新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，包括燒料礓石、粉煤灰和水，其中燒料礓石、粉煤灰和水的質(zhì)量比為1:1：0.8~1.2。本發(fā)明的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液灌漿后形成的錨固體早期強度較高，穩(wěn)定性和耐久性強，并對土遺址本體兼容性強，不干擾遺址本體原貌，對人身健康和文物安全無不良影，是土遺址錨固灌漿理想材料，適用于粉土夯筑、含砂粉土夯筑、砂礫土夯筑等建造工藝下土體抗壓強度介于2~3Mpa的土遺址錨固。
【專利說明】新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]發(fā)明涉及一種土遺址錨固用灌漿材料，具體地說是一種新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液。
【背景技術(shù)】 [0002]巖土錨固灌漿技術(shù)成為巖土工程領(lǐng)域的重要分支，它的主要特點為充分發(fā)揮和提高巖土體的自身強度和自穩(wěn)能力，結(jié)構(gòu)物的體積和質(zhì)量得以大幅度縮減，因其施工安全、加固效果理想，該項技術(shù)成為提高巖土工程穩(wěn)定性和解決復(fù)雜的巖土工程問題最經(jīng)濟最有效的方法之一。鑒于隱蔽性強的特點，文物保護工程尤其是土遺址保護加固中也逐步引進錨固灌漿技術(shù)。
[0003]目前，粘接性錨桿在土木工程和文物保護工程中常用，灌漿材料強度對錨桿錨固力影響很大，灌漿體強度越大，錨固力就越大，應(yīng)力擴散得越慢。在土木工程中常用的粘結(jié)劑有合成樹脂、水泥漿、水泥砂漿等，要求這些灌漿材料有足夠的粘接力。而文物保護工程中采用的灌漿體有如下要求:所選材料需在滿足保護文物性能及工藝條件要求下，盡可能小的干擾文物體系包含的信息；對人身健康和文物安全無不良影響；保護材料與文物相匹配；良好的抗老化性能；良好的化學(xué)性能，既要滿足保護處理所需的化學(xué)活性，還要具有不與文物原材料發(fā)生不必要的化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性，所以灌漿體的選用受到諸多限制。
[0004]常用的傳統(tǒng)材料如水泥混凝土材料因與遺址土體物性差異較大、具有較強的化學(xué)腐蝕性、色澤反差極大等缺點而無法選用。目前土遺址保護工程中所用的灌漿材料主要有水泥砂漿和PF系列材料。考慮到文物的特性，水泥砂漿類灌漿材料可在土遺址載體上使用，不能應(yīng)用于土遺址本體，以免帶來保護性的破壞。因此，如何開發(fā)一種與遺址土體物性差異小、具有良好的抗老化性能、對人身健康和文物安全無不良影的錨固漿液，就成了值得解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述問題，本發(fā)明提出一種新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液的技術(shù)方案，適用于粉土夯筑、含砂粉土夯筑、砂碌土夯筑等建造工藝下土體抗壓強度介于2~3Mpa的土遺址錨固。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明提供一種新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，包括燒料礓石、粉煤灰和水，其中燒料礓石、粉煤灰和水的質(zhì)量比為1:1:0.8^1.2。
[0007]作為錨固用的漿液，必須滿足可灌性和齡期強度，即:保證一定的和易性(流動性和保水性)和稠度，同時滿足低收縮性、耐候性、初凝與終凝時間強度要求。室內(nèi)試驗證明，當水的比率小于0.8時，漿體和易性較差、稠度過高，不能保證飽滿灌漿，而且早期強度過高，收縮率過大，無法保證錨固效果；當水的比率大于1.2時，漿體稠度過小，早期強度過低，收縮率極大，無法保證錨固效果。而當配合比為燒料礓石、粉煤灰和水的質(zhì)量比為1:1:
0.fl.2時，試驗結(jié)果表明可灌性較好、早期強度適中、收縮率較小，完全滿足錨固的需求。[0008]本發(fā)明還可以通過以下技術(shù)方案進一步改進:優(yōu)選的，所述燒料礓石為料礓石在9000C~1100°C中焙燒2.5h~3.5h后的生成物，其成分包括30%~35% (質(zhì)量百分比)的CaO、25%~30% (質(zhì)量百分比)的β-CS和15%~20% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為160~200目。
[0009]優(yōu)選的，所述燒料礓石為料礓石在1000°C中焙燒3h后的生成物，其成分包括33.9% (質(zhì)量百分比)的Ca0、25.8% (質(zhì)量百分比)的β-CS和17.6% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為180目。該燒料礓石具有氣硬性和水硬性的雙重優(yōu)點，在室內(nèi)和現(xiàn)場試驗中得到了有效的驗證。材料在研發(fā)過程中，經(jīng)歷了 900°c，1000°c，120(rc的嘗試性燒制，燒制的結(jié)果表明，1000°c燒制下的料礓石產(chǎn)物性能最佳。而1000°c下的燒料礓石的產(chǎn)物成分，經(jīng)過嚴密的化學(xué)分析，是以上結(jié)果。本產(chǎn)物不僅僅具有很好的氣硬性和水硬性，與土相互作用時，能夠與遺址土體很好的融合，而且物理力學(xué)性能差異很小，與遺址土體具有非常好的兼容性。
