CN103435301B

CN103435301B - 一种高流态微膨胀后张预应力孔道压浆剂及制备方法

Info

Publication number: CN103435301B
Application number: CN201310359395.XA
Authority: CN
Inventors: 张绪清; 柯凯; 陈学兵; 蒋禹; 刘翠枝
Original assignee: WUHAN GREEN CONSTRUCTION CHEMICALS CO Ltd
Current assignee: Wuhan Pintai New Building Materials Co ltd
Priority date: 2013-08-16
Filing date: 2013-08-16
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2033-08-16
Also published as: CN103435301A

Abstract

本发明提供了一种高流态微膨胀性公路桥涵后张孔道压浆剂及其制备方法，该压浆剂是由超细矿物掺合料、膨胀剂、聚羧酸减水剂粉剂、塑性膨胀剂、防沉剂、可再分散胶粉、缓凝剂、消泡剂、及引气剂组成，掺加该压浆剂后能实现压浆料的“低水胶比(0.26～0.28)、高流动度(初始流动度不大于17s)、零泌水(24h自由泌水率为0%)、早膨胀(3h自由膨胀率：0～2%)”的目标。在低温下，浆层不分层不泌水，微膨胀，充盈度和体积稳定性好，以达到全面提高后张预应力孔道压浆的质量可靠性和耐久性。本发明后张法预应力混凝土孔道压浆剂完全满足公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-2011)的要求。

Description

一种高流态微膨胀后张预应力孔道压浆剂及制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术应用领域，具体涉及一种后张预应力孔道压浆剂及制备方法，主要适用于铁路、高速公路、预制桥梁和核电站等大型工程后张预应力混凝土梁专用孔道的灌浇，或混凝土工程各种结构的缝隙填补，密封。

背景技术

2011年前，铁路局和公路局遵照的标准为TB/T3192-2008《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》、JTJ041-2000《公路桥涵施工技术规范》、及TB10203-2002《铁路桥涵施工规范》。相比较国外同类产品，国内的新拌浆体流态效应较差，保塑时间偏短，伴有微型气泡，且浆体易泌水收缩产生孔隙、压浆不密实、不饱满，孔隙中滞留或渗入水分、预应力孔道内压注水泥浆与预应力钢筋无法协同工作，预应力钢筋得不到水泥浆体的防锈保护，致使桥梁承载力下降。随着十二五规划的展开，基础建设进入了一个迅猛发展的时期，压浆料质量必须保证其与混凝土构件之间的有效传递，使后张预应力与整体结构良好连接成一体的关键材料，要求具有以下特征：(1)较好的流动度；(2)泌水率低，不离析，无沉降；(3)具有合适的膨胀度；(4)适宜的凝结时间；(5)具有一定的抗折抗压强度。为此，2011年8月交通运输部提出JTG/TF50-2011《公路桥涵施工技术规范》，规范中对压浆材料提出更高的要求，具体可见表1。因此传统的压浆剂与现场的水泥适应性不佳，且很难达到新标准要求。

表1孔道压浆料、压浆剂、浆液检验项目与质量要求

现有技术中，专利CN102584101A公开了一种公路桥涵后张预应力混凝土梁专用压浆剂及其制备方法，它是由减水剂、塑性膨胀剂、膨胀剂、流变助剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂、超细活性矿物掺合料等组分构成，掺加该压浆剂后能实现压浆料的“低水胶比(0.26～0.28)、高流动度(初始流动度不大于17s)、零泌水(24h自由泌水率为0%)、早膨胀(3h自由膨胀率0～2%)”的目标，以达到全面提高后张预应力孔道压浆的质量可靠性和耐久性，从根本上解决孔道压浆中存在压浆不饱满、不密实等问题，真正延长预应力混凝土结构桥梁使用寿命的目的，实现了压浆料性能质的飞跃。

专利CN102603238A提供了一种后张法预应力混凝土梁孔道压浆料，施工现场只需按比例与水搅拌均匀后即可用于孔道压浆。本发明的孔道压浆料包括胶凝材料、塑化剂、膨胀剂、保水剂、稳定剂、缓凝剂、钢筋阻锈剂和早强剂。本发明的孔道压浆料优点在于：水胶比小(0.26～0.32)，流动性好10～22s，早期强度高(3小时可达20MPa)，浆料不分层不泌水，微膨胀，充盈度和体积稳定性好，现场施工方便，特别适用于冬季施工及需在较短时间内完成的工程。

