CN115925374A - 用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料及其制备方法 - Google Patents

用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料及其制备方法 Download PDF

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范树景
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Abstract

本发明公开了用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,以重量份计,包括以下组分:普通硅酸盐水泥100‑200份,硫铝酸盐水泥10‑20份,CSA膨胀剂6‑12份,硅灰20‑30份,聚羧酸盐减水剂0.3‑0.5份,粒化高炉矿渣30‑40份,未煅烧煤矸石10‑20份,粉煤灰微珠20‑30份,无水偏硅酸钠5‑7份,消泡剂0.2‑0.5份,增稠剂0.2‑0.5份,水60‑100份。本发明还公开了上述水泥基灌浆材料的制备方法。本发明提供的水泥基灌浆材料流动性好,早期强度高,能够快速固化,力学性能优异,且制备方法简单,制备成本低。

Description

用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域,具体涉及用于支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料及其制备方法。
背景技术
桥梁支座是连接桥梁支座是连接桥梁上部结构和下部结构的重要结构部件,位于桥梁和垫石之间,其将桥梁上部结构所受的荷载可靠地传递给下部结构,使桥跨结构的实际受力情况与设计假定相符,是桥梁的重要传力装置。近年来,随着我国铁路特别是高速铁路进入快速发展时期,铁路桥梁工程建设规模日益扩大。跨度越来越大的铁路桥梁出现,相应的大吨位桥梁支座随之出现。以往我国铁路桥梁支座安装时,一般采用干硬性砂浆以坐浆方式对支座底面进行调平,但随着大型支座的出现,坐浆方式已难以满足使用要求,须研究新的方式。目前,我国对于大型桥梁支座一般都采用后灌浆工艺。
水泥基灌浆材料是一种由水泥、集料、外加剂和矿物掺合料等原材料,经工厂化生产的具有合理级分的干混料。传统的水泥灌浆材料体积稳定性差、成本高,且对灌浆材料早期强度研究的较少,也对力学性能的持续发展几乎没有关注。在灌浆材料应用到桥梁支座中时,往往需要考虑桥梁结构的安全性能和耐久性能,对灌浆材料提出了更高要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术存在的不足,提供一种用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料及其制备方法,本发明提供的水泥基灌浆材料流动性好,早期微膨胀,力学性能优异,早期强度高,后期强度持续发展,且制备方法简单,制备成本低。
为解决上述技术问题,本发明的技术方案是:
用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,以重量份计,包括以下组分:
普通硅酸盐水泥100-200份,硫铝酸盐水泥10-20份,CSA膨胀剂6-12份,硅灰20-30份,聚羧酸盐减水剂0.3-0.5份,粒化高炉矿渣30-40份,未煅烧煤矸石10-20份,粉煤灰微珠20-30份,无水偏硅酸钠5-7份,消泡剂0.2-0.5份,增稠剂0.2-0.5份,水60-100份。
作为上述技术方案的优选,所述普通硅酸盐水泥为强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥,其密度为3.13g/cm3,比表面积为350m2/kg;所述硫铝酸盐水泥为52.5级及以上等级的快硬硫铝酸盐水泥,其密度为2.96×103kg/m3,比表面积为400m2/kg。
作为上述技术方案的优选,所述硅灰的密度为2.7g/cm3,比表面积为18.2m2/g,平均粒径大小为1μm。
作为上述技术方案的优选,所述粒化高炉矿渣的平均粒径大小为11-12μm;所述未煅烧煤矸石是采用研磨活化的煤矸石,其平均粒径大小为17μm;所述粉煤灰微珠的平均粒径大小为7-8μm。
作为上述技术方案的优选,所述消泡剂为有机硅消泡剂;所述增稠剂为羟甲基纤维素醚。
为了更好的解决上述技术问题,本发明还提供了以下技术方案:
用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料的制备方法,包括以下步骤:
(1)将粒化高炉矿渣、未煅烧煤矸石、粉煤灰微珠、无水偏硅酸钠混合后加入水搅拌处理,制得浆液;
(2)向浆液中加入普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥,搅拌处理,最后加入硅灰、聚羧酸盐减水剂、消泡剂、CSA膨胀剂和增稠剂,搅拌混合均匀制得快硬早强水泥基灌浆材料。
