CN104478326A

CN104478326A - 一种预应力管道压浆材料及其制备方法

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Publication number: CN104478326A
Application number: CN201410705936.4A
Authority: CN
Inventors: 李顺凯; 明阳; 韦鹏亮; 邓翀; 屠柳
Original assignee: CCCCSHEC WUHAN HARBOUR NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CCCCSHEC WUHAN HARBOUR NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: CN104478326B

Abstract

本发明提供了一种预应力管道压浆材料，该材料包括以下组分，各组分及其所占的质量百分比为：水泥50％～77％，钢渣微粉10％～20％，沸石粉5％～10％，磨细稻壳灰5％～15％，膨胀剂2％～9％，粉状高性能减水剂0.3％～1.5％，消泡剂0.02％～0.04％，缓凝剂0.02％～0.06％。本发明同时还提供了上述材料的制备方法。本发明提供的方案解决了现有技术中的不足，该材料中使用了钢渣微粉、沸石粉和磨细稻壳灰作掺合料，综合利用各掺合料的优势解决收缩和泌水问题，提高压浆材料的耐久性，同时大量利用钢渣、沸石和稻壳灰资源。

Description

一种预应力管道压浆材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及了一种预应力管道压浆材料，尤其涉及一种利用钢渣微粉-沸石粉-磨细稻壳灰作掺合料所制备的预应力孔道压浆材料，本发明同时还提供了上述材料的制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

孔道压浆被视为预应力混凝土结构中防止预应力筋锈蚀的最后一道防线，肩负确保预应力结构安全性、可靠性与耐久性的重任，孔道压浆材料通常是由水泥、减水剂、膨胀剂、矿粉或磨细矿渣、硅灰等多种材料构成的混合材料。由于没有砂石等骨料，所以具有较高的收缩性，同时压浆材料还要满足相应的流动性、泌水率、膨胀率、强度和防腐蚀功能，所以必须通过原材料的优选和合理的配比设计来得出性能优异的压浆材料。

钢渣是炼钢工业的废渣，其排放量约为钢产量的10％左右，其矿物组成包括橄榄石、硅酸二钙、硅酸三钙以及少量游离CaO、MgO等具有胶凝性能的组分，其中部分游离CaO、MgO在水化过程中能产生体积膨胀，因此将钢渣开发成一种高性能矿物掺合料用于制备压浆材料，不仅可以提高钢渣的附加值，保护环境，还能改善改善压浆材料收缩大的问题，减少膨胀剂的用量。

沸石粉是天然沸石岩经磨细后形成的一种火山灰质材料，含有大量活性SiO₂和Al₂O₃。在碱溶液中，能溶出AlO₂ ^-和SiO₄ ^4-，能与Ca²⁺反应生成一系列水化产物，其火山灰活性优于粉煤灰和矿渣，廉价易得。大量资料表明沸石由于其内部特殊的网状结构，作为掺合料不仅可以消除离析和泌水，还能在胶材中形成“吸水释水因子”起到内养护作用，从而缓解混凝土的自收缩。

稻壳灰是稻壳煅烧后的残留物，主要为稻壳中的无机组分，由于稻壳中所含主要元素为C、H、O和Si，所以稻壳灰中主要化学组成为SiO₂，含量可达90％以上，由于产地不同、煅烧工艺不同，稻壳灰的化学组成和矿物组成会有所不同。通常采用低温煅烧工艺产生的稻壳灰中SiO₂以无定形态为主，具有很高的火山灰活性，对水泥基材料具有强烈的增强改性作用，同时其内部的多孔结构对抑制泌水也有一定的作用。

目前还没有将钢渣微粉、沸石粉和磨细稻壳灰复合作掺合料用于预应力孔道压浆材料的相关研究报道。

发明内容

本发明提供了一种预应力管道压浆材料，解决了现有技术中的不足，该材料中使用了钢渣微粉、沸石粉和磨细稻壳灰作掺合料，综合利用各掺合料的优势解决收缩和泌水问题，提高压浆材料的耐久性，同时大量利用钢渣、沸石和稻壳灰资源。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种预应力管道压浆材料，该材料包括以下组分，各组分及其所占的质量百分比为：水泥50％～77％，钢渣微粉10％～20％，沸石粉5％～10％，磨细稻壳灰5％～15％，膨胀剂2％～9％，粉状高性能减水剂0.3％～1.5％，消泡剂0.02％～0.04％，缓凝剂0.02％～0.06％。

所述的水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级。

所述的钢渣微粉、沸石粉和磨细稻壳灰均为采用高效开流选粉磨分别粉磨制得，三者的比表面积分别为400～500m²/kg、480～600m²/kg和700～800m²/kg。