专利CN102531502A公开了一种后张法预应力混凝土孔道压浆剂及制备方法、压浆材料。所述压浆剂的重量百分比组成为：矿物掺合料65～85%、减水剂2～10%、膨胀剂3～20%、防沉剂0.2～0.6%、消泡剂0.4～1.5%、缓凝剂0.1～5%、阻锈剂0.1～5%，并且所述膨胀剂的含碱量小于0.5%、氯离子含量小于0.03%。将压浆剂掺入水泥和水，搅拌均匀即制得压浆材料。本发明所述的后张法预应力混凝土孔道压浆剂具有水胶比低，流动性好，不泌水，不分层，微膨胀，泵送性好，配方调整自由度大，操作简单的特点。尤其是本发明后张法预应力混凝土孔道压浆剂完全满足公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-2011)的要求，特别适用于公路桥涵的孔道压浆。

发明内容

本发明的目的是提供了一种高流态微膨胀性公路桥涵后张孔道压浆剂及制备方法，压浆剂掺量为8～12%，水胶比控制在0.26～0.28，初始流动度小于17s的高流动度，1h后流动度小于25s，3h自由膨胀率0～2%，24h自由泌水率为0%，0.36MPa的压力泌水率小于2.0%的性能要求。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高流态微膨胀性公路桥涵后张孔道压浆剂，其各组分的重量百分比为：

上述超细矿物掺合料为硅灰粉、沸石粉、石粉、矿粉、粉煤灰和硅酸盐水泥中的一种或几种复配而成，其细度指标为：比表面积≥500m²/kg。

上述膨胀剂为硫铝水泥熟料、高铝水泥熟料、煅烧高岭士、地开石、UEA膨胀剂、AUA膨胀剂、HEA膨胀剂、及CSA膨胀剂中的一种或几种复配而成。

上述聚羧酸减水剂粉剂为酯类GQ缓凝型聚羧酸减水剂粉剂、醚类010-3保塑型聚羧酸减水剂粉剂、及醚类GC早强型聚羧酸减水剂粉剂中的一种或几种复配而成，上述聚羧酸减水剂粉剂的细度指标为：细度(0.315mm筛余)≤12%。

上述塑性膨胀剂为对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环已基-2-苯并噻唑次磺酰胺、硬酯酸酯、生石灰、及有机膨润土的复合物。本发明中采用的是唐山北极熊的CSA塑性膨胀剂、中国建筑科学院的ZYG-S塑性膨胀剂、及北京荣泰兴科技的EEA-101塑性膨胀剂中的一种或几种。

上述防沉剂是一种流变控制剂，促使浆体具有触变性，具体为有机膨润土、蓖麻油衍生物、气相二氧化硅、改性氢化蓖麻油、聚酰胺蜡、及聚丙酰胺中的一种或几种匹配而成。

上述可再分散性胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉（Vac/E）、乙烯与氯乙烯及月硅酸乙烯酯三元共聚胶粉（E/Vc/VL）、醋酸乙烯酯与乙烯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉（Vac/E/VeoVa）、醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯酯共聚胶粉（Vac/VeoVa）、丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉（A/S）、醋酸乙烯酯与丙烯酸酯及高级脂肪酸乙烯酯三元共聚胶粉（Vac/A/VeoVa）、醋酸乙烯酯均聚胶粉（PVac）、及苯乙烯与丁二烯共聚胶粉（SBR）中的一种或几种。

上述缓凝剂为多羟基化合物、羟基羧酸及其衍生物、高糖木质素磺酸盐、正/偏磷酸盐类、及硼砂/酸中的一种或几种匹配而成。

上述消泡剂由聚硅氧烷、特种乳化剂、高活性聚醚消泡剂经特殊工艺聚合而成，具体为有机硅化合物，有机氟化物，及二硬脂酸酰乙二胺中的一种或几种匹配而成。

上述引气剂为松香树脂类、烷基苯磺酸盐类、及脂肪醇磺酸盐类中的一种或几种匹配而成。

一种制备高流态微膨胀公路桥涵后张预应力孔道压浆剂的方法，包括如下步骤：

(1)采用逐步稀释法先将聚羧酸减水剂粉剂、塑性膨胀剂、防沉剂、可再分散性胶粉、缓凝剂、消泡剂和引气剂（以上组分为组分含量较小的原料）投入小型胶体粉磨机中；

(2)再加入质量为步骤（1）所述所有组分的总质量的1～2倍的超细矿物掺合料或膨胀剂，粉磨5～10分钟，过筛，控制粒度小于60μm；

(3)最后投入大型混合机与剩余其他原料（扣除之前部分混料的）进行混合，混合15～30分钟，即得到所述压浆料。

本发明的有益效果：

1．基于颗粒级配理论设计，通过采用不同颗粒级配的超细矿物掺合料，按照一定比例搭配起来，使颗粒之间的空隙由不同粒径的颗粒填充，以达到较高的堆积效率，从而得到工作性能较好的连续微级配的粉料。此级配优化设计可增大混凝土流动性，减小减水剂和缓凝剂的使用，从而减少减水剂用量较大时导致离析分层的几率；还可提高砂浆抗压、抗折强度，使砂浆的体积稳定性得到保证，成本更为经济化。

