本發(fā)明涉及灌漿材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料。
背景技術(shù)：
水泥基灌漿材料是由水泥為基本材料，加入適量的細(xì)骨料、少量的外加劑和其他材料組成的干混材料。水泥基灌漿材料加水拌合后具有大流動(dòng)度、早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹、不泌水等性能，且質(zhì)量可靠、成本低、工期短、使用方便。因此水泥基灌漿材料應(yīng)用范圍較廣，可用于鋼結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)灌漿，設(shè)備基礎(chǔ)的二次灌漿，軌道及鋼結(jié)構(gòu)安裝，地腳螺栓錨固，地鐵、隧道、地下工程逆打法施工縫嵌固，混凝土結(jié)構(gòu)改造和加固等。
隨著水泥等傳統(tǒng)材料的創(chuàng)新、各類新型外加劑的研發(fā)以及高強(qiáng)灌漿材料的深入研究，水泥基灌漿材料的各項(xiàng)性能尤其是強(qiáng)度也得到了顯著提高，以適應(yīng)各領(lǐng)域?qū)酀{材料更高的使用要求。
已公開專利cn102924019b公開了一種高強(qiáng)微膨脹灌漿材料及其制備方法，該高強(qiáng)微膨脹灌漿材料采用抗壓強(qiáng)度大于42.5mpa的硅酸鹽水泥和抗壓強(qiáng)度大于42.5mpa的硫鋁酸鹽水泥或高鋁水泥，硫鋁酸鈣類膨脹劑，石英砂、剛玉或鐵尾礦，有機(jī)硅類消泡劑，聚羧酸高效減水劑，甲酸鈣或碳酸鋰，葡萄糖酸鈉，甲基纖維素醚和羥丙基甲基纖維素醚或羥乙基甲基纖維素醚制備而成，其中，由于配方中采用了硫鋁酸鹽水泥或高鋁水泥，而硫鋁酸鹽水泥或高鋁水泥比硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥的水化熱大，因此在大體積灌漿時(shí)會(huì)導(dǎo)致灌漿料的水化熱急劇增大，使灌漿材料內(nèi)部溫度大大超過外部溫度，進(jìn)而引起較大的溫度應(yīng)力，使灌漿材料產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重影響灌漿材料的強(qiáng)度和其他性能。
已公開專利cn104496354a公開了一種水泥基灌漿材料及其制備方法，涉及兩種組成，組成一中各組分按質(zhì)量比為：水泥350～450、礫石300～400、中砂150～200、細(xì)砂50～100、填料20～70、膨脹劑40～50、減水劑6～10、助劑1～3、水13～20；組成二中各組分按質(zhì)量比為：水泥350～450、粗砂300～400、中砂150～200、細(xì)砂50～100、填料20～50、膨脹劑40～60、減水劑8～12、助劑1～5、水13～18。該發(fā)明提供的灌漿材料施工方便、成本低、各項(xiàng)性能優(yōu)良，但是28d抗壓強(qiáng)度尚未超過100mpa，無法適用于對強(qiáng)度要求較高的灌漿工程。
已公開專利cn101921086a公開了一種水泥基超高強(qiáng)無收縮灌漿材料，由水泥、石英砂、減水劑、膨脹劑、消泡劑、防沉劑、鋼纖維、緩凝劑、保水劑組成，各組分按質(zhì)量比為：水泥100、膨脹劑5～10、石英砂50～100、減水劑0.5～2.5、消泡劑0.3～1.0、保水劑0.1～0.3。該發(fā)明提供的灌漿材料具有較高的強(qiáng)度，28d抗壓強(qiáng)度可達(dá)到120mpa，但是該灌漿材料采用了鋼纖維，會(huì)導(dǎo)致原材料的成本較高且存在鋼纖維難以均勻分散的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種流動(dòng)性好、微膨脹、不泌水，28d抗壓強(qiáng)度超過120mpa且成本適中、施工方便的水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料。
為此，本發(fā)明技術(shù)方案如下：
一種水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料，包括以重量份計(jì)的400～500份水泥、100～150份活性摻合料、400～500份剛玉、1.5～4.0份減水劑、0.05～0.5份增稠劑、0.1～0.3份緩凝劑、0.1～1.0份塑性膨脹劑、0.1～0.5份消泡劑和100～130份水。
其中，所述水泥采用強(qiáng)度等級為52.5mpa的i型或ii型硅酸鹽水泥。
所述活性摻合料為無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物，四者重量比為1:(1～3):(1～1.5):(1～3)；所述活性摻合料用于該灌漿材料中能夠有效防止體系收縮，提高早期強(qiáng)度，降低體系粘度，填充水泥顆粒空隙。
