CN117383882A - 一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及锚固工程技术领域，具体公开了一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体及其施工方法。一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥90‑100份，橡胶粉20‑30份，硅灰5‑10份，减水剂0.2‑0.3份，膨胀剂20‑30份，抗裂纤维0.1‑0.3份，聚醋酸乙烯酯5‑8份。本申请的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，在各个组分的协同作用下，提高锚固体水泥浆体系的致密性，减少裂缝的产生，抑制有害介质的侵入，提高锚固体的耐腐蚀性能。

Description

一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体及其施工方法
技术领域
本申请涉及锚固工程技术领域，更具体地说，它涉及一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体及其施工方法。
背景技术
抗浮锚杆是建筑工程地下结构抗浮措施的一种，用于防止建筑物或其他结构物受到沉降或浮动的影响，确保建筑物和结构物的稳定性和安全性。锚固工程主要是指用锚杆对岩土体进行加固的工程，在锚杆孔位位置确定后，将注浆管与钢绞线绑扎在一起放入钻孔，然后开始注入水泥浆，水泥浆冷却之后形成锚固体。
但是现在市面上常规的锚固体水泥浆，浆液的稳定性较差，在硬化后容易产生体积收缩，形成裂缝或者孔隙，从而使得锚杆容易外部腐蚀性物质的侵害，影响锚杆的后期使用。
发明内容
为了改善常规锚固体水泥浆产生裂缝和孔隙的问题，本申请提供一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体及其施工方法。
第一方面，本申请提供一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，采用如下的技术方案：
一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥90-100份，橡胶粉20-30份，硅灰5-10份，减水剂0.2-0.3份，膨胀剂20-30份，抗裂纤维0.1-0.3份，聚醋酸乙烯酯5-8份。
通过采用上述技术方案，硅粉具有火山灰效应，生成胶凝水化产物，填充锚固体水泥浆中的孔隙，从而阻止有害腐蚀介质的侵入。橡胶粉能够增强锚固体水泥浆体系中的弹性变形能力和抗冲击性能，减少锚固体产生里裂缝的现象，提高锚固体的韧性。使用抗裂纤维能够增强锚固体与钻孔孔壁之间的粘结性，提高锚固体的抗冲击韧性和抗裂性能，从而减少锚固体受到外力冲击产生的裂缝和细纹，进一步减少有害介质的侵入，聚醋酸乙烯酯具有优异的耐酸、耐碱、耐油等耐腐蚀性能，能够促进锚固体水泥浆的内部结构更加致密，将硅酸盐水泥水化产物与橡胶粉、硅灰、抗裂纤维形成相互交错的结构，能够在锚固体水泥浆体系表面固化成膜，阻止腐蚀介质与锚固体水泥浆水化产物接触，并且填充锚固体水泥浆内部的孔隙，减少腐蚀介质浸入锚固体水泥浆中，从而提高锚固体的耐腐蚀性能。
优选的，所述抗裂纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维和聚丙烯纤维中的至少一种。
通过采用上述技术方案，玻璃纤维、玄武岩纤维和聚丙烯纤维能够提高锚固体的抗冲击韧性和抗裂抗裂性能。玄武岩纤维还具有优异的耐腐蚀性能，能够对侵蚀环境具有一定的抵抗力，进一步提高锚固体的耐侵蚀性能。同时，聚醋酸乙烯酯能够与玻璃纤维、玄武岩纤维和聚丙烯纤维相互结合，在抗裂纤维的表面形成一层摩擦膜，从而提高抗裂纤维的耐磨性能和抗裂性能，减少抗裂纤维的断裂，减少锚固体裂缝的产生，提高锚固体的耐侵蚀性能。
优选的，所述抗裂纤维长度为10mm-20mm。
通过采用上述技术方案，控制抗裂纤维的长度在合适范围内，减少抗裂纤维过长发生自身团聚的现象，提高锚固体水泥浆的均匀性和流动性。
优选的，所述抗裂纤维表面经过硅烷偶联剂进行改性处理。
通过采用上述技术方案，使用硅烷偶联剂对抗裂纤维表面进行改性，增强抗裂纤维与硅酸盐水泥、橡胶粉、硅灰之间的结合力，提高锚固体水泥浆体系的相容性。同时，抗裂纤维经过硅烷偶联剂改性，能够与聚醋酸乙烯酯更好的结合，增强抗裂纤维的界面粘结力，从而提高锚固体水泥浆与钻孔之间的锚固力，促进锚固体更好承载作用，提高锚固体水泥浆的耐腐蚀性能和抗压强度。
