CN104276803B - 一种无收缩高强灌注砂浆材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于灌注材料研究应用领域，为了解决目前现有灌浆材料存在拌合物可施工时间短、拌合物和易性不稳定、体积稳定性差等缺点，提供了一种无收缩高强灌注砂浆材料及其制备方法。由硅酸盐水泥、高铝水泥、二水石膏、缓凝剂和聚羧酸高效减水剂等按一定比例制备而成。本发明改善灌注砂浆材料的施工性能、保证灌注砂浆拌合物性能稳定，使其具有良好的可调节施工性能和微膨胀性能及优异的抗开裂性能。动态调整材料拌合物的施工性能，拓展产品的应用使用领域，在传统机械设备安装加固修补工程的基础上，可应用于混凝土结构改造、加固及预应力孔道灌浆、封锚、道路抢修、隧道堵漏等领域。
Description
技术领域
本发明属于灌注材料研究应用领域，具体涉及一种无收缩高强灌注砂浆材料及其制备方法。
背景技术
灌注砂浆浆料是以无机或者有机胶凝材料为基材集料，与特定级配的细骨料、超塑化剂复合而成，应用领域主要为机械设备安装、结构加固、快速修复补强，特殊工况应用施工等领域，具有非常高的小时强度、后期强度高，不收缩，2小时即可获得20-40Mpa的抗压强度，抗折强度高。28d抗压强度最高可达100Mpa以上，同时具有大流动性、自密实、不需振捣，抹压，施工速度快等性能优点，目前使用的灌浆材料存在拌合物和易性不稳定、体积稳定性较差等缺点，影响施工质量和灌注质量。因此改善灌注砂浆材料的施工性能、保证灌注砂浆拌合物性能稳定，使其具有良好的可调节施工性能和微膨胀性能及优异的抗开裂及高强性能，是目前灌浆材料需要解决的问题。
发明内容
本发明为了解决目前现有灌浆材料存在拌合物可施工时间短、拌合物和易性不稳定、体积稳定性差等缺点，提供了一种无收缩高强灌注砂浆材料及其制备方法。
本发明是由如下技术方案实现的：一种无收缩高强灌注砂浆材料，原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：硅酸盐水泥：12-20%；高铝水泥70-80%；二水石膏5-10%；缓凝剂0.2-0.5%；聚羧酸高效减水剂0.8-1.5%；聚丙烯纤维0.05-0.08%；其中所述的缓凝剂为硼酸与葡萄糖酸钠1：0.8-1的比例复合；缓凝剂、减水剂和聚丙烯纤维以胶凝材料质量百分比计，骨料采用级配石英砂进行配置。所述聚丙烯纤维规格：长为4-6mm，直径为0.06-0.08mm。所述胶凝材料指硅酸盐水泥、高铝水泥和二水石膏的质量总和。
一种制备无收缩高强灌注砂浆材料的方法，具体步骤如下：
根据（1）原料以及器具的准备：制备前将原料以及所用器具在温度23±2℃，相对湿度50%～90%下放置≥24h；（2）按质量分数分别称取各原料，倒入行星式可调速搅拌机，按水料比为0.09-0.19加水，开始250r/min慢速搅拌后匀速加水，加入总水量的90%后再250r/min慢速搅拌90s，然后500r/min快速搅拌60s后加入剩余水，最后250r/min慢速搅拌1min，搅拌均匀即得无收缩高强灌注砂浆材料。
根据材料比例对砂浆性能指标的对应关系，采用三元相图方法，以砂浆性能指标要求和对应对材料组分比例确定三元胶凝材料最佳比例，硅酸盐水泥含量12~20%，高铝水泥60~80%，二水石膏5~10%，辅助采用聚羧酸高效减水剂和缓凝剂，缓凝剂采用硼酸+葡萄糖酸钠复合，复合比例为1：0.8-1，掺量0.2-0.5%动态调整，改善浆体黏度、流动度经时损失和对浆体凝结时间可调可控，有效控制初始流动度与凝结时间，满足不同应用领域施工性能要求。
本发明增加高分子聚合物为增韧剂，采用合理级分的石英砂作为高强度骨料，辅以高流态、微膨胀、防离析、抗裂化等外加剂，改善灌注砂浆材料的施工性能、保证灌注砂浆拌合物性能稳定。根据应用领域不同，拌合物的施工性能要求不同，采用二元回归、三元相图法对材料组分配比调整，拓展产品的应用使用领域，使其具有适应于抢修、轨道填充、支座灌浆，尤其是适合高速铁路桥梁支座或轨道填充等。