2．本发明中聚羧酸粉剂采用三种大单体MPEG\APEG\TPEG利用不同的工艺合成后喷雾干燥而成，分别为适应型、保塑型、减水型三种聚羧酸干粉剂品种，根据不同的工程环境要求，对上述三种品种聚羧酸干粉剂采用复配工艺，复配后粉剂具有适应性强、减水率高、保塑性好的特点。

3．本发明所述的高流态微膨胀后张孔道压浆剂及制备方法，对使用环境没有限定，除满足高流动性状态下，仍能满足不泌水、不沉降、微膨胀的效果，产品性能完全满足公路桥涵施工技术规范(JTG/TF50-2011)要求。

具体实施方式

以下结合附表和实施例进一步对本发明进行说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

实施例1

一种高减水型高流态微膨胀公路桥涵后张预应力孔道压浆剂，适用于高标号水泥中使用，通过掺量10～12%范围上调整，不改变内部小料变化，即可满足不同工程需求，其组分按重量百分比为：

S95矿粉：13%；

硅微粉：27%

AUA膨胀剂：52.5%；

GC聚羧酸减水剂粉剂：1.8%；

GQ聚羧酸减水剂粉剂：0.5%；

CSA塑性膨胀剂：2.0%；

有机膨润土：1.8%；

醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉：1.1%；

葡萄糖酸钠：0.2%；

有机硅消泡剂：0.06%；

松香树脂类引气剂：0.04%。

其中S95矿粉的比表面积为497m²/kg。，硅微粉的比表面积为932m²/kg。

(1)采用逐步稀释法先将聚羧酸减水剂粉剂、塑性膨胀剂、防沉剂、增稠剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂、引气剂（以上为组分含量较小的原料）投入小型胶体粉磨机中；(2)再加入质量1倍于上述组分含量较小原料总质量的超细矿物掺合料，粉磨5分钟，过筛，控制粒度小于60μm；(3)再投入大型混合机与剩余原料（扣除之前部分混料的）进行混合，混合15分钟，即得到所述压浆料。

按照《公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011))对实施例1、2、3、4结果进行检测，水泥为华新水泥厂生产P.O42.5水泥，压浆剂掺量为取代水泥用量的10%，水胶比0.28。结果如表2所示：

表2产品性能参数

实施例2

一种功能适应型高流态微膨胀公路桥涵后张预应力孔道压浆剂，针对现场施工水泥品种更换频繁，在仅调整压降剂掺量下，可保证压浆剂各项相关指标参数，其组分按重量百分比为：

石粉：20%；

硅微粉：15%

S75矿粉：10%

CSA膨胀剂：47%；

GC聚羧酸减水剂粉剂：0.5%；

GQ聚羧酸减水剂粉剂：2.0%

CSA塑性膨胀剂：2.0%；

蓖麻油衍生物：2.0%；

丙烯酸酯与苯乙烯共聚胶粉：1.2%；

三聚磷酸钠：0.2%；

二硬脂酸酰乙二胺消泡剂：0.08%；

松香树脂类引气剂：0.02%。

其中石粉的比表面积为421m²/kg，硅微粉的比表面积为932m²/kg，S75矿粉的比表面积为426421m²/kg。

一种制备高流态微膨胀公路桥涵后张法预应力孔道压浆剂的方法：(1)采用逐步稀释法先将聚羧酸减水剂粉剂、塑性膨胀剂、防沉剂、增稠剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂、引气剂（以上为组分含量较小的原料）投入小型胶体粉磨机中；(2)再加入质量1.5倍于上述组分含量较小原料总质量的超细矿物掺合料，粉磨8分钟，过筛，控制粒度小于60μm；(3)再投入大型混合机与剩余原料（扣除之前部分混料的）进行混合，混合25分钟，即得到所述压浆料。