作为上述技术方案的优选,步骤(1)中,所述搅拌处理的转速为100-400转/分,搅拌处理的时间为2-3min。
作为上述技术方案的优选,步骤(2)中,所述搅拌处理的转速为200-500转/分,搅拌处理的时间为3-5min。
由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明提供的水泥基灌浆材料包括普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、CSA膨胀剂、硅灰、聚羧酸盐减水剂、粒化高炉矿渣、未煅烧煤矸石、粉煤灰微珠、无水偏硅酸钠、消泡剂、增稠剂和水,本发明采用普通硅酸盐水泥作为主要胶凝材料,然后加入自身具有膨胀性能的硫铝酸盐水泥,并辅助添加少量的CSA膨胀剂来补偿水泥水化硬化过程中产生的收缩,制得的灌浆料在保证快凝的前提下,早期强度也得到有效改善。粉煤灰微珠比重大、密度高,在水泥基材料中可产生“活性效应”、“颗粒形态效应”,将其加入到水泥基灌浆材料中可有效改善灌浆料的稳定性,降低干燥收缩;未煅烧的煤矸石只是通过研磨来破坏煤矸石的内部结构,以提高其反应性,更为环保;而本发明采用粉煤灰微珠、粒化高炉矿渣、未煅烧的煤矸石复配加入到灌浆材料基体中,并添加无水偏硅酸钠作为碱激发剂,在提高材料流动性的前提下,保证了材料良好的抗压强度。本发明将聚羧酸盐减水剂和硅灰复配加入到水泥基灌浆材料中,可有效改善灌浆料的流动性,硅灰是一种具有规则球形的微小颗粒材料,可填充水泥之间的间隙;硅灰的少量加入可有效削弱水泥颗粒之间的互锁效应,聚羧酸盐减水剂的加入可有效抑制水泥颗粒的团聚并破坏硅灰的加入所形成的颗粒桥,有效提高材料的分散性,进而改善材料的流动性能。
本发明采用大量固体废弃物来替代普通硅酸盐水泥,有效降低了水泥基灌浆材料的制备成本;本发明通过有效调节各组分的用量制得的材料不仅具有一定的环境友好性,且稳定性好,早期强度高。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,以重量份计,包括以下组分:
强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥150份,52.5等级的快硬硫铝酸盐水泥18份,CSA膨胀剂10份,硅灰20份,聚羧酸盐减水剂0.3份,粒化高炉矿渣30份,未煅烧煤矸石20份,粉煤灰微珠20份,无水偏硅酸钠5份,有机硅消泡剂0.2份,羟甲基纤维素醚0.2份,水60份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将粒化高炉矿渣、未煅烧煤矸石、粉煤灰微珠、无水偏硅酸钠混合后加入水在100转/分的条件下搅拌处理2min,制得浆液;
(2)向浆液中加入普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥,在200转/分的条件下搅拌处理5min,最后加入硅灰、聚羧酸盐减水剂、消泡剂、CSA膨胀剂和增稠剂,搅拌混合均匀制得快硬早强水泥基灌浆材料。
实施例2
用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,以重量份计,包括以下组分:
强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥200份,52.5等级的快硬硫铝酸盐水泥10份,CSA膨胀剂6份,硅灰20份,聚羧酸盐减水剂0.5份,粒化高炉矿渣30份,未煅烧煤矸石20份,粉煤灰微珠20份,无水偏硅酸钠5份,有机硅消泡剂0.2份,羟甲基纤维素醚0.5份,水80份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将粒化高炉矿渣、未煅烧煤矸石、粉煤灰微珠、无水偏硅酸钠混合后加入水在200转/分的条件下搅拌处理2min,制得浆液;
(2)向浆液中加入普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥,在300转/分的条件下搅拌处理3min,最后加入硅灰、聚羧酸盐减水剂、消泡剂、CSA膨胀剂和增稠剂,搅拌混合均匀制得快硬早强水泥基灌浆材料。
实施例3
用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,以重量份计,包括以下组分:
强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥160份,52.5等级的快硬硫铝酸盐水泥15份,CSA膨胀剂10份,硅灰25份,聚羧酸盐减水剂0.4份,粒化高炉矿渣35份,未煅烧煤矸石15份,粉煤灰微珠20份,无水偏硅酸钠5份,有机硅消泡剂0.3份,羟甲基纤维素醚0.3份,水80份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将粒化高炉矿渣、未煅烧煤矸石、粉煤灰微珠、无水偏硅酸钠混合后加入水在150转/分的条件下搅拌处理2min,制得浆液;
