一種水泥基無收縮灌漿料的製作方法
2023-05-12 11:45:36 1
一種水泥基無收縮灌漿料的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種水泥基無收縮灌漿料，它是由下列重量配比的原料幹混製成：水泥350～400份、砂550～600份、減水劑4～6份、剛性膨脹劑20～40份、塑性膨脹劑0.1～0.25份、消泡劑0.3～0.8份、緩凝劑0.8～1.6份、性能調節劑0～8份。本發明公開的灌漿料膨脹組分用量少、塑性膨脹大、剛性膨脹率高、且穩定時間短、對溼養護依賴小，並具有優異的流動性及強度性能，可用於大型設備安裝、螺栓錨固以及結構加固。
【專利說明】一種水泥基無收縮灌漿料
【技術領域】
[0001]本發明屬於水泥基材料【技術領域】，具體涉及一種水泥基無收縮灌漿料。
【背景技術】
[0002]水泥基無收縮灌漿料具有自流性好、快硬、高強、微膨脹、無毒無害、不老化、無汙染、防鏽、施工便捷等特點，廣泛用於地腳螺栓錨固、核電設備固定、設備基礎二次灌漿、栽埋鋼筋混凝土結構加固和改造、舊混凝土結構的裂縫治理等工程。為獲得理想的加固、錨固及裂縫治理效果，除良好的流動性、流動性保持性能和強度性能要求外，水泥基灌漿料需要在凝結硬化前產生一定的塑性膨脹，補償硬化前產生的塑性收縮，確保灌漿充盈，還必須具有足夠量的剛性膨脹，補償水泥基材料硬化後產生的乾燥收縮，避免開裂。為滿足上述要求，實際灌漿料生產中必須選擇合適的塑性膨脹劑和剛性膨脹劑。
[0003]水泥基灌漿料的塑性膨脹主要通過添加引氣組分，利用其在鹼性條件下反應釋放出氣體，導致漿料體積增大獲得。中國專利CN102491669C公開了一種以對硝基苯重氮氟硼酸鹽、亞氨基二乙腈、N，N- 二環己基-2-苯丙噻唑次磺醯胺複合物為發氣組分、以硬脂酸酯為包裹組分、以氫氧化鉀或氫氧化鋰為催化組分等的專用塑性膨脹劑製備方法，可實現3h的高效塑性膨脹，並滿足3h與24h豎向膨脹率之差要求，同時也避免釋放氫氣，但該方法需要複雜的製備工藝，且24h與3h豎向膨脹率之差實際上也是通過氣體的塑性膨脹產生的，導致灌漿料較低的抗壓強度。
[0004]水泥基灌漿料的剛性膨脹多採用鈣礬石型膨脹源獲得，主要為將含鋁組分配合一定量、不同晶型的石膏構成膨脹組分，利用含鋁礦物與石膏反應生成的鈣礬石獲得剛性膨脹。現有技術中製備的灌漿料普遍存在膨脹組分用量大或膨脹率低的缺陷，其膨脹組分用量一般高達膠凝材料總量的10%以上，獲得的膨脹率卻難以超過O. 1%，甚至僅能勉強滿足大於0.02%的基本要求；導致灌 漿料不但成本高,而且過低的剛性膨脹率往往並不能有效補償水泥基材料的後期乾燥收縮，尤其在灌漿料施工後溼養護不足的情況下，剛性膨脹很小，甚至會導致收縮開裂，無法獲得理想的灌漿效果。例如：中國專利申請CN1084837A採用鈣礬石類膨脹劑，每噸灌漿料膨脹劑用量近60kg，7d膨脹率僅0.02%左右；中國專利申請CN102351492A以高鋁水泥、無水石膏作為膨脹組分，每噸灌漿料膨脹組分用量達50kg時，也僅獲得0.02%左右的膨脹率；中國專利申請CN102173676A採用UEA膨脹劑，每噸灌漿料膨脹劑用量50kg，獲得的豎向膨脹率未超過0.05% ;中國專利申請CN102503318A每噸灌漿料快硬硫鋁酸鹽水泥用量達450kg時，其24h與3h豎向膨脹率之差也未能超過O. 1%。
[0005]此外，鈣礬石膨脹源不能提供有效的塑性膨脹，灌漿料塑性膨脹或剛性膨脹不足都無法獲得預期的使用效果，因此，性能優異的水泥基無收縮灌漿料需要同時具備高效的塑性膨脹和剛性膨脹。所以研發新的水泥基無收縮灌漿料很有必要，其不僅需要具有優異的膨脹性能，還需具有較好的強度。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是提供一種水泥基無收縮灌漿料，該灌漿料組成簡單、製備方便，具有膨脹劑用量低、塑性和剛性膨脹率高、穩定時間短、補償收縮能力強、對溼養護要求低的性能特點。
[0007]為達到上述發明目的，本發明採用的技術方案是：
一種水泥基無收縮灌漿料，它是由下列重量配比的原料均勻混合得到：
水泥350~400份 砂550~600份 減水劑4~6份 剛性膨脹劑20~40份 塑性膨脹劑O. I~O. 25份 消泡劑O. 3~O. 8份 緩凝劑O. 8~I. 6份 性能調節劑O~8份 所述砂為河砂或機制砂；
