一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種預(yù)應(yīng)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(zhì)量百分比為：水泥50％～77％，鋼渣微粉10％～20％，沸石粉5％～10％，磨細(xì)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(fā)明同時(shí)還提供了上述材料的制備方法。本發(fā)明提供的方案解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，該材料中使用了鋼渣微粉、沸石粉和磨細(xì)稻殼灰作摻合料，綜合利用各摻合料的優(yōu)勢(shì)解決收縮和泌水問(wèn)題，提高壓漿材料的耐久性，同時(shí)大量利用鋼渣、沸石和稻殼灰資源。
【專利說(shuō)明】一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料，尤其涉及一種利用鋼渣微粉-沸石粉-磨細(xì)稻殼灰作摻合料所制備的預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料，本發(fā)明同時(shí)還提供了上述材料的制備方法，屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]孔道壓漿被視為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕的最后一道防線，肩負(fù)確保預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)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(xì)礦渣、硅灰等多種材料構(gòu)成的混合材料。由于沒(méi)有砂石等骨料，所以具有較高的收縮性，同時(shí)壓漿材料還要滿足相應(yīng)的流動(dòng)性、泌水率、膨脹率、強(qiáng)度和防腐蝕功能，所以必須通過(guò)原材料的優(yōu)選和合理的配比設(shè)計(jì)來(lái)得出性能優(yōu)異的壓漿材料。
[0003]鋼渣是煉鋼工業(yè)的廢渣，其排放量約為鋼產(chǎn)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(guò)程中能產(chǎn)生體積膨脹，因此將鋼渣開(kāi)發(fā)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(hù)環(huán)境，還能改善改善壓漿材料收縮大的問(wèn)題，減少膨脹劑的用量。
[0004]沸石粉是天然沸石巖經(jīng)磨細(xì)后形成的一種火山灰質(zhì)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(yīng)生成一系列水化產(chǎn)物，其火山灰活性優(yōu)于粉煤灰和礦渣，廉價(jià)易得。大量資料表明沸石由于其內(nèi)部特殊的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(nèi)養(yǎng)護(hù)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(wú)機(jī)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(xué)組成為S12,含量可達(dá)90%以上，由于產(chǎn)地不同、煅燒工藝不同，稻殼灰的化學(xué)組成和礦物組成會(huì)有所不同。通常采用低溫煅燒工藝產(chǎn)生的稻殼灰中S12W無(wú)定形態(tài)為主，具有很高的火山灰活性，對(duì)水泥基材料具有強(qiáng)烈的增強(qiáng)改性作用，同時(shí)其內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)抑制泌水也有一定的作用。
[0006]目前還沒(méi)有將鋼渣微粉、沸石粉和磨細(xì)稻殼灰復(fù)合作摻合料用于預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料的相關(guān)研宄報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料，解決了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，該材料中使用了鋼渣微粉、沸石粉和磨細(xì)稻殼灰作摻合料，綜合利用各摻合料的優(yōu)勢(shì)解決收縮和泌水問(wèn)題，提高壓漿材料的耐久性，同時(shí)大量利用鋼渣、沸石和稻殼灰資源。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案為:
[0009]一種預(yù)應(yīng)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(zhì)量百分比為:水泥50%?77%，鋼渣微粉10%?20%，沸石粉5%?10%，磨細(xì)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(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)。
[0011]所述的鋼渣微粉、沸石粉和磨細(xì)稻殼灰均為采用高效開(kāi)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(fù)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(jī)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(zhì)素磺酸鈣和糊精中的一種或兩種。
[0016]本發(fā)明同時(shí)還提供了制備上述預(yù)應(yīng)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(zhì)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(kāi)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(xì)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(jī)中干拌lOmin，即可制得預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料；
[0020](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內(nèi)膜包裝袋，封口存放。
