專利名稱：一種快硬自密實抗裂高性能灌漿材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種水泥基快硬高性能灌漿材料，屬于城市道路檢查井搶修工程或建設工程搶修所用材料領域。
背景技術：
由于道路交通荷載較大以及檢修方便，城市道路檢查井多采用鑄鐵井蓋。原檢查井構(gòu)造中，井蓋與承載鑄鐵框是分離的，造成鑄鐵井蓋經(jīng)常丟失。用鋼筋混凝土井蓋代替鑄鐵井蓋雖然可解決丟失的問題，但鋼筋混凝土井蓋不能承受日益增加的交通流量所帶來的重荷，尤其是幾十噸重的載重車輛很容易造成井蓋的損壞。井蓋的丟失和損壞一方面嚴重威脅行車安全，另一方面也影響市容市貌。為了一勞永逸地解決井蓋的問題，可以采用組合式井蓋改造現(xiàn)有分離式井蓋。組合式井蓋是將分離式井蓋以合頁固定在承載鑄鐵框上，開關自如，不易丟失。具體改造可以首先清除原有井蓋，在檢查井井口安放預埋了高強螺栓的小尺寸圈梁，接著將用合頁組合的井蓋和承載鑄鐵框用螺栓固定在圈梁上，并調(diào)整高度至設計標高，然后采用大流動性的灌漿材料將井蓋和圈梁與周圍基體之間的間隙進行充填，最后待材料硬化后在表面攤鋪浙青混凝土。改造時也可以首先采用墊塊將用合頁組合的井蓋和承載鑄鐵框墊高至設計標高，接著以柔性條環(huán)向封閉承載鑄鐵框以下露空井體，然后采用大流動性的灌漿材料充填井蓋和圈梁與周圍基體之間的間隙，最后待材料硬化后在表面攤鋪浙青混凝土。為了減小施工造成的交通壓力，盡快通車，全部工序至少需在1 2小時內(nèi)完成。 由于浙青混凝土的攤鋪需在材料硬化后才能進行，因此大流動性灌漿材料必須具備快硬功能，澆筑40 50分鐘后能夠硬化以滿足浙青混凝土攤鋪施工的需要，即具備較高的小時強度，并且該材料在2小時內(nèi)需要達到足夠的強度以負荷車輛荷載。由于需要澆筑的是一環(huán)形體空間，因此還要求灌漿材料具備良好的抗裂性能。另外，該材料還需具備良好的耐久性、抗凍融性、新老界面粘接性能和體積穩(wěn)定性。普通的高強無收縮灌漿材料所具備的大流動、無收縮、高強等特點不能滿足工程需要。在普通高強無收縮灌漿材料加入快硬水泥也不能滿足2小時內(nèi)快速硬化的要求。對以往文獻查新得，ZL00116214. 4《超早強灌漿料》中采用硅酸鹽水泥、黃砂、早強劑、Na2CO3、檸檬酸和高效減水劑，由于組分設計所限，雖具備一定的早強特點，但不具備良好的抗裂性、新老界面粘接性能和體積穩(wěn)定性。ZL200610091071. 2《一種性能可調(diào)節(jié)的無收縮灌漿料》中采用硅酸鹽水泥、石英砂等，由于無早強、快硬組分和改善粘接性能組分而不具備較高的小時強度和良好的新老界面粘接性能?！冻鐝娋酆衔锟焖傩扪a砂漿材料》 (申請?zhí)?01010183541. 4)中所公布砂漿因性能設計所限，其雖具早強特點但不具備大流動灌漿性能，因此僅能用于結(jié)構(gòu)表面缺陷的修補。以往資料中未見同時具備快硬特點以及良好的自密實性、抗裂性、耐久性、抗凍融性、新老界面粘接性能和體積穩(wěn)定性的快硬高性能灌漿材料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為城市道路檢查井搶修工程及其它建設工程的搶修工況提供一種具備快硬、自密實、抗裂特點及兼具良好的抗凍融性、耐久性、新老界面粘接性能和體積穩(wěn)定性的高性能灌漿材料及其制備方法。本發(fā)明提供的是一種快硬自密實抗裂高性能灌漿材料的組合物，該組合物中各組分重量百分比為硅酸鹽水泥10 % 30 %、快硬水泥20 % 40 %、石英砂40 % 60 %、促硬組分0. 06% 0. 25%、緩凝組分0. 01% 0. 1%、可再分散聚合物膠粉0. 5% 1. 9%、 甲基纖維素醚0. 005 % 0. 2 %、消泡劑0. 08 % 0. 2 %、高效減水劑0. 61 % 1 %。各組分按上述比例配合的組合物，能使本發(fā)明的灌漿材料具有快硬、自密實、抗裂等特點并兼具良好的抗凍融性、耐久性、新老界面粘接性能和體積穩(wěn)定性。這種高性能灌漿材料是一種干混料，在使用現(xiàn)場加水攪拌1 2分鐘即可使用，水與本發(fā)明所述灌漿干混料的重量比為0. 