[0010]優(yōu)選的，所述料礓石的成分包括60%~80% (質(zhì)量百分比)的CaCO3和40%~20% (質(zhì)量百分比)的黏土。
[0011]優(yōu)選的，所述料礓石的成分包括21.5%~23% (質(zhì)量百分比)的Si02、29T3% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6%~7% (質(zhì)量百分比)的Al203、64%~65% (質(zhì)量百分比)的CaC03、l%~2% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.5%~?% (質(zhì)量百分比)的Na2O和0.5%~?% (質(zhì)量百分比)的Κ20。
[0012]優(yōu)選的，所述料礓石的成分包括22.06% (質(zhì)量百分比)的Si02、2.07% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6.44% (質(zhì)量百分比)的Α1203、64.88% (質(zhì)量百分比)的CaCO3U.49% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.90% (質(zhì)量百分比)的Na2O和0.98% (質(zhì)量百分比)的K20。
[0013]優(yōu)選的，所述粉煤灰的成分包括空心球狀的硅線石和石英。
[0014]優(yōu)選的，所述粉煤灰的成分包括`52%~53% (質(zhì)量百分比)的Si02、129Tl3% (質(zhì)量百分比)的Fe203、25%~26% (質(zhì)量百分比)的Al203、4%~5% (質(zhì)量百分比)的Ca0、3%~4% (質(zhì)量百分比)的MgO和0.1%~0.3% (質(zhì)量百分比)的SO30
[0015]優(yōu)選的，所述粉煤灰的成分包括52.23% (質(zhì)量百分比)的Si02、12.38% (質(zhì)量百分比)的Fe2O3^25.27% (質(zhì)量百分比)的Α1203、4.45% (質(zhì)量百分比)的CaO,3.58% (質(zhì)量百分t匕)的MgO和0.22% (質(zhì)量百分比)的S03。
[0016]優(yōu)選的，所述燒料礓石、粉煤灰和水的質(zhì)量比為1: 1:0.8、1: 1:0.9、1:1: 1、1:1: 1.2
中的任意一種。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
(I)本發(fā)明的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液所形成的錨固體早期抗壓強度能達到2~3Mpa，基本無收縮變形性和良好的透水性能，有較好的水穩(wěn)定性、抗凍融性、耐風(fēng)蝕性、耐堿性介質(zhì)侵蝕、耐溫濕度變化的能力等特性，均有利于提高古遺址保護修復(fù)后的抗風(fēng)蝕、雨蝕性及耐候性能。
[0018](2)本發(fā)明的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液與遺址土體物性差異小，在實現(xiàn)錨固體早期強度大幅度提高的同時，對于遺址本體的兼容性強，不干擾遺址本體原貌。
[0019](3)本發(fā)明的燒料礓石與粉煤灰取材方便，成本低，灌漿工藝簡便，對人體無害，對環(huán)境無污染?！揪唧w實施方式】
[0020]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明:
實施例1
本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，由下列組分組成:燒料礓石550g，粉煤灰550g，水495g。即燒料礓石與粉煤灰質(zhì)量比1:1，水灰比0.45。
[0021]將水、燒料礓石與粉煤灰按先后順序倒入容器內(nèi)進行攪拌至均勻。
[0022]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0023]本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，室內(nèi)試驗結(jié)果如下:初凝時間72min，終凝時間6h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強度0.35MPa，抗折強度0.19MPa ；7d抗壓強度0.66MPa，抗折強度0.18MPa ；14d抗壓強度1.81MPa，抗折強度0.56 MPa ；28d抗壓強度3.27MPa，抗折強度1.01 MPa。
[0024]初凝時間和終凝時間與加固時機、效果密切相關(guān)。初凝時間72min，為錨固灌漿的施工提供了足夠的時間，保證施工工序的完成，而終凝時間6h，也保證了在較短時間內(nèi)，漿液開始發(fā)揮其錨固性能，提供力學(xué)支撐，確保了錨固效果。
[0025]現(xiàn)場試驗效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗測試，單位長度錨固力7KN/m，大于設(shè)計荷載5KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達到錨固效果。
[0026]實施例2
本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，由下列組分組成:燒料礓石670g，粉煤灰670g，水670g。即燒料礓石`與粉煤灰質(zhì)量比1:1，水灰比0.50。
[0027]將水、燒料礓石與粉煤灰按先后順序倒入容器內(nèi)進行攪拌至均勻。