所述的膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂。

所述的高性能减水剂为粉状萘磺酸系减水剂、三聚氰胺或聚羧酸系减水剂中的一种，减水率不小于25％。

所述的消泡剂为有机硅类粉末消泡剂。

所述的缓凝剂为粉末状葡萄糖酸钠、木质素磺酸钙和糊精中的一种或两种。

本发明同时还提供了制备上述预应力管道压浆材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)原材料的配比：按各组分质量百分比水泥50％～77％，钢渣10％～20％，沸石5％～10％，稻壳灰5％～15％，膨胀剂2％～9％，粉状高效减水剂0.3％～1.5％，消泡剂0.02％～0.04％，缓凝剂0.02％～0.06％，精确称取上述组分；

(2)将钢渣、沸石、稻壳灰于高效开流选粉磨中分别粉磨至比表面积为400～500m-²/kg、480～600m²/kg㎏和700～800m²/kg，得到钢渣微粉、沸石粉和磨细稻壳灰；

(3)按步骤(1)中所称取的比例将上述组分于干混机中干拌10min，即可制得预应力管道压浆材料；

(4)将步骤(3)所制得的材料装入带内膜包装袋，封口存放。

本发明中采用钢渣微粉和膨胀剂作为膨胀组分，由于钢渣矿物组成包括橄榄石、硅酸二钙、硅酸三钙以及少量游离CaO、MgO等具有胶凝性能的组分，其中部分游离CaO、MgO在水化过程中能产生体积膨胀，因此将钢渣开发成一种高性能矿物掺合料用于制备压浆材料，不仅可以提高钢渣的附加值，保护环境，还能改善改善压浆材料收缩大的问题，减少膨胀剂的用量。本发明中采用了沸石粉，其中沸石粉是天然沸石岩经磨细后形成的一种火山灰质材料，含有大量活性SiO₂和Al₂O₃。在碱溶液中，能溶出AlO₂ ^-和SiO₄ ^4-，能与Ca²⁺反应生成一系列水化产物，其火山灰活性优于粉煤灰和矿渣，廉价易得。沸石由于其内部特殊的网状结构，作为掺合料不仅可以消除离析和泌水，还能在胶材中形成“吸水释水因子”起到内养护作用，从而缓解混凝土的自收缩。本发明中所使用的稻壳灰是稻壳煅烧后的残留物，主要为稻壳中的无机组分，由于稻壳中所含主要元素为C、H、O和Si，所以稻壳灰中主要化学组成为SiO₂，含量可达90％以上，由于产地不同、煅烧工艺不同，稻壳灰的化学组成和矿物组成会有所不同。通常采用低温煅烧工艺产生的稻壳灰中SiO₂以无定形态为主，具有很高的火山灰活性，对水泥基材料具有强烈的增强改性作用，同时其内部的多孔结构对抑制泌水也有一定的作用。

本发明所提供的预应力管道压浆材料与现有技术相比有以下优点：1、能够大量利用钢渣、沸石和稻壳灰制备预应力孔道压浆材料，掺入量分别在10％～20％、5％～10％和5％～15％，节约资源，减少排放，提高废物利用规律。2、配制的预应力孔道压浆材料复合国家标准和工程要求，泌水率为零、可操作时间长且达到微膨胀效果，此外抗氯离子侵蚀性能、抗冻融性、自收缩性均得到改善；3、制备工艺简单，只需高效开流选粉磨、干混设备、计量设备和包装设备，原材料廉价易得，降低了预应力孔道压浆材料的生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明，但是本发明的保护范围并不局限于以下实施例。

实施例1

本实施例中所提供的预应力管道压浆材料的制备方法如下：

(1)原材料的配比：按各组分质量百分比水泥65％，钢渣15％，沸石5％，稻壳灰9.4％，膨胀剂5％，粉状高效减水剂0.5％，消泡剂0.04％，缓凝剂0.06％，精确称取上述组分；其中水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级；膨胀剂选用硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂，粉状高效减水剂选用粉状聚羧酸系减水剂，消泡剂选用聚硅氧烷消泡剂，缓凝剂选用粉末葡萄糖酸钠。

(2)将钢渣、沸石、稻壳灰于高效开流选粉磨中分别粉磨至比表面积为450m²/kg、600m²/kg㎏和760m²/kg，得到钢渣微粉、沸石粉和磨细稻壳灰；

(4)将步骤(3)所制得的材料装入带内膜包装袋，封口存放，规格为每袋25kg。

将本实施例中所提供的预应力管道压浆材料按水胶比0.27准确称取材料和水，采用转速不低于1000转/min的高速搅拌机搅拌，浆体搅拌操作顺序：在搅拌机中先加入实际拌和水用量的80％，开动搅拌机，均匀加入全部压浆料，边加边搅拌，全部粉料加入后再搅拌2min，最后加入剩余的20％拌和水，继续搅拌2min停机，测试拌合物的工作性能、凝结时间、泌水性能，并制作成型，测试力学性能和膨胀性能。

测得初凝时间为10.5h，终凝时间为12.2h，初始流动度为13s，30min流动度为16s，60min流动度为18s，24h自由泌水率均为0，3d抗折强度为5.9MPa、抗压强度为42.7MPa，7d抗折强度为7.6MPa、抗压强度为52.4MPa，28d抗折强度为11.2MPa、抗压强度为71.2MPa，3h自由膨胀率为0.42％，24h自由膨胀率为0.51％。