14 0. 18。在本發(fā)明中，以堿金屬碳酸鹽或氫氧化物作為水泥的促硬組分，能夠加速水泥快速硬化，尤其對快硬硫鋁酸鹽水泥作用比較明顯，能顯著提高漿體的早期強度。這里所說的堿金屬為鋰、鈉或鉀。本發(fā)明中促硬組分的用量為0. 06% 0. 25%。本發(fā)明中所用的水泥為硅酸鹽水泥和快硬水泥，其中快硬水泥為快硬硫鋁酸鹽水泥或快硬硅酸鹽水泥中的一種，而普通硅酸鹽水泥為符合GB175《通用硅酸鹽水泥》的硅酸鹽水泥?？煊菜嗫墒?jié){體具有較高的早期強度，在快硬水泥和促硬組份的共同作用下，漿體可快速硬化。而普通硅酸鹽水泥的使用，可以保證漿體的后期強度穩(wěn)定發(fā)展。本發(fā)明的灌漿材料加水攪拌施工50分鐘后，抗壓強度可達8MPa以上，1. 5小時后抗壓強度可達12MPa 以上，且彎拉強度可達1. SMPa以上；觀天后抗壓強度可達45MPa以上。因此，將硅酸鹽水泥與快硬水泥組合使用，并配合使用促硬組分，可以使灌漿材料施工后達到快硬、早強、后期強度發(fā)展穩(wěn)定的效果。本發(fā)明中所用的石英砂由20 40目石英砂和40 70目石英砂共同組成，二者比例大于3 2。石英砂化學性質(zhì)穩(wěn)定、強度高，主要作為骨架材料使用。本發(fā)明中，減水劑與可再分散聚合物的用量對漿體流動性影響較大。為保證漿體的大流動性從而實現(xiàn)其自密實性及抗裂性能，本發(fā)明所用的減水劑為萘磺酸鹽減水劑、氨基磺酸鹽減水劑、密胺減水劑或聚羧酸減水劑中的一種，減水劑的用量為0. 61 % 1 %，可使灌漿材料在加水攪拌后流動度達到MOmm以上，這種大流動性可以保證灌漿材料澆注后在自重作用下自動、密實地填充空間，從而提高產(chǎn)品的密實性與抗裂性能。減水劑的用量少于總重量的0.61%，則灌漿材料流動性不佳；減水劑的用量大于1%，則容易產(chǎn)生分層、離析、泌水等問題。本發(fā)明中的可再分散聚合物膠粉起增粘作用，可以提高漿體與澆筑空間周圍界面的粘接力，同時還因聚合物膠粉具有一定的彈性而起到抗裂作用。本發(fā)明中，可再分散聚合物膠粉用量為0. 5% 2%，產(chǎn)品加水攪拌施工1. 5小時后，粘接強度可達2MPa以上。可再分散聚合物膠粉用量如果少于0. 5%，則粘接效果較差；如果用量大于2%，則會降低灌漿材料的流動性而影響澆灌時填充的密實性，從而影響施工質(zhì)量，并且會降低材料硬化后的抗壓強度。緩凝劑可以延緩漿體的初凝時間，而促硬組分可加速水化縮短漿體的終凝和硬化時間，使得漿體在十幾分鐘內(nèi)即經(jīng)歷初凝、終凝并硬化。本發(fā)明中所用的緩凝劑為硼砂、硼酸、酒石酸或葡萄糖酸鈉中的一種。適當?shù)暮瑲饬靠墒節(jié){體在不明顯降低強度的前提下具有良好的抗凍融性能，本發(fā)明采用適宜摻量的消泡劑調(diào)整漿體在攪拌澆筑過程中的氣泡量，使?jié){體硬化后具有良好的抗凍融性能，經(jīng)檢驗可經(jīng)受300次以上凍融循環(huán)作用。本發(fā)明所用的消泡劑為聚醚類粉體消泡劑。本發(fā)明的產(chǎn)品具有良好的早期抗裂性能，其抗裂性主要是通過添加減水劑來調(diào)整漿體的流動性，以提高其硬化后的密實性；同時，可再分散聚合物膠粉具有一定的增粘作用及彈性，并輔以甲基纖維素醚，也使?jié){體具備良好的早期抗裂性能，本發(fā)明經(jīng)抗裂性試驗及現(xiàn)場施工檢驗無開裂現(xiàn)象發(fā)生。本發(fā)明所制備的灌漿材料，其硬化后具有良好的密實性，經(jīng)測試，其電通量小于 800庫倫，具有良好的阻礙離子遷移能力，因而具備優(yōu)異的耐久性。同時由于采用石英砂作為骨架，使得本發(fā)明產(chǎn)品具有良好的體積穩(wěn)定性。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比其優(yōu)點在于具有快速硬化和超早強特點，早期抗壓強度高、彎拉強度高、粘接強度高，可大大縮短工期，后期強度發(fā)展穩(wěn)定，安全性好；具有良好的抗凍融性和抗離子遷移性，耐久性好；凝結(jié)時間可調(diào)，使用便捷，所形成干混砂漿產(chǎn)品，現(xiàn)場加水攪拌1 2分鐘即可，施工灌注時可自動密實，省時省力，適用性好。本發(fā)明適合各種環(huán)境下(室外和室內(nèi)，低溫和高溫)不同部位的灌漿施工，特別適合城市道路檢查井改造工程施工，還可用于其它建設工程的搶修施工。