[0028]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0029]本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，室內(nèi)試驗結(jié)果如下:初凝時間80min，終凝時間6.5h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強度0.32MPa，抗折強度0.17MPa ；7d抗壓強度0.64MPa，抗折強度0.16MPa ；14d抗壓強度1.80MPa，抗折強度0.55 MPa ；28d抗壓強度3.26MPa，抗折強度1.00 MPa。
[0030]現(xiàn)場試驗效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗測試，單位長度錨固力6KN/m，大于設(shè)計荷載4KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達到錨固效果。
[0031]實施例3
本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，由下列組分組成:燒料礓石550g，粉煤灰550g，水440g。即燒料礓石與粉煤灰質(zhì)量比1:1，水灰比0.40。
[0032]將水、燒料礓石與粉煤灰按先后順序倒入容器內(nèi)進行攪拌至均勻。
[0033]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0034]本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，室內(nèi)試驗結(jié)果如下:初凝時間65min，終凝時間5h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強度0.42MPa，抗折強度0.22MPa ；7d抗壓強度0.69MPa，抗折強度0.2IMPa ；14d抗壓強度1.83MPa，抗折強度0.59 MPa ；28d抗壓強度3.28MPa，抗折強度1.03MPa。
[0035]現(xiàn)場試驗效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗測試，單位長度錨固力8KN/m，大于設(shè)計荷載6KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達到錨固效果。
[0036]實施例4本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，由下列組分組成:燒料礓石12.4kg，粉煤灰12.4kg，水11.2kg。即燒料礓石與粉煤灰質(zhì)量比1:1，水灰比0.45。
[0037]將水、燒料礓石與粉煤灰按先后順序倒入容器內(nèi)進行攪拌至均勻。
[0038]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0039]本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，室內(nèi)試驗結(jié)果如下:初凝時間72min，終凝時間6h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強度0.35MPa，抗折強度0.19MPa ；7d抗壓強度0.66MPa，抗折強度0.18MPa ；14d抗壓強度1.81MPa，抗折強度0.56 MPa ；28d抗壓強度3.27MPa，抗折強度1.01 MPa。
[0040]現(xiàn)場試驗效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗測試，單位長度錨固力7KN/m，大于設(shè)計荷載5KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達到錨固效果。
[0041]實施例5
本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，由下列組分組成:燒料礓石12.4kg，粉煤灰12.4kg，水14.88kg。即燒料礓石與粉煤灰質(zhì)量比1:1，水灰比0.60。
[0042]將水、燒料礓石與粉煤灰按先后順序倒入容器內(nèi)進行攪拌至均勻。
[0043]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0044]本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，室內(nèi)試驗結(jié)果如下:初凝時間85min，終凝時間7.5h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強度0.30MPa,抗折強度0.14MPa ;7d抗壓強度0.61MPa，抗折強度0.16MPa ;14d抗壓強度1.76MPa，抗折強度0.50MPa ；28d抗壓強度3.16MPa，抗折強度0.95 MPa。
[0045]現(xiàn)場試驗效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗測試，單位長度錨固力5.5KN/m,大于設(shè)計荷載4KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達到錨固效果。
[0046]實施例6
本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，由下列組分組成:燒料礓石
6.2kg，粉煤灰6.2kg，水5.6kg。即燒料礓石與粉煤灰質(zhì)量比1:1，水灰比0.45。