所述剛玉的粒度為20～70目；其作為灌漿材料中的骨料，提升材料硬度，具體選用20～70目的粒度可以有效減少大顆粒可能引起的沉降分層。
該水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料的最優(yōu)選地配方為：以重量份計(jì)的450份水泥、125份活性摻合料、440份剛玉、3.0份減水劑、0.26份增稠劑、0.1份緩凝劑、1.0份塑性膨脹劑、0.4份消泡劑和122份水。
優(yōu)選，所述減水劑為聚羧酸減水劑。
優(yōu)選，所述增稠劑為甲基纖維素或溫輪膠。
優(yōu)選，所述緩凝劑為葡萄糖酸鈉或檸檬酸鈉。
優(yōu)選，所述塑性膨脹劑為碳酸鹽類膨脹劑。
優(yōu)選，所述消泡劑為有機(jī)硅類消泡劑，具體可選用聚二甲基硅氧烷、氟硅氧烷或乙二醇硅氧烷。
該水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料成本低，施工方法簡單，其具體制備方法為：
1)將按比例稱量的減水劑、增稠劑、緩凝劑、塑性膨脹劑和消泡劑預(yù)先混合形成混合均勻的粉狀外加劑；
2)依次向水中加入按比例稱量的水泥、活性摻合料、粉狀外加劑，混拌5min后加入粒度為20～70目剛玉顆粒，繼續(xù)混拌10min至各組分完全混合即可。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，該水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料采用硅酸鹽水泥、活性摻合料、剛玉以及多種外加劑制備而成，可以避免因采用高鋁水泥而產(chǎn)生大量水化熱，適用于大體積灌漿工程；同時(shí)本發(fā)明所述的水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料具有優(yōu)良的性能，不泌水、微膨脹、強(qiáng)度高，28d抗壓強(qiáng)度可超過120mpa，可用于對強(qiáng)度要求高的灌漿工程；此外，本發(fā)明所述的水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料成本適中、生產(chǎn)簡單、施工方便、性能穩(wěn)定。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但下述實(shí)施例絕非對本發(fā)明有任何限制。
實(shí)施例1
一種水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料采用以下重量份的組分制備而成：
強(qiáng)度等級為52.5mpa的ii型硅酸鹽水泥：450份；
活性摻合料：125份；
20～70目的剛玉顆粒：440份；
聚羧酸減水劑：3.0份；
甲基纖維素：0.26份；
葡萄糖酸鈉：0.1份；
碳酸鹽類膨脹劑：1.0份；
聚二甲基硅氧烷：0.4份；
水：122份。
其中，活性摻合料選用重量比為1:3:1:2.5的無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物。
實(shí)施例2
強(qiáng)度等級52.5mpa的i型硅酸鹽水泥：400份；
活性摻合料：125份；
20～70目的剛玉顆粒：440份；
聚羧酸減水劑：3.0份；
甲基纖維素：0.26份；
葡萄糖酸鈉：0.1份；
碳酸鹽類膨脹劑：1.0份；
聚二甲基硅氧烷：0.4份；
水：122份。
其中，活性摻合料選用重量比為1:3:1:2.5的無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物甲基纖維素。
實(shí)施例3
強(qiáng)度等級52.5mpa的ii型硅酸鹽水泥：500份；
活性摻合料：125份；
20～70目的剛玉顆粒：440份；
聚羧酸減水劑：3.0份；
甲基纖維素：0.26份；
葡萄糖酸鈉：0.1份；
碳酸鹽類膨脹劑：1.0份；
聚二甲基硅氧烷。：0.4份；
水：122份。
其中，活性摻合料選用重量比選用1:3:1:2的無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物。
實(shí)施例4
強(qiáng)度等級52.5mpa的ii型硅酸鹽水泥：450份；
活性摻合料：100份；
20～70目的剛玉顆粒：440份；
聚羧酸減水劑：3.0份；
溫輪膠：0.26份；
葡萄糖酸鈉：0.1份；
碳酸鹽類膨脹劑：1.0份；
聚二甲基硅氧烷：0.4份；
水：122份。
其中，活性摻合料選用重量比選用1:2.5:1.5:3的無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物。
實(shí)施例5
強(qiáng)度等級52.5mpa的ii型硅酸鹽水泥：450份；
活性摻合料：150份；
20～70目的剛玉顆粒：440份；
聚羧酸減水劑：3.0份；
溫輪膠：0.26份；
葡萄糖酸鈉：0.1份；
碳酸鹽類膨脹劑：1.0份；
聚二甲基硅氧烷：0.4份；
