CN114988802A - 一种用于x射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法，包括如下步骤，包括胶凝材料组分、骨料组分、掺合料组分、外加剂组分和X射线吸收组分，所述胶凝材料组分采用普通硅酸盐水泥，所述骨料组分采用河砂或者机制砂，所述掺合料组分采用硅灰，所述X射线吸收组分采用一种或几种金属氧化物粉末和石墨烯类材料，该用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法设计合理，采用氧化钨、氧化铅重金属氧化物粉末中的一种或其组合作为X射线光子吸收组分，提高灌浆料的X射线衰减系数，增强灌浆密实部分和空洞部分的灰度值差异，能够解决传统灌浆密实部分与空洞部分X射线吸收能力差异小的问题。
Description
技术领域
本发明属于无损检测技术领域，特别涉及一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法。
背景技术
装配式建筑作为一种新型的建造方式，得到了我国政府的大力支持。装配式建筑已经成为现在建筑行业的主流发展方向，是未来建筑行业的大势所趋。在装配式建筑中，预制构件的连接部分是建筑结构稳定性的关键技术，目前，在建筑行业的工程应用中，预制构件连接的方式主要为钢筋套筒灌浆连接。因此，施工过程中建筑结构内部的灌浆密实度成为影响节点可靠性的主要因素。然而，由于钢筋套筒灌浆连接节点处于密闭空间内，灌浆密实度与饱满度的判别较为困难。
想要准确地判断建筑结构内部灌浆部分的灌浆密实度，目前仍缺少一种可靠性高，操作简单，适用范围广的检测方法。一些研究人员提出利用X射线拍照方法检测建筑结构内部灌浆部分的灌浆密实度。X射线成像方法在工业无损检测，医学治疗等方面的应用已经较为成熟，但如果应用在灌浆密实度的检测中，还存在诸多限制条件，其中最主要的问题是灌浆密实部分与空洞部分灰度值差异不足，检测的可靠性无法保证，为此，本发明提出一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法，该用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法设计合理，采用氧化钨、氧化铅重金属氧化物粉末中的一种或其组合作为X射线光子吸收组分，提高灌浆料的X射线衰减系数，增强灌浆密实部分和空洞部分的灰度值差异，能够解决传统灌浆密实部分与空洞部分X射线吸收能力差异小的问题。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料，包括胶凝材料组分、骨料组分、掺合料组分、外加剂组分和X射线吸收组分，所述胶凝材料组分采用普通硅酸盐水泥，所述骨料组分采用河砂或者机制砂，所述掺合料组分采用硅灰，所述X射线吸收组分采用一种或几种金属氧化物粉末和石墨烯类材料，所述金属氧化物粉末采用氧化钨、氧化铅、氧化铁和氧化镍，获得一种早期强度高，早期流动性好，对X射线吸收性能强的特种灌浆料，在加水拌合，形成浆体后，金属氧化物粉末和石墨烯类材料均匀地分布在浆体中，待浆体硬化后，胶凝材料组分和骨料组分为该灌浆料强度的主要来源，通过金属氧化物粉末和石墨烯类材料的协同作用有效吸收X射线，该灌浆料由于加入了X射线吸收组分，提升了硬化后灌浆料的X射线吸收能力，并且在此基础之上，提高了早期强度，不影响早期流动性。
进一步的，配方比例为胶凝材料组分6000-6500份，骨料组分3000-3500份，掺合料组分70-75份，外加剂组分45-50份，X射线吸收组分1000-1200份。
进一步的，所述胶凝材料组分采用P.O.52.5普通硅酸盐水泥，所述骨料组分采用粒径为2mm-3mm的河砂或机制砂的混合，所述掺合料组分采用粒径在0.5μm以内的硅灰，所述外加剂组分包括超塑化剂和早强剂，所述X射线吸收组分为金属氧化物粉末氧化钨、氧化铅中的一种或其组合以及石墨烯类材料。
进一步的，所述超塑化剂为聚羧酸减水剂。
进一步的，所述早强剂为三乙醇胺。
一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料的制备方法，具体步骤如下：
步骤一：按照配比称取胶凝材料组分和骨料组分，并均匀混合，具体的工艺为：开启水泥净浆搅拌机对所得混合体系进行5min的慢搅，慢搅拌过程中逐渐加入X射线吸收组分，加完之后，开启快速搅拌1min；
步骤二：加水搅拌形成浆体，加入水的质量为胶凝材料组分和骨料组分质量之和的0.13-0.17。搅拌工艺为：开启水泥净浆搅拌机对所得混合体系进行0.5min的慢搅，慢搅拌过程中逐渐加入水，加完之后，开启快速搅拌3.5min；
步骤三：用高压灌浆机将调配好的灌浆料浆体灌入预制构件内部的套筒中，并使用橡胶锤不断敲打灌注孔周围，有利于灌浆料的渗透；
步骤四：使用X射线照相技术设备对墙体灌浆处进行拍照，通过灰度值的差异判断灌浆质量具体情况。