(2)向浆液中加入普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥,在200转/分的条件下搅拌处理4min,最后加入硅灰、聚羧酸盐减水剂、消泡剂、CSA膨胀剂和增稠剂,搅拌混合均匀制得快硬早强水泥基灌浆材料。
实施例4
用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,以重量份计,包括以下组分:
强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥160份,52.5等级的快硬硫铝酸盐水泥18份,CSA膨胀剂11份,硅灰20份,聚羧酸盐减水剂0.3份,粒化高炉矿渣30份,未煅烧煤矸石15份,粉煤灰微珠20份,无水偏硅酸钠6份,有机硅消泡剂0.3份,羟甲基纤维素醚0.3份,水70份。
其制备方法包括以下步骤:
(1)将粒化高炉矿渣、未煅烧煤矸石、粉煤灰微珠、无水偏硅酸钠混合后加入水在200转/分的条件下搅拌处理2min,制得浆液;
(2)向浆液中加入普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥,在300转/分的条件下搅拌处理3min,最后加入硅灰、聚羧酸盐减水剂、消泡剂、CSA膨胀剂和增稠剂,搅拌混合均匀制得快硬早强水泥基灌浆材料。
上述实施例制得的快硬早强水泥基灌浆材料的性能如表1所示。
表1
Figure BDA0003960550500000051
Figure BDA0003960550500000061
从上述测试结果可以看出,本发明制得的水泥基灌浆材料不仅具有良好的流动性,且凝结时间短,早期微膨胀,早期强度高,后期强度持续增加。
此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,其特征在于,以重量份计,包括以下组分:
普通硅酸盐水泥100-200份,硫铝酸盐水泥10-20份,CSA膨胀剂6-12份,硅灰20-30份,聚羧酸盐减水剂0.3-0.5份,粒化高炉矿渣30-40份,未煅烧煤矸石10-20份,粉煤灰微珠20-30份,无水偏硅酸钠5-7份,消泡剂0.2-0.5份,增稠剂0.2-0.5份,水60-100份。
2.根据权利要求1所述的用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,其特征在于,所述普通硅酸盐水泥为强度等级为52.5的普通硅酸盐水泥,其密度为3.13g/cm3,比表面积为350m2/kg;所述硫铝酸盐水泥为52.5级及以上等级的快硬硫铝酸盐水泥,其密度为2.96×103kg/m3,比表面积为400m2/kg。
3.根据权利要求1所述的用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,其特征在于,所述硅灰的密度为2.7g/cm3,比表面积为18.2m2/g,平均粒径大小为1μm。
4.根据权利要求1所述的用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,其特征在于,所述粒化高炉矿渣的平均粒径大小为11-12μm;所述未煅烧煤矸石是采用研磨活化的煤矸石,其平均粒径大小为17μm;所述粉煤灰微珠的平均粒径大小为7-8μm。
5.根据权利要求1所述的用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料,其特征在于,所述消泡剂为有机硅消泡剂;所述增稠剂为羟甲基纤维素醚。
6.根据权利要求1至5任一所述的用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将粒化高炉矿渣、未煅烧煤矸石、粉煤灰微珠、无水偏硅酸钠混合后加入水搅拌处理,制得浆液;
(2)向浆液中加入普通硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥,搅拌处理,最后加入硅灰、聚羧酸盐减水剂、消泡剂、CSA膨胀剂和增稠剂,搅拌混合均匀制得快硬早强水泥基灌浆材料。
7.根据权利要求6所述的用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述搅拌处理的转速为100-400转/分,搅拌处理的时间为2-3min。
8.根据权利要求6所述的用于桥梁支座底板稳固的快硬早强水泥基灌浆材料的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述搅拌处理的转速为200-500转/分,搅拌处理的时间为3-5min。
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