一種預應力管道壓漿材料及其制備方法
【專利摘要】本發明提供了一種預應力管道壓漿材料，該材料包括以下組分，各組分及其所占的質量百分比為：水泥50％～77％，鋼渣微粉10％～20％，沸石粉5％～10％，磨細稻殼灰5％～15％，膨脹劑2％～9％，粉狀高性能減水劑0.3％～1.5％，消泡劑0.02％～0.04％，緩凝劑0.02％～0.06％。本發明同時還提供了上述材料的制備方法。本發明提供的方案解決了現有技術中的不足，該材料中使用了鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰作摻合料，綜合利用各摻合料的優勢解決收縮和泌水問題，提高壓漿材料的耐久性，同時大量利用鋼渣、沸石和稻殼灰資源。
【專利說明】一種預應力管道壓漿材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及了一種預應力管道壓漿材料，尤其涉及一種利用鋼渣微粉-沸石粉-磨細稻殼灰作摻合料所制備的預應力孔道壓漿材料，本發明同時還提供了上述材料的制備方法，屬于建筑材料【技術領域】。
【背景技術】
[0002]孔道壓漿被視為預應力混凝土結構中防止預應力筋銹蝕的最后一道防線，肩負確保預應力結構安全性、可靠性與耐久性的重任，孔道壓漿材料通常是由水泥、減水劑、膨脹劑、礦粉或磨細礦渣、硅灰等多種材料構成的混合材料。由于沒有砂石等骨料，所以具有較高的收縮性，同時壓漿材料還要滿足相應的流動性、泌水率、膨脹率、強度和防腐蝕功能，所以必須通過原材料的優選和合理的配比設計來得出性能優異的壓漿材料。
[0003]鋼渣是煉鋼工業的廢渣，其排放量約為鋼產量的10%左右，其礦物組成包括橄欖石、硅酸二鈣、硅酸三鈣以及少量游離CaO、MgO等具有膠凝性能的組分，其中部分游離CaO、MgO在水化過程中能產生體積膨脹，因此將鋼渣開發成一種高性能礦物摻合料用于制備壓漿材料，不僅可以提高鋼渣的附加值，保護環境，還能改善改善壓漿材料收縮大的問題，減少膨脹劑的用量。
[0004]沸石粉是天然沸石巖經磨細后形成的一種火山灰質材料，含有大量活性S1JPAl2O3O在堿溶液中，能溶出AlO2IP S1廣，能與Ca2+反應生成一系列水化產物，其火山灰活性優于粉煤灰和礦渣，廉價易得。大量資料表明沸石由于其內部特殊的網狀結構，作為摻合料不僅可以消除離析和泌水，還能在膠材中形成“吸水釋水因子”起到內養護作用，從而緩解混凝土的自收縮。
[0005]稻殼灰是稻殼煅燒后的殘留物，主要為稻殼中的無機組分，由于稻殼中所含主要元素為C、H、O和Si，所以稻殼灰中主要化學組成為S12,含量可達90%以上，由于產地不同、煅燒工藝不同，稻殼灰的化學組成和礦物組成會有所不同。通常采用低溫煅燒工藝產生的稻殼灰中S12W無定形態為主，具有很高的火山灰活性，對水泥基材料具有強烈的增強改性作用，同時其內部的多孔結構對抑制泌水也有一定的作用。
[0006]目前還沒有將鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰復合作摻合料用于預應力孔道壓漿材料的相關研宄報道。
【發明內容】
[0007]本發明提供了一種預應力管道壓漿材料，解決了現有技術中的不足，該材料中使用了鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰作摻合料，綜合利用各摻合料的優勢解決收縮和泌水問題，提高壓漿材料的耐久性，同時大量利用鋼渣、沸石和稻殼灰資源。
[0008]實現本發明上述目的所采用的技術方案為:
[0009]一種預應力管道壓漿材料，該材料包括以下組分，各組分及其所占的質量百分比為:水泥50%?77%，鋼渣微粉10%?20%，沸石粉5%?10%，磨細稻殼灰5%?15%，膨脹劑2 %?9 %，粉狀高性能減水劑0.3 %?1.5 %，消泡劑0.02 %?0.04 %，緩凝劑0.02%?0.06%。
[0010]所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5級。
[0011]所述的鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰均為采用高效開流選粉磨分別粉磨制得，三者的比表面積分別為400?500m2/kg、480?600m2/kg和700?800m2/kg。