按照《公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011》对实施例2结果进行检测，水泥为海螺水泥，压浆剂掺量为取代水泥用量的11%，水胶比0.28，结果如表2所示。

实施例3

一种超保塑型高流态微膨胀公路桥涵后张预应力孔道压浆剂，针对矿渣型等水泥易泌水，水化速度比较慢的特点，从减水剂使用品种和内部成分进行调整，使其满足相关标准指标，其组分按重量百分比为：

硅微粉：45%；

HEA膨胀剂：47%；

010聚羧酸减水剂粉剂：1.8%；

GQ聚羧酸减水剂粉剂：0.5%

ZYG-S塑性膨胀剂：2.5%；

有机膨润土：1.6%；

聚丙烯酰胺：0.5%；

苯乙烯与丁二烯共聚胶粉：0.8%；

柠檬酸：0.15%；

有机氟化物消泡剂：0.05%；

烷基苯磺酸盐类引气剂：0.1%。

其中硅微粉的比表面积为932m²/kg。

一种制备高流态微膨胀公路桥涵后张法预应力孔道压浆剂的方法：(1)采用逐步稀释法先将聚羧酸减水剂粉剂、塑性膨胀剂、防沉剂、增稠剂、保水剂、缓凝剂、消泡剂、引气剂（以上为组分含量较小的原料）投入小型胶体粉磨机中；(2)再加入质量2倍于上述组分含量较小原料总质量的膨胀剂，粉磨10分钟，过筛，控制粒度小于60μm；(3)再投入大型混合机与剩余原料（扣除之前部分混料的）进行混合，混合30分钟，即得到所述压浆料。

按照《公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011》对实施例3结果进行检测，水泥为华新水泥，压浆剂掺量为取代水泥用量的9%，水胶比0.28，结果如表2所示。

实施例4

一种低成本高流态微膨胀公路桥涵后张预应力孔道压浆剂，针对某些地方水泥适应性较好，本身强度较高，可从压降剂材料组分设计上考虑，采用某些对流动性有辅助作用的矿物掺合料，使其满足相关标准指标，其组分按重量百分比为：

沸石粉：33%；

粉煤灰：10%

HEA膨胀剂：50%；

010聚羧酸减水剂粉剂：1.0%；

GQ聚羧酸减水剂粉剂：0.8%

EEA-101塑性膨胀剂：2.2%；

有机膨润土：2.0%；

聚丙烯酰胺：0.2%；

醋酸乙烯酯均聚胶粉：0.4%；

柠檬酸：0.20%；

有机硅消泡剂：0.1%；

脂肪醇磺酸盐引气剂：0.1%。

其中沸石粉的比表面积为766m²/kg，粉煤灰的比表面积为398m²/kg。

高流态微膨胀公路桥涵后张法预应力孔道压浆剂的制备方法同实施例1。按照《公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011》对实施例4结果进行检测，水泥为亚东水泥，压浆剂掺量为取代水泥用量的10%，水胶比0.28，结果如表2所示。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims

1.一种高流态微膨胀公路桥涵后张预应力孔道压浆剂，其特征在于由超细矿物掺合料、膨胀剂、聚羧酸减水剂粉剂、塑性膨胀剂、防沉剂、可再分散性胶粉、缓凝剂、消泡剂、及引气剂组成，各组分的重量百分比为：

S95矿粉：13%；

硅微粉：27%；

AUA膨胀剂：52.5%；

GC聚羧酸减水剂粉剂：1.8%；

GQ聚羧酸减水剂粉剂：0.5%；

CSA塑性膨胀剂：2.0%；

有机膨润土：1.8%；

醋酸乙烯酯与乙烯共聚胶粉：1.1%；

葡萄糖酸钠：0.2%；

有机硅消泡剂：0.06%；

松香树脂类引气剂：0.04%；

其中，S95矿粉的比表面积为497m²/kg，硅微粉的比表面积为932m²/kg；

或者

各组分的重量百分比为：

沸石粉：33%；

粉煤灰：10%

HEA膨胀剂：50%；

010聚羧酸减水剂粉剂：1.0%；

GQ聚羧酸减水剂粉剂：0.8%

EEA-101塑性膨胀剂：2.2%；

有机膨润土：2.0%；

聚丙烯酰胺：0.2%；

醋酸乙烯酯均聚胶粉：0.4%；

柠檬酸：0.20%；

有机硅消泡剂：0.1%；

脂肪醇磺酸盐引气剂：0.1%；

其中，沸石粉的比表面积为766m²/kg，粉煤灰的比表面积为398m²/kg。