具體實施例方式下面用實施例進一步對本發(fā)明進行說明，所述實施例不是對本發(fā)明組分及性能范圍的限制。實施例1本快硬自密實抗裂高性能灌漿材料的原料組成配比按重量計為普通硅酸鹽水泥10 %，快硬硫鋁酸鹽水泥38 %，20 40目石英砂40 %，40 70 目石英砂10%，碳酸鉀0.對％，酒石酸0. 08%，可再分散聚合物膠粉0. 7%，甲基纖維素醚 0.01%,聚醚類粉體消泡劑0. 14%、氨基磺酸鹽減水劑0. 9%。上述材料經(jīng)混合制得干混砂漿，現(xiàn)場將干混砂漿與水按1 0.14的比例攪拌均勻成漿體即可灌筑。從加水攪拌起計時，14. 5分鐘后初凝，18分鐘后終凝，20分鐘即開始硬化，30分鐘后即可進行下一施工工序。流動度和抗壓強度的測試參照JC/T986-2005《水泥基灌漿材料》；彎拉強度的測試參照JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》；粘接強度的測試參照 JC/T985-2005《地面用水泥基自流平砂漿》；圓環(huán)法抗裂性和電通量的測試參照鐵建設 [2005] 157號《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設計暫行規(guī)定》；刀口法抗裂性和抗凍融性能的測試參照GB/T50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》。各項性能的測試結(jié)果為流動度為360mm ；40分鐘抗壓強度為15. 8MPa ；1. 5小時抗壓強度為26. 7MPa，彎拉強度為2. 8MPa，粘接強度為2. IMPa ；28天抗壓強度為55. 4MPa，抗凍等級為F300，電通量為563庫倫；圓環(huán)法和刀口法抗裂測試各齡期均未開裂。實施例2本快硬自密實抗裂高性能灌漿材料的原料組成配比按重量計為普通硅酸鹽水泥洸%，快硬硫鋁酸鹽水泥M %，20 40目石英砂37 %，40 70 目石英砂10%，碳酸鋰0. 11%，葡萄糖酸鈉0. 04%，可再分散聚合物膠粉1. 7%，甲基纖維素醚0. 11%，聚醚類粉體消泡劑0. 11%、密胺減水劑0. 93%。上述材料經(jīng)混合制得干混砂漿，現(xiàn)場將干混砂漿與水按1 0.15的比例攪拌均勻成漿體即可灌筑。從加水攪拌起計時，16分鐘后初凝，22分鐘后終凝，24分鐘即開始硬化， 38分鐘后即可進行下一施工工序。其性能測試結(jié)果為流動度為340mm ；40分鐘抗壓強度為10. 2MPa ；1. 5小時抗壓強度為14. 6MPa，彎拉強度為1. 9MPa，粘接強度為2. 4MPa ；28天抗壓強度為48. 2MPa，抗凍等級為F375，電通量為 891庫倫；圓環(huán)法和刀口法抗裂測試各齡期均未開裂。實施例3本快硬自密實抗裂高性能灌漿材料的原料組成配比按重量計為普通硅酸鹽水泥20 %，快硬硅酸鹽水泥30 %，20 40目石英砂37 %，40 70目石英砂11%，氫氧化鉀0. 15%，硼砂0. 09%，可再分散聚合物膠粉1.0%，甲基纖維素醚 0.1%，聚醚類粉體消泡劑0. 09 %、萘磺酸鹽減水劑0.8%。上述材料經(jīng)混合制得干混砂漿，現(xiàn)場將干混砂漿與水按1 0.16的比例攪拌均勻成漿體即可灌筑。從加水攪拌起計時，18分鐘后初凝，28分鐘后終凝，35分鐘即開始硬化， 50分鐘后可進行下一施工工序。其性能測試結(jié)果為流動度為340mm ；50分鐘抗壓強度為8. IMPa ；1. 5小時抗壓強度為12. IMPa,彎拉強度為1. 82MPa，粘接強度為2. 5MPa ；28天抗壓強度為60. 2MPa，抗凍等級為F450，電通量為632庫倫；圓環(huán)法和刀口法抗裂測試各齡期均未開裂。實施例4本快硬自密實抗裂高性能灌漿材料的原料組成配比按重量計為 普通硅酸鹽水泥16 %，快硬硅酸鹽水泥32 %，20 40目石英砂36. 