[0047]將水、燒料礓石與粉煤灰按先后順序倒入容器內(nèi)進行攪拌至均勻。
[0048]制拌好的漿液在可泵期內(nèi)灌入錨孔的錨固段內(nèi)形成錨固體。
[0049]本實施例的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，室內(nèi)試驗結(jié)果如下:初凝時間72min，終凝時間6h，形成的錨固體3d (3天)凝期的抗壓強度0.35MPa，抗折強度0.19MPa ；7d抗壓強度0.66MPa，抗折強度0.18MPa ；14d抗壓強度1.81MPa，抗折強度0.56 MPa ；28d抗壓強度3.27MPa，抗折強度1.01 MPa。
[0050]現(xiàn)場試驗效果:通過現(xiàn)場錨固基本試驗測試，單位長度錨固力7KN/m，大于設(shè)計荷載5KN/m，錨固部分色澤與周圍土體基本一致，完全達到錨固效果。
[0051 ]以上所述之【具體實施方式】為本發(fā)明的較佳實施方式，并非以此限定本發(fā)明的具體實施范圍，本發(fā)明的范圍包括并不限于本【具體實施方式】，凡依照本發(fā)明之形狀、結(jié)構(gòu)所作的等效變化均在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:包括燒料礓石、粉煤灰和水，其中燒料礓石、粉煤灰和水的質(zhì)量比為1:1: 0.8~1.2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述燒料礓石為料礓石在900°C~1100°C中焙燒2.5h~3.5h后的生成物，其成分包括30%~35% (質(zhì)量百分比)的Ca0、25%~30% (質(zhì)量百分比)的β -CS和15%~20% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為160~200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述燒料礓石為料礓石在1000°c中焙燒3h后的生成物，其成分包括33.9% (質(zhì)量百分比)的CaO、25.8% (質(zhì)量百分比)的β -CS和17.6% (質(zhì)量百分比)的C2AS,其顆粒直徑為180目。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述料礓石的成分包括60%~80% (質(zhì)量百分比)的CaCO3和40%~20% (質(zhì)量百分比)的黏土。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土遺址錨固用燒料礓石石英砂漿液，其特征在于:所述料礓石的成分包括21.5%~23% (質(zhì)量百分比)的Si02、29T3% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6°/T7%(質(zhì)量百分比)的Al203、64%~65% (質(zhì)量百分比)的CaC03、l%~2% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.5%~1%(質(zhì)量百分比)的Na2O和0.5%~?% (質(zhì)量百分比)的Κ20。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述料礓石的成分包括22.06% (質(zhì)量百分比)的SiO2,2.07% (質(zhì)量百分比)的Fe203、6.44% (質(zhì)量百分比)的Α1203、64.88% (質(zhì)量百分比)的CaCO3U.49% (質(zhì)量百分比)的Mg0、0.90% (質(zhì)量百分比)的Na2O和0.98% (質(zhì)量百分比)的K20。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述粉煤灰的成分包括空心球狀的硅線石和石英。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型`土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述粉煤灰的成分包括52%~53% (質(zhì)量百分比)的Si02、12%~13% (質(zhì)量百分比)的Fe203、25%~26%(質(zhì)量百分比)的Α1203、4%~5% (質(zhì)量百分比)的CaO、39T4% (質(zhì)量百分比)的MgO和0.1%~θ.3%(質(zhì)量百分比)的so3。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述粉煤灰的成分包括52.23% (質(zhì)量百分比)的Si02、12.38% (質(zhì)量百分比)的Fe203、25.27% (質(zhì)量百分比)的Α1203、4.45% (質(zhì)量百分比)的CaO,3.58% (質(zhì)量百分比)的MgO和0.22% (質(zhì)量百分比)的S03。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、任一項所述的新型土遺址錨固用燒料礓石粉煤灰漿液，其特征在于:所述燒料礓石、粉煤灰和水的質(zhì)量比為1:1:0.8、1:1:0.9、1:1: 1、1:1: 1.2中的任意一種。
【文檔編號】C04B18/08GK103553477SQ201310541312
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】張景科, 諶文武, 和法國, 田磊 申請人:蘭州大學(xué)