与现有技术相比，本发明改善灌注砂浆材料的施工性能、保证灌注砂浆拌合物性能稳定，使其具有良好的可调节施工性能和微膨胀性能及优异的抗开裂性能。动态调整材料拌合物的施工性能，拓展产品的应用使用领域，在传统机械设备安装加固修补工程的基础上，可应用于混凝土结构改造、加固及预应力孔道灌浆、封锚、道路抢修、隧道堵漏等领域。
具体实施方式
实施例1：一种无收缩高强灌注砂浆材料，原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：硅酸盐水泥：12%；高铝水泥80%；二水石膏8%；聚羧酸高效减水剂、缓凝剂和聚丙烯纤维按胶凝材料质量比为：缓凝剂0.5%；聚羧酸高效减水剂1%；聚丙烯纤维0.08%；其中所述的缓凝剂为硼酸与葡萄糖酸钠1：1的比例复合。所述聚丙烯纤维规格：长为4-6mm，直径为0.06-0.08mm。
一种制备无收缩高强灌注砂浆材料的方法，具体步骤如下：（1）原料以及器具的准备：制备前将原料以及所用器具在温度23±2℃，相对湿度50%～90%下放置≥24h；（2）按质量分数分别称取各原料，倒入行星式可调速搅拌机，按水料比为0.09-0.19加水，开始250r/min慢速搅拌后匀速加水，加入总水量90%后慢速搅拌90s，然后再快速500r/min搅拌60s后加入剩余水，最后慢速250r/min搅拌1min，搅拌均匀即得无收缩高强灌注砂浆材料。
制备好的无收缩高强灌注砂浆材料，凝结时间试验按GB/T 50080-2002中第4节的规定进行；流动度试验按JC/T 986-2005中的规定进行；泌水率试验按GB/T 50080-2002中5.1的规定进行；抗压强度和抗折强度按照GB/T 17671-1999；水泥胶砂强度检验用ISO法进行：将拌合好的砂浆材料倒入试模，不振动，2h抗压强度试件应在试验前2min内拆模，拆模后应立即按规定进行强度试验；弹性模量按照JGJ 70-90建筑砂浆基本性能试验方法第八章静力受压弹性模量试验方法进行；膨胀率参照JC/T 453-1992自应力水泥物理检验方法中自由膨胀率试验方法进行：砂浆膨胀率测试试件脱模和养护规定：砂浆搅拌成型在标准条下养护24h±1h后拆模，迅速测试其初始长度，然后养护至28d测其长度；收缩率参照JC/T453-1992自应力水泥物理检验方法中自由膨胀率试验方法进行，硬化体试件在标准条件下养护24h±1h后拆模，迅速测试其初始长度，然后至于标准干缩室进行养护。
掺加规格为L=4-6mm，d=0.06-0.08mm的聚丙烯纤维0.05-0.08%，改善拌合物离析和泌水，使骨料均匀分布，形成具有保水性能良好的均匀整体，降低温度裂缝和长期收缩裂缝，阻止水泥基体原有缺陷（微裂缝）的扩展并有效延缓新裂缝的出现，使浆体硬化后具有良好的抗裂性能。该材料适合用于混凝土结构改造。
根据施工工艺方法不同，对采用直接灌注和采用压注工艺方式施工进行胶砂比、骨料级配、流动度进行动态调整，选取4种人工级配石英砂作为填充骨料级配对应胶砂比针对配比应用如表1：
应用规范：《水泥胶砂强度检验方法》（ISO法) GB/T 17671-1999；《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2002；《自应力水泥物理检验方法》JC/T 453-1992；《行星式水泥胶砂搅拌机》JC/T 681-2005；《水泥基灌浆材料》JC/T 986-2005；《混凝土拌合用水标准》JGJ 63-1989；《建筑砂浆基本性能试验方法》JGJ 70-90。
实施例2：一种无收缩高强灌注砂浆材料，原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：硅酸盐水泥14%，高铝水泥78%，石膏8%，聚羧酸高效减水剂、缓凝剂和聚丙烯纤维以胶材质量为基数计算为：聚羧酸高效减水剂1%，缓凝剂0.5%，聚丙烯纤维0.08%；其中所述的缓凝剂为硼酸与葡萄糖酸钠1：0.8的比例复合。所述聚丙烯纤维规格：长为4-6mm，直径为0.06-0.08mm。制备方法以及应用规范同实施例1所述制备方法和应用规范。