8 %，40 70 目石英砂12 %，氫氧化鈉0. 20 %，硼酸0. 06 %，可再分散聚合物膠粉1.9%，甲基纖維素醚 0. 18%，聚醚類粉體消泡劑0. 17%、聚羧酸減水劑0.7%。上述材料經(jīng)混合制得干混砂漿，現(xiàn)場將干混砂漿與水按1 0.18的比例攪拌均勻成漿體即可灌筑。從加水攪拌起計時，16分鐘后初凝，25分鐘后終凝，32分鐘即開始硬化， 45分鐘后可進行下一施工工序。其性能測試結(jié)果為流動度為340mm ；45分鐘抗壓強度為8. 4MPa ；1. 5小時抗壓強度為13. 2MPa,彎拉強度為2. 4MPa，粘接強度為2. SMPa ；28天抗壓強度為50. 3MPa，抗凍等級為F300，電通量為 812庫倫；圓環(huán)法和刀口法抗裂測試各齡期均未開裂。
權(quán)利要求
1.一種用于城市道路檢查井搶修工程的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料的組合物，其特征在于該組合物中各組分按重量百分比為硅酸鹽水泥 10% 30%快硬水泥20% 40%石英砂40% 60%促硬組份0.06% 0.25%緩凝組分0.01% 0.1% 可再分散聚合物膠粉 0.5% 1.9% 甲基纖維素醚 0.005% 0.2%消泡劑0.08% 0.2%高效減水劑 0.61% 1.0%。
2.如權(quán)利要求1所述的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料，其特征在于所用的快硬水泥為快硬硫鋁酸鹽水泥或快硬硅酸鹽水泥中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料，其特征在于所用的促硬組份是一種堿金屬碳酸鹽或堿金屬氫氧化物，其中的堿金屬為鋰、鈉或鉀中的一種，促硬組份的用量為0. 06% 0. 25%。
4.如權(quán)利要求1所述的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料，其特征在于所用的石英砂由 20 40目石英砂和40 70目石英砂共同組成，二者重量比大于3 2。
5.如權(quán)利要求1所述的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料，其特征在于所用的可再分散聚合物膠粉的用量為0. 5% 1. 9%，可以是任何可再分散聚合物膠粉。
6.如權(quán)利要求1所述的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料，其特征在于所用減水劑為萘磺酸鹽減水劑、氨基磺酸鹽減水劑、密胺減水劑和聚羧酸減水劑中的一種，其用量為 0. 61% 1%。
7.如權(quán)利要求1所述的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料，其特征在于緩凝組分為硼砂、硼酸、酒石酸或葡萄糖酸鈉中的一種；消泡劑為聚醚類粉體消泡劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可用于城市道路檢查井搶修工程的快硬自密實抗裂高性能灌漿材料，制造該灌漿材料所用的原材料按重量百分比為硅酸鹽水泥10％～30％，快硬水泥20％～40％、石英砂40％～60％、促硬組分0.06％～0.25％、緩凝組分0.01％～0.1％、可再分散聚合物膠粉0.5％～1.9％、纖維素醚0.005％～0.2％、消泡劑0.08％～0.2％、高效減水劑0.61％～1％。將上述組分按比例混合均勻后得到快硬高性能灌漿干混料。使用時，將該干混料加水攪拌即可，水與干混料的重量比為0.14～0.18。本發(fā)明的灌漿材料具有快硬、自密實、抗裂等特點，同時具有良好的抗凍融性、耐久性、新老界面粘接性和體積穩(wěn)定性。
文檔編號C04B28/36GK102320793SQ201110243559
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者厲世寶, 吳長龍, 楊學彥, 王岳華, 王躍松, 胡海峰, 辛德勝 申請人:大連建科北方化學有限公司