进一步的，所述步骤一中，慢搅时搅拌叶片自转速度为140r/min、公转速度62r/min，快速搅拌时搅拌叶片自转速度为285r/min、公转速度125r/min。
进一步的，所述步骤二中，慢搅时搅拌叶片自转速度为140r/min、公转速度62r/min，快速搅拌时搅拌叶片自转速度为285r/min、公转速度125r/min。
本发明的有益效果：
1、此用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料采用氧化钨、氧化铅重金属氧化物粉末中的一种或其组合作为X射线光子吸收组分，提高灌浆料的X射线衰减系数，增强灌浆密实部分和空洞部分的灰度值差异，能够解决传统灌浆密实部分与空洞部分X射线吸收能力差异小的问题。
2、此用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料采用石墨烯类材料作为X射线光子吸收与反射材料，石墨烯类材料比表面积大，对金属氧化物粉末吸附性很强。入射X射线在石墨烯类材料层间结构中发生多次反射，反射的X射线又可被均匀附着在石墨烯类材料层的金属氧化物粉末微颗粒吸收，提高对X射线的吸收效果。
3、此用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料石墨烯类材料和重金属氧化物粉末具有协同作用，重金属氧化物中的金属元素在吸收高能量光子之后，原子从基态转变为激发态，随后为了保持原子的稳定性，外层电子向内层跃迁，释放出特定波长的光子，石墨烯类材料在特定波长的电磁波作用下产生热效应，热效应的能量来源为入射X射线光子以及重金属氧化物释放后的光子能量，进一步提高了对X射线吸收能力。热效应也可促进胶凝材料早期的水化反应，增强了灌浆料早期强度。
附图说明
图1为一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料的配方示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：下述各实施例、应用实施例及应用对比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，均可在市场上购买得到。
实施例1
一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法，按以下步骤实施：
步骤一：原料的称取，各原料及其用量为：6000g普通硅酸盐水泥，3500g河砂，750g硅灰，375g超塑化剂，90g早强剂，500g氧化铅，500g氧化钨，200g石墨烯类材料。
步骤二：混料及灌浆方法，将称好的粉体配料倒入搅拌机内混合均匀，将1235g水倒入搅拌机内，待水全部加入进去后，搅拌机慢搅1分钟，快搅3分钟。使浆体具有良好的流动性。
步骤三：浆体灌入建筑结构内部的套筒，待浆体硬化后，便可利用X射线检测法检测灌浆密实度，经过改性后的灌浆料与灌浆空洞部分对X射线吸收能力差异增大，在X射线管的高电压下也可产生较为明显的对比，使得图像上的灌浆密实部分和灌浆空洞部分的灰度差异能够得到明显区分。
实施例2
一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法，按以下步骤实施：
步骤一：原料的称取，各原料及其用量为：6500g普通硅酸盐水泥，3000g河砂，700g硅灰，375g超塑化剂，75g早强剂，900g氧化钨，100g石墨烯类材料。
步骤二：混料及灌浆方法，将称好的粉体配料倒入搅拌机内混合均匀，将1425g水倒入搅拌机内，待水全部加入进去后，搅拌机慢搅1分钟，快搅3分钟，使浆体具有良好的流动性。
步骤三：浆体灌入建筑结构内部的套筒，待浆体硬化后，便可利用X射线检测法检测灌浆密实度，经过改性后的灌浆料与灌浆空洞部分对X射线吸收能力差异增大，在X射线管的高电压下也可产生较为明显的对比，使得图像上的灌浆密实部分和灌浆空洞部分的灰度差异能够得到明显区分。
实施例3：
一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料及其制备方法，按以下步骤实施：
步骤一：原料的称取，各原料及其用量为：6200g普通硅酸盐水泥，3300g河砂，720g硅灰，400g超塑化剂，100g早强剂，1000g氧化铅，50g石墨烯类材料。
步骤二：混料及灌浆方法，将称好的粉体配料倒入搅拌机内混合均匀，将1805g水倒入搅拌机内，待水全部加入进去后，搅拌机慢搅1分钟，快搅3分钟，使浆体具有良好的流动性。
步骤三：浆体灌入建筑结构内部的套筒，待浆体硬化后，便可利用X射线检测法检测灌浆密实度，经过改性后的灌浆料与灌浆空洞部分对X射线吸收能力差异增大，在X射线管的高电压下也可产生较为明显的对比，使得图像上的灌浆密实部分和灌浆空洞部分的灰度差异能够得到明显区分。
