混合砂和150目废玻璃磨细粉25份，继续搅拌30min，然后加入聚羧酸减水剂3份和水泥80份，均匀搅拌20min，加入余量的水，即得所述预制构件用套筒灌浆料。

实施例4

按重量份计，称取机制砂80份和钼尾矿砂20份，在胶砂搅拌机中中速搅拌5min，得混合砂。将水溶性聚酯、聚醚混合型聚氨酯3份、羟丙基甲基纤维素醚3份、氯化聚乙烯3份加入到反应釜内，加水，温度调至30℃，搅拌15min，使其溶解，然后在搅拌下，加入混合砂和200目废饮料瓶磨细粉30份，继续搅拌25min，然后加入聚羧酸减水剂5份和水泥100份，均匀搅拌20min，加入余量的水，即得所述预制构件用套筒灌浆料。

对比例

按重量份计，称取普通硅酸盐水泥80份、石英砂85份、膨胀剂2份、标准型高性能减水剂4份、消泡剂0.5份、缓凝剂0.5份、水20份，放在砂浆搅拌机中搅拌20min，得预制构件用钢筋套筒灌浆料。

将上述对比例和实施例制备获得的灌浆料JG/T 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》中试验方法进行性能测试，具体的测试数据见下表所示：

表1

通过上述对比可以看出，本发明中，通过加入综合性减缩型聚羧酸减水剂、水溶性聚氨酯膨胀剂以及复合砂的使用，达到了流动性好、抗压强度高、收缩效果好的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其特征在于：其结构式如下所示：

其中，R₁为-CH₃或-CH₂CH₃，R₂为-CH₃，R₃为-CF₃，R₄为-H或-CH₃，R₅为1～5的烷基，M为1～5的烷基，M₁为-H或烷基H，M₂为Na或K，a，b均为正整数，且a＝1～20，b＝1～50。

2.根据权利要求1所述的用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述聚羧酸减水剂为综合性减缩型聚羧酸减水剂，其分子量为30000～50000。

3.根据权利要求1所述的用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述聚羧酸减水剂为综合性减缩型聚羧酸减水剂，其减水率≥30％。

4.一种预制构件用套筒灌浆料，其特征在于：由预制构件用套筒灌浆料干粉加水和权利要求1至3中任一项所述的聚羧酸减水剂拌合而成；所述预制构件用套筒灌浆料干粉由以下组分组成：水泥70～100重量份、混合砂75～100重量份、玻璃粉20～30重量份、膨胀剂1～3重量份，增稠剂1～3重量份、增韧剂1～3重量份；

其中，所述预制构件用套筒灌浆料干粉与水的质量比为1:0.1～0.15。

5.根据权利要求4所述预制构件用套筒灌浆料，其特征在于：所述聚羧酸减水剂掺量为2％～3％，兼具消泡和低水化热的效果。

6.根据权利要求4所述预制构件用套筒灌浆料，其特征在于：所述玻璃粉为100目～200目的废弃玻璃粉，所述废弃玻璃粉为废弃啤酒瓶、废弃玻璃板、废弃饮料瓶破碎、磨细而成，其二氧化硅含量≥80％。

7.根据权利要求4所述预制构件用套筒灌浆料，其特征在于：所述膨胀剂为水溶性聚氨酯，为聚醚型、聚酯型、醚酯混合型聚氨酯中的一种。

8.根据权利要求4所述预制构件用套筒灌浆料，其特征在于：所述增稠剂为纤维素醚，包括羟乙基甲基纤维素醚、羟基丙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种或几种。

9.根据权利要求4所述预制构件用套筒灌浆料，其特征在于：所述增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、氯化聚乙烯中的一种。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的用于预制构件用套筒灌浆料的聚羧酸减水剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、按重量份称取水泥70～100重量份、混合砂75～100重量份、玻璃粉20～30重量份、膨胀剂1～3重量份，增稠剂1～3重量份、增韧剂1～3重量份；

步骤2、将机制砂与钼尾矿砂在胶砂搅拌机中搅拌3～5min，得混合砂；

步骤3、将增稠剂、增韧剂及膨胀剂加入到反应釜内，加水，温度调至20℃～40℃，搅拌10min～20min，使其溶解；

步骤4、在搅拌下，在步骤3中加入步骤2得到的混合砂和玻璃粉，继续搅拌搅拌20min～30min；

步骤5、在步骤4物料中加入所述聚羧酸减水剂和水泥，均匀搅拌10min～20min，最后加入余量的水，即得预制构件用套筒灌浆料。