实施例2

(1)原材料的配比：按各组分质量百分比水泥65％，钢渣20％，沸石5％，稻壳灰5％，膨胀剂4.5％，粉状高效减水剂0.45％，消泡剂0.02％，缓凝剂0.03％，精确称取上述组分；其中水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级；膨胀剂选用硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂，粉状高效减水剂选用粉状聚羧酸系减水剂，消泡剂选用聚硅氧烷消泡剂，缓凝剂选用粉末葡萄糖酸钠。

测得初凝时间为11.1h，终凝时间为12.6h，初始流动度为12s，30min流动度为16s，60min流动度为18s，24h自由泌水率均为0，3d抗折强度为5.6MPa、抗压强度为40.3MPa，7d抗折强度为7.0MPa、抗压强度为49.3MPa，28d抗折强度为10.5MPa、抗压强度为68.9MPa，3h自由膨胀率为0.58％，24h自由膨胀率为0.66％。

以上两例工作性良好，均无泌水现象，其他各指标也均达到标准要求。通过配方和结果对比可以发现，增加钢渣微粉掺量能增加压浆材料的膨胀率，但是由于磨细稻壳灰掺量的减少会导致各龄期强度不同程度的降低。

实施例3

(1)原材料的配比：按各组分质量百分比水泥60％，钢渣15％，沸石10％，稻壳灰9％，膨胀剂5.3％，粉状高效减水剂0.65％，消泡剂0.03％，缓凝剂0.02％，精确称取上述组分；其中水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级；膨胀剂选用硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂，粉状高效减水剂选用粉状聚羧酸系减水剂，消泡剂选用聚硅氧烷消泡剂，缓凝剂选用粉末葡萄糖酸钠。

将本实施例中所提供的预应力管道压浆材料按水胶比0.27准确称取材料和水，采用转速不低于1000转/min的高速搅拌机搅拌，浆体搅拌操作顺序：在搅拌机中先加入实际拌和水用量的80％，开动搅拌机，均匀加入全部压浆料，边加边搅拌，全部粉料加入后再搅拌2min，最后加入剩余的20％拌和水，继续搅拌2min停机，测试拌合物的工作性能、凝结时间、泌水性能，并制作成型，测试力学性能、膨胀性能和氯离子渗透性。

测得初凝时间为10.1h，终凝时间为11.9h，初始流动度为15s，30min流动度为19s，60min流动度为21s，24h自由泌水率均为0，3d抗折强度为5.3MPa、抗压强度为39.8MPa，7d抗折强度为6.7MPa、抗压强度为46.2MPa，28d抗折强度为10.2MPa、抗压强度为67.8MPa，3h自由膨胀率为0.52％，24h自由膨胀率为0.64％，56d电通量为426C。

此例说明用钢渣微粉-沸石粉-磨细稻壳灰作掺合料制备预应力孔道压浆材料性能优良，可满足标准和工程应用指标，抗氯离子渗透性好能很好的保护预应力筋不被侵蚀，与实施例1对比发现，沸石粉掺量的增加明显改善了压浆材料早期的自收缩情况。

Claims

1.一种预应力管道压浆材料，其特征在于：该材料包括以下组分，各组分及其所占的质量百分比为：水泥50％～77％，钢渣微粉10％～20％，沸石粉5％～10％，磨细稻壳灰5％～15％，膨胀剂2％～9％，粉状高性能减水剂0.3％～1.5％，消泡剂0.02％～0.04％，缓凝剂0.02％～0.06％。

2.根据权利要求1所述的预应力管道压浆材料，其特征在于：所述的水泥为普通硅酸盐水泥，强度等级为42.5级。

3.根据权利要求1所述的预应力管道压浆材料，其特征在于：所述的钢渣微粉、沸石粉和磨细稻壳灰均为采用高效开流选粉磨分别粉磨制得，三者的比表面积分别为400～500m²/kg、480～600m²/kg和700～800m²/kg。

4.根据权利要求1所述的预应力管道压浆材料，其特征在于：所述的膨胀剂为硫铝酸钙-氧化钙复合膨胀剂。

5.根据权利要求1所述的预应力管道压浆材料，其特征在于：所述的高性能减水剂为粉状萘磺酸系减水剂、三聚氰胺或聚羧酸系减水剂中的一种，减水率不小于25％。

6.根据权利要求1所述的预应力管道压浆材料，其特征在于：所述的消泡剂为有机硅类粉末消泡剂。

7.根据权利要求1所述的预应力管道压浆材料，其特征在于：所述的缓凝剂为粉末状葡萄糖酸钠、木质素磺酸钙和糊精中的一种或两种。

8.权利要求1所述的预应力管道压浆材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(4)将步骤(3)所制得的材料装入带内膜包装袋，封口存放。