[0012]所述的膨脹劑為硫鋁酸鈣-氧化鈣復合膨脹劑。
[0013]所述的高性能減水劑為粉狀萘磺酸系減水劑、三聚氰胺或聚羧酸系減水劑中的一種，減水率不小于25%。
[0014]所述的消泡劑為有機硅類粉末消泡劑。
[0015]所述的緩凝劑為粉末狀葡萄糖酸鈉、木質素磺酸鈣和糊精中的一種或兩種。
[0016]本發明同時還提供了制備上述預應力管道壓漿材料的制備方法，包括以下步驟:
[0017](I)原材料的配比:按各組分質量百分比水泥50%?77%，鋼渣10%?20%，沸石5 %?10 %，稻殼灰5 %?15 %，膨脹劑2 %?9 %，粉狀高效減水劑0.3 %?1.5 %，消泡劑0.02 %?0.04 %，緩凝劑0.02 %?0.06 %，精確稱取上述組分；
[0018](2)將鋼渣、沸石、稻殼灰于高效開流選粉磨中分別粉磨至比表面積為400?500m-2/kg、480?600m2/kg kg和700?800m2/kg，得到鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰；
[0019](3)按步驟⑴中所稱取的比例將上述組分于干混機中干拌lOmin，即可制得預應力管道壓漿材料；
[0020](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內膜包裝袋，封口存放。
[0021]本發明中采用鋼渣微粉和膨脹劑作為膨脹組分，由于鋼渣礦物組成包括橄欖石、硅酸二鈣、硅酸三鈣以及少量游離CaO、MgO等具有膠凝性能的組分，其中部分游離CaO、MgO在水化過程中能產生體積膨脹，因此將鋼渣開發成一種高性能礦物摻合料用于制備壓漿材料，不僅可以提高鋼渣的附加值，保護環境，還能改善改善壓漿材料收縮大的問題，減少膨脹劑的用量。本發明中采用了沸石粉，其中沸石粉是天然沸石巖經磨細后形成的一種火山灰質材料，含有大量活性S1jP Al 203。在堿溶液中，能溶出AlO2IP S1廣，能與Ca2+反應生成一系列水化產物，其火山灰活性優于粉煤灰和礦渣，廉價易得。沸石由于其內部特殊的網狀結構，作為摻合料不僅可以消除離析和泌水，還能在膠材中形成“吸水釋水因子”起到內養護作用，從而緩解混凝土的自收縮。本發明中所使用的稻殼灰是稻殼煅燒后的殘留物，主要為稻殼中的無機組分，由于稻殼中所含主要元素為C、H、O和Si，所以稻殼灰中主要化學組成為S12，含量可達90%以上，由于產地不同、煅燒工藝不同，稻殼灰的化學組成和礦物組成會有所不同。通常采用低溫煅燒工藝產生的稻殼灰中S12W無定形態為主，具有很高的火山灰活性，對水泥基材料具有強烈的增強改性作用，同時其內部的多孔結構對抑制泌水也有一定的作用。
[0022]本發明所提供的預應力管道壓漿材料與現有技術相比有以下優點:1、能夠大量利用鋼渣、沸石和稻殼灰制備預應力孔道壓漿材料，摻入量分別在10%?20%、5%?10%和5%?15%，節約資源，減少排放，提高廢物利用規律。2、配制的預應力孔道壓漿材料復合國家標準和工程要求，泌水率為零、可操作時間長且達到微膨脹效果，此外抗氯離子侵蝕性能、抗凍融性、自收縮性均得到改善；3、制備工藝簡單，只需高效開流選粉磨、干混設備、計量設備和包裝設備，原材料廉價易得，降低了預應力孔道壓漿材料的生產成本。
【具體實施方式】
[0023]下面結合具體實施例對本發明做詳細具體的說明，但是本發明的保護范圍并不局限于以下實施例。
[0024]實施例1
[0025]本實施例中所提供的預應力管道壓漿材料的制備方法如下:
[0026](I)原材料的配比:按各組分質量百分比水泥65%，鋼渣15%，沸石5%，稻殼灰9.4%,膨脹劑5 %，粉狀高效減水劑0.5%，消泡劑0.04 %，緩凝劑0.06 %，精確稱取上述組分；其中水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5級；膨脹劑選用硫鋁酸鈣-氧化鈣復合膨脹劑，粉狀高效減水劑選用粉狀聚羧酸系減水劑，消泡劑選用聚硅氧烷消泡劑，緩凝劑選用粉末葡萄糖酸鈉。
[0027](2)將鋼渣、沸石、稻殼灰于高效開流選粉磨中分別粉磨至比表面積為450m2/kg、600m2/kg kg和760m2/kg，得到鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰；
