專利名稱：高性能無收縮水泥基灌漿材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種工程修補與加固用高性能水泥基灌漿材料。具體地講涉及一種水利、水電、道路、地下、基礎等工程中修補、加固用高性能水泥基灌漿材料。
目前用基礎處理和混凝土裂縫修補與加固的灌漿材料種類很多。從材料類型分類，主要包括化學灌漿材料與水泥灌漿材料兩大類?；瘜W灌漿材料具有顆粒細、強度高、粘度低，以及流動性、穩(wěn)定性、可灌性均好，膠凝或固化時間能按工程需要進行調節(jié)等優(yōu)點，但它除成本高、運輸、貯存不便、施工工藝復雜外，大多具有不同程度的毒性，包括刺激性、腐蝕性、致敏性及易燃易爆等，同時，因試驗、施工操作和排放廢棄料等引起環(huán)境污染以及對地下水的污染，化學灌漿材料應用也越來越受到限制。水泥基水泥灌漿材料具有使用方便、強度高、耐久性好、無公害、成本低、來源廣等特點，目前，混凝土裂縫修補與加固中廣泛使用水泥基灌漿材料。但普通水泥基灌漿材料但其顆粒較粗，漿液的穩(wěn)定性差、易沉淀析水，且硬化時有體積收縮；對于0.2mm以下的微細巖體裂隙，中、細砂層和較大的集中滲流的防滲處理，其可灌性受到限制，容易產生失水變濃和溶蝕等不良現(xiàn)象，影響灌漿質量。同時，基礎加固灌漿后，漿體具有一定的收縮，容易再次開裂。因此，開發(fā)一種高性能無收縮的水泥基灌漿材料對混凝土工程的修補與加固具有重要的意義。
本發(fā)明提出的高性能無收縮水泥基灌漿材料，由硅酸鹽水泥、高鋁熟料、膨潤土、甲基萘磺酸鈉縮合物、消泡劑、纖維素醚、石英砂組成，各組分重量配比為硅酸鹽水泥 100硫鋁酸鹽熟料10-40膨潤土 5-30甲基萘磺酸鈉縮合物 0.5-5消泡劑 0-4纖維素醚0-0.5石英砂 0-100。
各組分較佳重量比例為硅酸鹽水泥 100硫鋁酸鹽熟料15-30膨潤土 10-20甲基萘磺酸鈉縮合物 1-3消泡劑 0.5-3纖維素醚0-0.2石英砂 0-100。
本發(fā)明是采用微細化和組成優(yōu)化技術研制而成的高性能水泥基灌漿修補材料。顆粒粒度小，無污染，漿體具有良好的可灌性，硬化體具有防滲、結石率高、早強、高強、不收縮等特點。本發(fā)明材料在混凝土裂縫修補、巖石固結、填隙灌漿、建(構)筑物基礎加固等領域有廣泛應用前景。當本發(fā)明材料用于基礎加固或大型基礎灌漿加固時，可摻入一定級配的石英砂，提高材料的強度與漿體穩(wěn)定性。與其他灌漿材料相比，具有下列技術特點1)具有良好的漿體性能；2)比普通水泥灌漿具有更好的緊密性；3)與化學灌漿相比更經濟，可以代替化學溶液/凝膠體；4)良好的工作環(huán)境，沒有中毒、環(huán)境污染問題；5)較高的耐久性；6)比化學凝膠體具有更高的強度，更好的和基體巖石的強度相匹配等。
本發(fā)明的制備方法是按配方比例加入所需的硅酸鹽水泥、高鋁熟料、膨潤土、甲基萘磺酸鈉縮合物、消泡劑，在攪拌機中充分攪拌均勻，然后在球磨機中進行粉磨至需要的細度。水泥選用高強度等級的硅酸鹽水泥。
對用于水工、水電等工程中超細灌漿材料，產品粉磨后的顆粒粒徑控制在d95≤10μm，即95％的水泥顆粒的粒徑小于10μm。
對于用于基礎加固與設備安裝加固的灌漿材料，產品粉磨后的平均顆粒粒徑控制在20μm左右，并加入級配合理的石英砂，其級配如下1.25mm-2.5mm與小于1.25mm兩檔，比例為3∶7。
本發(fā)明具有下列性能優(yōu)點1)漿體的凝結時間可控，可滿足快速修補的需求；2)漿體具有良好的流動性和可灌性，可采用壓力灌漿工藝施工操作；3)漿體具有較高的體積穩(wěn)定性，無收縮；4)通過摻入石英砂和調整制備工藝，本發(fā)明可以廣泛用于各類混凝土工程修補與加固以及基礎加固等。
上述原材料共混、粉磨后的顆粒粒徑控制在d95≤10μm，所得的水泥基灌漿材料具有高滲透性、漿體穩(wěn)定性，可灌注超細裂縫。實施例2，各組份的重量配比為硅酸鹽水泥100硫鋁酸鹽熟料 20膨潤土12甲基萘磺酸鈉縮合物4消泡劑2纖維素醚 0.02石英砂0。
上述原材料共混、粉磨后的顆粒粒徑控制在d95≤10μm，所得的水泥基灌漿材料具有無收縮、高結石強度、高滲透性、漿體穩(wěn)定性，可灌注超細裂縫等優(yōu)異性能。實施例3，各組份的重量配比為硅酸鹽水泥100硫鋁酸鹽熟料 35膨潤土10甲基萘磺酸鈉縮合物4消泡劑3纖維素醚 0.01石英砂60(其中1.25mm-2.5mm 18＜1.25mm 42上述原材料除石英砂外共混、粉磨后的顆粒的平均顆粒粒徑控制在20μm左右，所得的水泥基灌漿材料具有大流動度、高強、早強、無收縮、高體積穩(wěn)定性、高耐久性等優(yōu)異性能。
權利要求
1.一種無收縮水泥基灌漿材料，其特征在于由硅酸鹽水泥、高鋁熟料、膨潤土、甲基萘磺酸鈉縮合物、消泡劑、纖維素醚、石英砂組成，各組分重量配比為硅酸鹽水泥 100硫鋁酸鹽熟料 10-40膨潤土 5-30甲基萘磺酸鈉縮合物 0.5-5消泡劑 0-4纖維素醚 0-0.5石英砂 0-100。
2.根據(jù)權利要求1所述的灌漿材料，其特征在于各組份的重量配比為硅酸鹽水泥 100硫鋁酸鹽熟料 15-30膨潤土 10-20甲基萘磺酸鈉縮合物 1-3消泡劑 0.5-3纖維素醚 0-0.2石英砂 0-100。
3.一種如權利要求1所述的無收縮水泥基灌漿材料，其特征在于按配方比例加入所需的硅酸鹽水泥、高鋁熟料、膨潤土、甲基萘磺酸鈉縮合物、消泡劑，在攪拌機中充分攪拌均勻，然后在球磨機中進行粉磨至需要的細度。水泥選用高強度等級的硅酸鹽水泥。
全文摘要
本發(fā)明為一種高性能無收縮水泥基灌漿材料，由硅酸鹽水泥、硫鋁酸鹽熟料、膨潤土、甲基萘磺酸鈉縮合物、消泡劑、石英砂等按一定的重量配比組成。該灌漿材料的漿體凝結時間可控，并具有良好的流動性和可灌性、較高的體積穩(wěn)定性，無收縮，施工操作。該材料可廣泛用于各類混凝土工程的修補和加工。
文檔編號C04B24/38GK1458113SQ0312910
公開日2003年11月26日 申請日期2003年6月5日 優(yōu)先權日2003年6月5日
發(fā)明者蔣正武, 孫振平 申請人:同濟大學