所述減水劑為萘系減水劑；
所述消泡劑為有機矽類粉體消泡劑；
所述緩凝劑為葡萄糖、葡萄糖酸鈉、酒石酸、酒石酸鹽、檸檬酸、檸檬酸鹽中的一種或多
種；
所述剛性膨脹劑由鋁酸鈣粉與無水石膏組成；
所述鋁酸鈣粉的礦物組成中CA`2的質量含量為25%~40%，並且按質量比，Ck2ZCk在
I.2~2. O之間，其用量為10~25份；
所述無水石膏細度為325~400目，用量為8~20份；
所述塑性膨脹劑為偶氮二甲醯胺；
所述性能調節劑由鹼土金屬的氫氧化物與鋰化合物組成；所述鹼土金屬氫氧化物的用量為O~8份；所述鋰化合物的用量為O~O. 5份。
[0008]上述技術方案中，所述水泥為抗壓強度為52. 5MPa或42. 5MPa的早強型矽酸鹽或普通矽酸鹽水泥；優選為早強型矽酸鹽水泥。
[0009]上述技術方案中，所述砂的粒徑為O. I~4. 75mm，細度模數為2. 4~2. 8。
[0010]上述技術方案中，所述鹼土金屬的氫氧化物為氫氧化鈣。
[0011 ] 上述技術方案中，所述鋰化合物為碳酸鋰或氯化鋰。
[0012]優選的技術方案中，所述鋰化合物的用量為O. 3份；所述鹼土金屬氫氧化物的用量為4份。
[0013]本發明優選採用兩種以上的緩凝劑，形成配伍的水化調節作用，控制灌漿料的流動度損失。
[0014]本發明所用萘系減水劑、有機矽類粉體消泡劑、緩凝劑屬於現有技術，本領域技術人員可以根據產品自行選擇。
[0015]本發明中鋁酸鈣粉並非常用的以CA為主要礦物組成的鋁酸鹽水泥，而是以鋁礬土和石灰石為原料，經熔融法或燒結法燒成後研磨得到的一種以CA2為主要礦物組成的鋁酸鈣粉，該鋁酸鈣粉CA2含量為25%~40%、且CkJCk為I. 2~2. 0，按質量比，該鋁酸鈣粉中SiO2 ： Al2O3 ： CaO為（O~10): (50~55) : (28~33)。本領域技術人員按照設定的礦物組成，採用現有的水泥配料計算方法，經配料計算、生料製備、煅燒、熟料研磨等現有工序，都可方便製得。
[0016]本發明水泥基灌漿料具有高效剛性膨脹的原理是：現有的灌漿料膨脹劑，採用高鋁水泥或AEA膨脹劑、硫鋁酸鹽水泥或UEA膨脹劑等複合不同晶型石膏作為鈣礬石型剛性膨脹源，前者所含CA礦物在複合膠凝體系中水化速度快，大量鈣礬石在塑性階段生成，不產生膨脹，浪費了膨脹能，即使在高摻量下，灌漿料硬化後也只能產生很小的剛性膨脹；後者所含硫鋁酸鈣礦物則大量鈣礬石滯後生成，膨脹穩定期長，但24h內難以產生有效膨脹。而本發明採用的鋁酸鈣粉，其主要礦物CA2與矽酸鹽和無水石膏形成複合膠凝體系時，可以集中在灌漿料硬化初期迅速水化形成鈣礬石，膨脹能獲得高效利用，因此低摻量下即可獲得很高的膨脹率，同時，硬化後鈣礬石快速生成、且穩定期短，既降低了對溼養護的依賴，又有利於提高灌漿料早期強度，實現了高效化。
[0017]本發明的水泥基灌漿料具有高效塑性膨脹的原理是：偶氮二甲醯胺受熱時可連續分解釋放N2為主的氣體，在矽酸鹽水泥水化提供的鹼性條件下，其分解溫度可降低到室溫，而含鋰化合物具有催化作用，可大幅度提高其分解速度和分解效率，因此，複合膨脹劑中所含少量偶氮二甲醯胺，無需進行特殊處理，即可方便實現灌漿料的高效塑性膨脹。
[0018]本發明中，對於塑性膨脹，鹼金屬或者鹼土金屬氫氧化物提供了偶氮二甲醯胺分解所需的鹼性條件，與鋰化合物協同催化偶氮二甲醯胺的分解，提高偶氮二甲醯胺利用率；對於剛性膨脹，氫氧化物一方面加速鈣礬石的生成；另一方面，氫氧化物飽和條件下，可形成細小針狀鈣礬石包裹含鋁礦物表面，延緩其快速水化，同時細小針狀鈣礬石可提供更大的膨脹能。
[0019]同時，鋰化合物則具有加速含鋁礦物水化的作用。因此，灌漿料中的含鋰化合物、鹼金屬或者鹼土金屬氫氧化物既保證了高效的塑性膨脹，也可確保鈣礬石主要集中在灌漿料硬化期大量生成，獲得穩定期短的高效剛性膨脹，同時也因鈣礬石膨脹產生的緻密化作用，提高了灌漿料早期強度。
[0020]由於上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點：
(1)本發明用到的複合膨脹劑性能穩定、高效，具有優異的剛性膨脹以及塑性膨脹性能，用於水泥基無收縮灌漿料時，少量的添加量即可獲得高的膨脹率；