优选的，所述耐腐蚀锚固体原料还包括羟丙基甲基纤维素醚0.1-0.3份。
通过采用上述技术方案，羟丙基甲基纤维素醚具有一定的保水效果和增稠效果，减少锚固体硬化后产生裂缝的现象，能够增强锚固体水泥浆与钻孔基面之间的粘合力，减少有害介质的侵入，提高锚固体的耐腐蚀性能和抗压强度。
优选的，所述羟丙基甲基纤维素醚粘度为2000-4000mPa.s和6000-8000mPa.s。
通过采用上述技术方案，采用低粘度和高粘度的羟丙基甲基纤维素醚相复配，促使羟丙基甲基纤维素醚在锚固体水泥浆中兼具保水性和流动性的效果，促使锚固体水泥浆比较均一。
优选的，所述膨胀剂为纳米氧化镁和硫铝酸钙的混合物。
通过采用上述技术方案，纳米氧化镁和硫铝酸钙可以增加锚固体水泥浆体系的致密性，同时纳米氧化镁和硫铝酸钙还可以依靠自身的膨胀填充锚固体水泥浆体系的孔隙，减少锚固体水泥浆固化产生收缩裂缝的现象，改善锚固体的微观结构，进一步减少有害介质的侵入，提高锚固体水泥浆的耐腐蚀性能。
第二方面，本申请提供一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体的施工方法，采用如下的技术方案：
一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体的施工方法，包括以下具体步骤：将硅酸盐水泥、橡胶粉、硅灰混合，再加入减水剂、膨胀剂、抗裂纤维、聚醋酸乙烯酯，加热搅拌均匀，形成锚固体水泥浆混合料；然后将锚固体水泥浆混合料向锚杆钻孔中灌浆，形成用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体。
通过采用上述技术方案，制备的锚固体水泥浆体系具有较好的致密性，减少了锚固体裂缝的产生，抑制了有害介质的侵入，提高了锚固体的耐腐蚀性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、由于本申请采用硅粉、橡胶粉与硅酸盐水泥，提高锚固体水泥浆的韧性和抗冲击性能，减少锚固体受到外力冲击产生裂缝的现象。使用抗裂纤维填充锚固体水泥浆体系中的孔隙，提高锚固体水泥浆体系的致密性。抗裂纤维和聚醋酸乙烯酯相复配，提高锚固体的耐腐蚀性能，提高锚固体对有害介质的抵抗力，减少有害介质的侵入，提高锚固体的耐腐蚀性能。
2、本申请中优选使用羟丙基甲基纤维素醚提高锚固体水泥浆体系的粘合力和保水效果，减少锚固体水泥浆硬化后收缩产生裂缝的现象，提高锚固体的锚固力和耐腐蚀性能。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
减水剂为江苏苏博特新材料股份有限公司的聚羧酸减水剂PCA-1。
聚醋酸乙烯酯分子量为100000。
硅烷偶联剂为KH550。
实施例
实施例1
本实施例提供一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥95kg，橡胶粉25kg，硅灰8kg，减水剂0.25kg，膨胀剂25kg，抗裂纤维0.2kg，聚醋酸乙烯酯7kg。抗裂纤维为玻璃纤维，抗裂纤维长度为10-20mm，膨胀剂为硫铝酸钙。
用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体的施工方法，包括以下具体步骤：
S1：将硅酸盐水泥、橡胶粉、硅灰混合后加入自来水拌合，硅酸盐水泥、橡胶粉和硅灰质量之和与水的质量比为2:1，再加入减水剂、膨胀剂、抗裂纤维、聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，形成锚固体水泥浆混合料。
S2：然后将锚固体水泥浆混合料向锚杆钻孔中灌浆，待水泥浆凝结，形成用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中硅酸盐水泥的使用量为90kg，橡胶粉的使用量为30kg，硅灰的使用量为10kg，减水剂的使用量为0.2kg，膨胀剂的使用量为30kg，抗裂纤维的使用量为0.3kg，聚醋酸乙烯酯的使用量为5kg。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中硅酸盐水泥的使用量为100kg，橡胶粉的使用量为20kg，硅灰的使用量为5kg，减水剂的使用量为0.2kg，膨胀剂的使用量为20kg，抗裂纤维的使用量为0.1kg，聚醋酸乙烯酯的使用量为8kg。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中抗裂纤维为玄武岩纤维。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中抗裂纤维为玄武岩纤维和聚丙烯纤维质量比为1：1的混合物。