所制备的无收缩高强灌注砂浆材料基本性能检测指标为表2，结果可以得出：改善了灌注砂浆材料的施工性能、保证灌注砂浆拌合物性能稳定，使其具有良好的可调节施工性能和微膨胀性能及优异的抗开裂性能。动态调整材料拌合物的施工性能，拓展产品的应用使用领域，在传统机械设备安装加固修补工程的基础上，可应用于混凝土结构改造、加固及预应力孔道灌浆。
表2：基本性能指标
实施例3：一种无收缩高强灌注砂浆材料，原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：硅酸盐水泥：20%；高铝水泥70%；二水石膏10%；聚羧酸高效减水剂、缓凝剂和聚丙烯纤维按胶材质量比为：缓凝剂0.2%；聚羧酸高效减水剂1%，聚丙烯纤维0.05%；其中所述的缓凝剂为硼酸与葡萄糖酸钠1：0.8的比例复合。所述聚丙烯纤维规格：长为4-6mm，直径为0.06-0.08mm。制备方法以及应用规范同实施例1所述制备方法和应用规范。该材料适合用于道路抢修、隧道堵漏。
实施例4：一种无收缩高强灌注砂浆材料，原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：硅酸盐水泥：18%；高铝水泥77%；二水石膏5%；聚羧酸高效减水剂、缓凝剂和聚丙烯纤维按胶材质量比为：缓凝剂0.35%；聚羧酸高效减水剂0.8%；聚丙烯纤维0.05%；其中所述的缓凝剂为硼酸与葡萄糖酸钠1：0.9比例复合。所述聚丙烯纤维规格：长为4-6mm，直径为0.06-0.08mm。制备方法以及应用规范同实施例1所述制备方法和应用规范。该材料适合用于高速铁路桥梁支座或轨道填充。
实施例5：一种无收缩高强灌注砂浆材料，原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：硅酸盐水泥：20%；高铝水泥70%；二水石膏10%；聚羧酸高效减水剂、缓凝剂和聚丙烯纤维按胶材质量比为：缓凝剂0.43%；聚羧酸高效减水剂1.5%；聚丙烯纤维0.07%；其中所述的缓凝剂为硼酸与葡萄糖酸钠1：0.8的比例复合。所述聚丙烯纤维规格：长为4-6mm，直径为0.06-0.08mm。制备方法以及应用规范同实施例1所述制备方法和应用规范。该材料适合用于基础灌注、封锚等。
Claims (3)
1.一种无收缩高强灌注砂浆材料，其特征在于：原料组分及各组分占原料总量的质量百分比如下：硅酸盐水泥：12-20%；高铝水泥70-80%；二水石膏5-10%；缓凝剂0.2-0.5%；聚羧酸高效减水剂0.8-1.5%；聚丙烯纤维0.05-0.08%；其中所述的缓凝剂为硼酸与葡萄糖酸钠1：0.8-1的比例复合；缓凝剂、减水剂和聚丙烯纤维以胶凝材料质量百分比计，骨料采用级配石英砂进行配置，选取4种人工级配石英砂作为填充骨料，具体的细度模数、粒径范围、胶砂比、流动度以及适用工艺如下表所示，
。
2.根据权利要求1所述的一种无收缩高强灌注砂浆材料，其特征在于：所述聚丙烯纤维规格：长为4-6mm，直径为0.06-0.08mm。
3.一种制备权利要求1所述的无收缩高强灌注砂浆材料的方法，其特征在于具体步骤如下：（1）原料以及器具的准备：制备前将原料以及所用器具在温度23±2℃，相对湿度50%～90%下放置≥24h；（2）按质量分数分别称取各原料，倒入行星式可调速搅拌机，按照水与原料比为0.09-0.19加水，开始250r/min慢速搅拌后匀速加水，加入总水量的90%后再250r/min慢速搅拌90s，然后500 r/min快速搅拌60s后加入剩余水，最后250r/min慢速搅拌1min，搅拌均匀即得无收缩高强灌注砂浆材料。
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