[0028](3)按步驟⑴中所稱取的比例將上述組分于干混機中干拌lOmin，即可制得預應力管道壓楽材料；
[0029](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內膜包裝袋，封口存放，規格為每袋25kg。
[0030]將本實施例中所提供的預應力管道壓漿材料按水膠比0.27準確稱取材料和水，采用轉速不低于1000轉/min的高速攪拌機攪拌，楽體攪拌操作順序:在攪拌機中先加入實際拌和水用量的80%，開動攪拌機，均勻加入全部壓漿料，邊加邊攪拌，全部粉料加入后再攪拌2min，最后加入剩余的20%拌和水，繼續攪拌2min停機，測試拌合物的工作性能、凝結時間、泌水性能，并制作成型，測試力學性能和膨脹性能。
[0031]測得初凝時間為10.5h，終凝時間為12.2h,初始流動度為13s，30min流動度為16s，60min流動度為18s，24h自由泌水率均為0，3d抗折強度為5.9MPa、抗壓強度為42.7MPa，7d抗折強度為7.6MPa、抗壓強度為52.4MPa，28d抗折強度為11.2MPa、抗壓強度為71.2MPa，3h自由膨脹率為0.42%,24h自由膨脹率為0.51%。
[0032]實施例2
[0033](I)原材料的配比:按各組分質量百分比水泥65%，鋼渣20%，沸石5%，稻殼灰5 %，膨脹劑4.5 %，粉狀高效減水劑0.45 %，消泡劑0.02 %，緩凝劑0.03 %，精確稱取上述組分；其中水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5級；膨脹劑選用硫鋁酸鈣-氧化鈣復合膨脹劑，粉狀高效減水劑選用粉狀聚羧酸系減水劑，消泡劑選用聚硅氧烷消泡劑，緩凝劑選用粉末葡萄糖酸鈉。
[0034](2)將鋼渣、沸石、稻殼灰于高效開流選粉磨中分別粉磨至比表面積為450m2/kg、600m2/kg kg和760m2/kg，得到鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰；
[0035](3)按步驟⑴中所稱取的比例將上述組分于干混機中干拌lOmin，即可制得預應力管道壓楽材料；
[0036](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內膜包裝袋，封口存放，規格為每袋25kg。
[0037]將本實施例中所提供的預應力管道壓漿材料按水膠比0.27準確稱取材料和水，采用轉速不低于1000轉/min的高速攪拌機攪拌，楽體攪拌操作順序:在攪拌機中先加入實際拌和水用量的80%，開動攪拌機，均勻加入全部壓漿料，邊加邊攪拌，全部粉料加入后再攪拌2min，最后加入剩余的20%拌和水，繼續攪拌2min停機，測試拌合物的工作性能、凝結時間、泌水性能，并制作成型，測試力學性能和膨脹性能。
[0038]測得初凝時間為11.1h,終凝時間為12.6h，初始流動度為12s，30min流動度為16s，60min流動度為18s，24h自由泌水率均為0，3d抗折強度為5.6MPa、抗壓強度為40.3MPa，7d抗折強度為7.0MPa、抗壓強度為49.3MPa，28d抗折強度為10.5MPa、抗壓強度為68.9MPa，3h自由膨脹率為0.58%,24h自由膨脹率為0.66%。
[0039]以上兩例工作性良好，均無泌水現象，其他各指標也均達到標準要求。通過配方和結果對比可以發現，增加鋼渣微粉摻量能增加壓漿材料的膨脹率，但是由于磨細稻殼灰摻量的減少會導致各齡期強度不同程度的降低。
[0040]實施例3
[0041](I)原材料的配比:按各組分質量百分比水泥60%，鋼渣15%，沸石10%，稻殼灰9 %，膨脹劑5.3 %，粉狀高效減水劑0.65 %，消泡劑0.03 %，緩凝劑0.02 %，精確稱取上述組分；其中水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5級；膨脹劑選用硫鋁酸鈣-氧化鈣復合膨脹劑，粉狀高效減水劑選用粉狀聚羧酸系減水劑，消泡劑選用聚硅氧烷消泡劑，緩凝劑選用粉末葡萄糖酸鈉。
[0042](2)將鋼渣、沸石、稻殼灰于高效開流選粉磨中分別粉磨至比表面積為450m2/kg、600m2/kg kg和760m2/kg，得到鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰；