水：122份。
其中，活性摻合料選用重量比選用1:2:1.5:3的無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物。
實(shí)施例6
強(qiáng)度等級52.5mpa的ii型硅酸鹽水泥：450份；
活性摻合料：125份；
20～70目的剛玉顆粒：400份；
聚羧酸減水劑：3.0份；
甲基纖維素：0.26份；
檸檬酸鈉：0.1份；
碳酸鹽類膨脹劑：1.0份；
聚二甲基硅氧烷：0.4份；
水：122份。
其中，活性摻合料選用重量比選用1:2:1:2的無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物。
實(shí)施例7
強(qiáng)度等級52.5mpa的ii型硅酸鹽水泥：450份；
活性摻合料：125份；
20～70目的剛玉顆粒：500份；
聚羧酸減水劑：3.0份；
溫輪膠：0.26份；
檸檬酸鈉：0.1份；
碳酸鹽類膨脹劑：1.0份；
聚二甲基硅氧烷：0.4份；
水：122份。
其中，活性摻合料選用重量比選用1:2:1:2的無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細(xì)粉煤灰的混合物。
上述實(shí)施例1～7中實(shí)際使用的各組分均購自市售現(xiàn)有產(chǎn)品；其中，聚羧酸減水劑和碳酸鹽類膨脹劑均可選用任意一種普遍應(yīng)用于水泥混凝土工程中的現(xiàn)有市售產(chǎn)品。
性能測試：
按上述實(shí)施例1～7給出的配方對各組分進(jìn)行稱量后按下述方法制備成相應(yīng)的水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料成品。具體制備方法為：將按比例稱量的減水劑、增稠劑、緩凝劑、塑性膨脹劑和消泡劑預(yù)先混合形成混合均勻的粉狀外加劑；然后依次向水中加入按比例稱量的水泥、活性摻合料、粉狀外加劑，混拌5min后加入粒度為20～70目剛玉顆粒，繼續(xù)混拌10min至各組分完全混合，即得到水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料成品。
對實(shí)施例1～7制備的水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料成品分別參照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度、豎向膨脹率和泌水率的性能測試。測試結(jié)果見表1.
按gb/t50448-2008測試水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料的流動(dòng)度。
按gb/t17671-1999測試水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料的抗壓強(qiáng)度。
按gb50119-2003測試水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料的豎向膨脹率。
按gb/t50080-2016測試水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料的泌水率。
表1：
從上表1中可以看出，采用實(shí)施例1～7制備的水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料的初始流動(dòng)度≥305mm，30min后的流動(dòng)度≥287mm；1d抗壓強(qiáng)度≥30mpa，3d抗壓強(qiáng)度≥72mpa，28d抗壓強(qiáng)度≥122mpa，強(qiáng)度高，遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的抗壓強(qiáng)度，滿足對強(qiáng)度要求高的灌漿工程；3h豎向膨脹率≥0.2，24h豎向膨脹率與3h差值在0.16～0.20之間；泌水率為0；且通過實(shí)驗(yàn)證明，該水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料產(chǎn)品對鋼筋無銹蝕作用。
此外，通過以上實(shí)施例1～7的性能比較并結(jié)合試驗(yàn)效果，實(shí)施例1給出的配方為該水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料的最佳配方。
另外，由于該水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料避免因采用高鋁水泥作為主劑，避免灌漿過程中產(chǎn)生的大量水化熱引起較大的溫度應(yīng)力，致使灌漿材料產(chǎn)生裂縫，因此，該水泥基高強(qiáng)微膨脹灌漿材料不僅適用于普通灌漿工程，而且非常適用于大體積的對強(qiáng)度要求高的灌漿工程。