对比例1
为进一步说明X射线组分在本发明中对灌浆料的X射线吸收能力的改进作用，在实施例1的基础上去掉石墨烯类材料，仅仅使用氧化铅作为X射线吸收组分，以此为对比例。
本对比例的具体配比如下：
各原料及其用量为：6500g普通硅酸盐水泥，3000g河砂，750g硅灰，375g超塑化剂，90g早强剂，1200g氧化铅。
此对比例的后续步骤与实施例1相同。
对比例2
为进一步说明X射线组分在本发明中石墨烯类材料和氧化铅的协同作用，在实施例1的基础上去掉金属氧化物粉末，仅仅使用石墨烯类材料作为X射线吸收组分，以此为对比例。
本对比例的具体配比如下：
各原料及其用量为：6500g普通硅酸盐水泥，3500g河砂，750g硅灰，375g超塑化剂，90g早强剂，1200g石墨烯类材料。
此对比例的后续步骤与实施例1相同。
对比例3
为进一步说明X射线组分在本发明中石墨烯类材料和氧化铅的协同作用，在实施例1的基础上用细砂替代X射线吸收组分，以此为对比例。
本对比例的具体配比如下：
6500g普通硅酸盐水泥，4700g河砂，750g硅灰，375g超塑化剂，90g早强剂。
此对比例的后续步骤与实施例1相同。
将实施例1-3及对比例1-3的灌浆料的1d强度及X射线检测灌浆密实部分和空洞部分的灰度值进行对比，结果见下表：
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (8)
1.一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料，其特征在于，包括胶凝材料组分、骨料组分、掺合料组分、外加剂组分和X射线吸收组分，所述胶凝材料组分采用普通硅酸盐水泥，所述骨料组分采用河砂或者机制砂，所述掺合料组分采用硅灰，所述X射线吸收组分采用一种或几种金属氧化物粉末和石墨烯类材料，所述金属氧化物粉末采用氧化钨、氧化铅、氧化铁和氧化镍。
2.根据权利要求1所述的一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料，其特征在于：配方比例为胶凝材料组分6000-6500份，骨料组分3000-3500份，掺合料组分70-75份，外加剂组分45-50份，X射线吸收组分1000-1200份。
3.根据权利要求2所述的一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料，其特征在于：所述胶凝材料组分采用P.O.52.5普通硅酸盐水泥，所述骨料组分采用粒径为2mm-3mm的河砂或机制砂的混合，所述掺合料组分采用粒径在0.5μm以内的硅灰，所述外加剂组分包括超塑化剂和早强剂，所述X射线吸收组分为金属氧化物粉末氧化钨、氧化铅中的一种或其组合以及石墨烯类材料。
4.根据权利要求3所述的一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料，其特征在于：所述超塑化剂为聚羧酸减水剂。
5.根据权利要求3所述的一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料，其特征在于：所述早强剂为三乙醇胺。
6.根据权利要求1所述的一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一：按照配比称取胶凝材料组分和骨料组分，并均匀混合，具体的工艺为：开启水泥净浆搅拌机对所得混合体系进行5min的慢搅，慢搅拌过程中逐渐加入X射线吸收组分，加完之后，开启快速搅拌1min；
步骤二：加水搅拌形成浆体，加入水的质量为胶凝材料组分和骨料组分质量之和的0.13-0.17。搅拌工艺为：开启水泥净浆搅拌机对所得混合体系进行0.5min的慢搅，慢搅拌过程中逐渐加入水，加完之后，开启快速搅拌3.5min；
步骤三：用高压灌浆机将调配好的灌浆料浆体灌入预制构件内部的套筒中，并使用橡胶锤不断敲打灌注孔周围，有利于灌浆料的渗透；
步骤四：使用X射线照相技术设备对墙体灌浆处进行拍照，通过灰度值的差异判断灌浆质量具体情况。
7.根据权利要求6所述的一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤一中，慢搅时搅拌叶片自转速度为140r/min、公转速度62r/min，快速搅拌时搅拌叶片自转速度为285r/min、公转速度125r/min。
8.根据权利要求6所述的一种用于X射线检测灌浆密实度的水泥基灌浆料的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，慢搅时搅拌叶片自转速度为140r/min、公转速度62r/min，快速搅拌时搅拌叶片自转速度为285r/min、公转速度125r/min。
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