(2)本發明公開的灌漿料水泥後期乾燥收縮得到有效補償，避免開裂，提高了灌漿料的強度，並且穩定時間短，対溼養護依賴小；
(3 )本發明的製備方法簡單，原料來源廣泛，成本低，適合工業化生產。
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例以及對比例對本發明作進一步描述：
合成例I鋁酸鈣粉的製備
採用O. 68噸鋁礬土、O. 66噸石灰石、O. 26噸煤的生料配比，研磨獲得細度為0.08mm篩餘〈5%的生料，經迴轉窯1400 V煅燒後研磨至0.045mm篩餘〈20%，獲得化學組成Α120352· 67%、Ca032. 69%、Si029 . 02%,Fe2O31· 68%、Ti022 . 97%、MgOO. 74%、燒失量 0. 23% 的 I 噸鋁酸鈣粉，CA2含量32%、CA含量17. 3%, CA2/CA為I. 85。[0022]實施例無收縮灌漿料的製備
按照表1所示重量比將各組分一次加入乾粉混合機中，經充分均勻混合即可得到所述的水泥基無收縮灌漿料。
[0023]表1水泥基無收縮灌漿料重量組成
【權利要求】
1.一種水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於，它是由下列重量配比的原料均勻混合得到： 水泥350~400份 砂550~600份 減水劑4~6份 剛性膨脹劑20~40份 塑性膨脹劑O. I~O. 25份 消泡劑O. 3~O. 8份 緩凝劑O. 8~I. 6份 性能調節劑O~8份 所述砂為河砂或機制砂； 所述減水劑為萘系減水劑； 所述消泡劑為有機矽類粉體消泡劑； 所述緩凝劑為葡萄糖、葡萄糖酸鈉、酒石酸、酒石酸鹽、檸檬酸、檸檬酸鹽中的一種或多種； 所述剛性膨脹劑由鋁酸鈣粉與無水石膏組成； 所述鋁酸鈣粉 的礦物組成中CA2的質量含量為25%~40%，並且按質量比，Ck2ZCk在I.2~2. O之間，所述鋁酸鈣粉的用量為10~25份； 所述無水石膏細度為325~400目，用量為8~20份； 所述塑性膨脹劑為偶氮二甲醯胺； 所述性能調節劑由鹼土金屬的氫氧化物與鋰化合物組成；其中鹼土金屬的氫氧化物的用量為O~8份；鋰化合物的用量為O~O. 5份。
2.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述水泥為抗壓強度為52.5MPa或42. 5MPa的早強型矽酸鹽或普通矽酸鹽水泥。
3.根據權利要求2所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述水泥為抗壓強度為52.5MPa或42. 5MPa的早強型矽酸鹽水泥。
4.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述砂的粒徑為O.I~4.75mm,細度模數為2. 4~2. 8。
5.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述鹼土金屬的氫氧化物為氫氧化鈣。
6.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述鋰化合物為碳酸鋰或氯化鋰。
7.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述鋰化合物的用量為O.3 份。
8.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述鹼土金屬的氫氧化物的用量為4份。
9.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：所述鋁酸鈣粉細度為O.045mm 篩餘〈20%。
10.根據權利要求1所述的水泥基無收縮灌漿料，其特徵在於：按質量比，所述鋁酸鈣,
【文檔編號】C04B28/04GK103482926SQ201310391899
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月2日 優先權日:2013年9月2日
【發明者】張小偉, 陸春霞, 周筠曦, 王輝, 任衛華, 薛亮亮 申請人:蘇州科技學院, 蘇州方正工程技術開發檢測有限公司