[0043](3)按步驟⑴中所稱取的比例將上述組分于干混機中干拌lOmin，即可制得預應力管道壓楽材料；
[0044](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內膜包裝袋，封口存放，規格為每袋25kg。
[0045]將本實施例中所提供的預應力管道壓漿材料按水膠比0.27準確稱取材料和水，采用轉速不低于1000轉/min的高速攪拌機攪拌，楽體攪拌操作順序:在攪拌機中先加入實際拌和水用量的80%，開動攪拌機，均勻加入全部壓漿料，邊加邊攪拌，全部粉料加入后再攪拌2min，最后加入剩余的20%拌和水，繼續攪拌2min停機，測試拌合物的工作性能、凝結時間、泌水性能，并制作成型，測試力學性能、膨脹性能和氯離子滲透性。
[0046]測得初凝時間為10.1h,終凝時間為11.9h，初始流動度為15s，30min流動度為19s，60min流動度為21s，24h自由泌水率均為0，3d抗折強度為5.3MPa、抗壓強度為39.8MPa，7d抗折強度為6.7MPa、抗壓強度為46.2MPa，28d抗折強度為10.2MPa、抗壓強度為67.8MPa，3h自由膨脹率為0.52%,24h自由膨脹率為0.64%,56d電通量為426C。
[0047]此例說明用鋼渣微粉-沸石粉-磨細稻殼灰作摻合料制備預應力孔道壓漿材料性能優良，可滿足標準和工程應用指標，抗氯離子滲透性好能很好的保護預應力筋不被侵蝕，與實施例1對比發現，沸石粉摻量的增加明顯改善了壓漿材料早期的自收縮情況。
【權利要求】
1.一種預應力管道壓漿材料，其特征在于:該材料包括以下組分，各組分及其所占的質量百分比為:水泥50%?77%，鋼渣微粉10%?20%，沸石粉5%?10%，磨細稻殼灰5 %?15 %，膨脹劑2 %?9 %，粉狀高性能減水劑0.3 %?1.5 %，消泡劑0.02 %?0.04%，緩凝劑0.02%?0.06%。
2.根據權利要求1所述的預應力管道壓漿材料，其特征在于:所述的水泥為普通硅酸鹽水泥，強度等級為42.5級。
3.根據權利要求1所述的預應力管道壓漿材料，其特征在于:所述的鋼渣微粉、沸石粉和磨細稻殼灰均為采用高效開流選粉磨分別粉磨制得，三者的比表面積分別為400?500m2/kg、480 ?600m2/kg 和 700 ?800m2/kg。
4.根據權利要求1所述的預應力管道壓漿材料，其特征在于:所述的膨脹劑為硫鋁酸鈣-氧化鈣復合膨脹劑。
5.根據權利要求1所述的預應力管道壓漿材料，其特征在于:所述的高性能減水劑為粉狀萘磺酸系減水劑、三聚氰胺或聚羧酸系減水劑中的一種，減水率不小于25%。
6.根據權利要求1所述的預應力管道壓漿材料，其特征在于:所述的消泡劑為有機硅類粉末消泡劑。
7.根據權利要求1所述的預應力管道壓漿材料，其特征在于:所述的緩凝劑為粉末狀葡萄糖酸鈉、木質素磺酸鈣和糊精中的一種或兩種。
8.權利要求1所述的預應力管道壓漿材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)原材料的配比:按各組分質量百分比水泥50%?77 %，鋼渣10 %?20 %，沸石.5 %?10 %，稻殼灰5 %?15 %，膨脹劑2 %?9 %，粉狀高效減水劑0.3 %?1.5 %，消泡劑.0.02%?0.04%，緩凝劑0.02%?0.06%，精確稱取上述組分； (2)將鋼渣、沸石、稻殼灰于高效開流選粉磨中分別粉磨至比表面積為400?500m-2/kg、480?600m2/kg kg和700?800m2/kg，得到鋼澄微粉、沸石粉和磨細稻殼灰； (3)按步驟(I)中所稱取的比例將上述組分于干混機中干拌lOmin，即可制得預應力管道壓漿材料； (4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內膜包裝袋，封口存放。
【文檔編號】C04B18/30GK104478326SQ201410705936
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月28日 優先權日:2014年11月28日
【發明者】李順凱, 明陽, 韋鵬亮, 鄧翀, 屠柳 申請人:中交二航武漢港灣新材料有限公司