实施例6
实施例6与实施例5的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中的抗裂纤维经过硅烷偶联剂进行改性。
用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体的施工方法，包括以下具体步骤：
S1：预先将抗裂纤维、硅烷偶联剂和水混合浸泡2h，抗裂纤维、硅烷偶联剂和水的质量比为1:0.5:2，然后取出纤维，烘干，制得改性抗裂纤维。
S2：将硅酸盐水泥、橡胶粉、硅灰混合后加入自来水拌合，硅酸盐水泥、橡胶粉和硅灰质量之和与水的质量比为2:1，再加入减水剂、膨胀剂、改性抗裂纤维、聚醋酸乙烯酯，搅拌均匀，形成锚固体水泥浆混合料。
S3：然后将锚固体水泥浆混合料向锚杆钻孔中灌浆，待水泥浆凝结，形成用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体。
实施例7
实施例7与实施例6的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料还包括羟丙基甲基纤维素醚0.2kg。羟丙基甲基纤维素醚粘度为2000mPa.s。
用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体的施工方法，包括以下具体步骤：
S1：预先将抗裂纤维、硅烷偶联剂和水混合浸泡2h，抗裂纤维、硅烷偶联剂和水的质量比为1:0.5:2，然后取出纤维，烘干，制得改性抗裂纤维。
S2：将硅酸盐水泥、橡胶粉、硅灰混合后加入自来水拌合，硅酸盐水泥、橡胶粉和硅灰质量之和与水的质量比为2:1，再加入减水剂、膨胀剂、改性抗裂纤维、聚醋酸乙烯酯、羟丙基甲基纤维素醚，搅拌均匀，形成锚固体水泥浆混合料。
S3：然后将锚固体水泥浆混合料向锚杆钻孔中灌浆，待水泥浆凝结，形成用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体。
实施例8
实施例8与实施例7的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中羟丙基甲基纤维素醚的使用量为0.1kg。
实施例9
实施例9与实施例7的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中羟丙基甲基纤维素醚的使用量为0.3kg。
实施例10
实施例10与实施例7的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中的羟丙基甲基纤维素醚的粘度为8000mPa.s。
实施例11
实施例11与实施例7的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中的羟丙基甲基纤维素醚是粘度为8000mPa.s和粘度为2000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚的混合物，粘度为8000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚和粘度为2000mPa.s的羟丙基甲基纤维素醚质量比为1:1。
实施例12
实施例12与实施例11的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中的膨胀剂为纳米氧化镁和硫铝酸钙的混合物，纳米氧化镁和硫铝酸钙的质量比为1:1，纳米氧化镁的平均粒径为80nm。
对比例
对比例1
对比例1和实施例1的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中不使用抗裂纤维。
对比例2
对比例2与实施例1的区别在于，用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体原料中不使用抗裂纤维和聚醋酸乙烯酯。
性能检测试验
根据本申请实施例1-12和对比例1-2提供的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体进行如下性能检测，具体检测结果见表1。
检测方法
一、锚固性能
参照MT219-2002《水泥锚杆卷式锚固剂》的标准，检测本申请制备的耐腐蚀锚固体的0.5h和24h抗压强度、0.5h和24h的锚固力和。
二、耐腐蚀性能
将本申请制备的耐腐蚀锚固体水泥浆拌和成型，在20℃、相对湿度为90％下养护24h，作为样品。将样品分为三组，分别浸泡于质量分数为3％的硫酸水溶液、5％氢氧化钠水溶液和5％硫酸钠水溶液中，浸泡时间为30d，然后将样品取出，参照参照MT219-2002《水泥锚杆卷式锚固剂》的标准，检测样品的抗压强度变化。
表1：性能检测数据表
由性能检测结果可知，本申请制备的锚固体水泥浆具有优异的耐腐蚀性能和锚固力，在本申请实施例1-3中，锚固体水泥浆原料中各组分含量不同，由性能检测结果可知，实施例1的综合性能更优。
通过实施例4、5和实施例1的相比较可知，在锚固体水泥浆体系中添加两种不同的抗裂纤维，能够对侵蚀环境具有更好的抵抗力，减少锚固体裂缝的产生，从而提高锚固体的耐腐蚀性能和抗压强度。
在实施例6中，对抗裂纤维使用硅烷偶联剂进行改性，由性能检测结果可知，锚固体的综合性能均得到提升。进一步说名，使用硅烷偶联剂对抗裂纤维进行改性，增强抗裂纤维与锚固体水泥浆体系各组分的结合力，增强锚固体的锚固力和致密性，进一步减少有害介质的侵蚀。
在实施例7-9中，在锚固体水泥浆体系中添加适量的羟丙基甲基纤维素醚，由性能检测结果可知，锚固体的锚固力和抗压强度进一步得到提升。进一步说明，羟丙基甲基纤维素醚的保水效果和增稠效果，能够增强锚固体水泥浆与钻孔基面之间的粘合力，减少有害介质的侵入，进一步提高锚固体的综合性能。
在实施例10-11中，使用的羟丙基甲基纤维素醚的粘度不同，其中实施例11使用的是低粘度的羟丙基甲基纤维素醚和高粘度的羟丙基甲基纤维素醚相复配，由性能检测结果可知，实施例11的综合性能更优。这是因为使用低粘度和高粘度的羟丙基甲基纤维素醚相复配，能够促使锚固体水泥浆兼具保水增稠效果和流动性，促使锚固体水泥浆均匀性和流动性较好，从而提高锚固体的锚固力和抗压强度。
在实施例12中，锚固体原料中的膨胀剂使用纳米氧化镁和硫铝酸钙的混合物，由性能检测结果可知，锚固体的耐腐蚀性能和抗压强度进一步得到提升。这是因为纳米氧化镁和硫铝酸钙相复配，依靠自身的膨胀填充到锚固体中的孔隙中，能够减少锚固体硬化后产生收缩裂缝的现象，从而抑制有害介质的侵入，提高锚固体的耐侵蚀性能。
通过对比例1、2和实施例1的相比较可知，对比例1中不使用抗裂纤维，对比例2中不使用抗裂纤维和聚醋酸乙烯酯，由性能检测结果可知，锚固体的综合性能均会下降，进一步说明，抗裂纤维和聚醋酸乙烯酯对锚固体耐腐蚀和锚固力的促进作用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅酸盐水泥90-100份，橡胶粉20-30份，硅灰5-10份，减水剂0.2-0.3份，膨胀剂20-30份，抗裂纤维0.1-0.3份，聚醋酸乙烯酯5-8份。
2.根据权利要求1所述的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，其特征在于：所述抗裂纤维为玻璃纤维、玄武岩纤维和聚丙烯纤维中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，其特征在于：所述抗裂纤维长度为10mm-20mm。
4.根据权利要求2所述的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，其特征在于：所述抗裂纤维表面经过硅烷偶联剂进行改性处理。
5.根据权利要求1所述的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，其特征在于：所述耐腐蚀锚固体原料还包括羟丙基甲基纤维素醚0.1-0.3份。
6.根据权利要求5所述的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，其特征在于：所述羟丙基甲基纤维素醚粘度为2000-4000 mPa.s和6000-8000 mPa.s。
7.根据权利要求1所述的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体，其特征在于：所述膨胀剂为纳米氧化镁和硫铝酸钙的混合物。
8.一种如权利要求1-7任一所述的用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体的施工方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
将硅酸盐水泥、橡胶粉、硅灰混合，再加入减水剂、膨胀剂、抗裂纤维、聚醋酸乙烯酯，加热搅拌均匀，形成锚固体水泥浆混合料；然后将锚固体水泥浆混合料向锚杆钻孔中灌浆，形成用于抗浮锚杆施工的耐腐蚀锚固体。
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