[0021]本發(fā)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(guò)程中能產(chǎn)生體積膨脹，因此將鋼渣開(kāi)發(fā)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(hù)環(huán)境，還能改善改善壓漿材料收縮大的問(wèn)題，減少膨脹劑的用量。本發(fā)明中采用了沸石粉，其中沸石粉是天然沸石巖經(jīng)磨細(xì)后形成的一種火山灰質(zhì)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(yīng)生成一系列水化產(chǎn)物，其火山灰活性優(yōu)于粉煤灰和礦渣，廉價(jià)易得。沸石由于其內(nèi)部特殊的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(nèi)養(yǎng)護(hù)作用，從而緩解混凝土的自收縮。本發(fā)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(wú)機(jī)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(xué)組成為S12，含量可達(dá)90%以上，由于產(chǎn)地不同、煅燒工藝不同，稻殼灰的化學(xué)組成和礦物組成會(huì)有所不同。通常采用低溫煅燒工藝產(chǎn)生的稻殼灰中S12W無(wú)定形態(tài)為主，具有很高的火山灰活性，對(duì)水泥基材料具有強(qiáng)烈的增強(qiáng)改性作用，同時(shí)其內(nèi)部的多孔結(jié)構(gòu)對(duì)抑制泌水也有一定的作用。
[0022]本發(fā)明所提供的預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn):1、能夠大量利用鋼渣、沸石和稻殼灰制備預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料，摻入量分別在10%?20%、5%?10%和5%?15%，節(jié)約資源，減少排放，提高廢物利用規(guī)律。2、配制的預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料復(fù)合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和工程要求，泌水率為零、可操作時(shí)間長(zhǎng)且達(dá)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(jiǎn)單，只需高效開(kāi)流選粉磨、干混設(shè)備、計(jì)量設(shè)備和包裝設(shè)備，原材料廉價(jià)易得，降低了預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料的生產(chǎn)成本。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)具體的說(shuō)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1
[0025]本實(shí)施例中所提供的預(yù)應(yīng)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(zhì)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(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)；膨脹劑選用硫鋁酸鈣-氧化鈣復(fù)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(kāi)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(xì)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(jī)中干拌lOmin，即可制得預(yù)應(yīng)力管道壓楽材料；
[0029](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內(nèi)膜包裝袋，封口存放，規(guī)格為每袋25kg。
[0030]將本實(shí)施例中所提供的預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料按水膠比0.27準(zhǔn)確稱取材料和水，采用轉(zhuǎn)速不低于1000轉(zhuǎn)/min的高速攪拌機(jī)攪拌，楽體攪拌操作順序:在攪拌機(jī)中先加入實(shí)際拌和水用量的80%，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，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(xù)攪拌2min停機(jī)，測(cè)試拌合物的工作性能、凝結(jié)時(shí)間、泌水性能，并制作成型，測(cè)試力學(xué)性能和膨脹性能。
[0031]測(cè)得初凝時(shí)間為10.5h，終凝時(shí)間為12.2h,初始流動(dòng)度為13s，30min流動(dòng)度為16s，60min流動(dòng)度為18s，24h自由泌水率均為0，3d抗折強(qiáng)度為5.9MPa、抗壓強(qiáng)度為42.7MPa，7d抗折強(qiáng)度為7.6MPa、抗壓強(qiáng)度為52.4MPa，28d抗折強(qiáng)度為11.2MPa、抗壓強(qiáng)度為71.2MPa，3h自由膨脹率為0.42%,24h自由膨脹率為0.51%。
[0032]實(shí)施例2
[0033](I)原材料的配比:按各組分質(zhì)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(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)；膨脹劑選用硫鋁酸鈣-氧化鈣復(fù)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(kāi)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(xì)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(jī)中干拌lOmin，即可制得預(yù)應(yīng)力管道壓楽材料；
[0036](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內(nèi)膜包裝袋，封口存放，規(guī)格為每袋25kg。
[0037]將本實(shí)施例中所提供的預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料按水膠比0.27準(zhǔn)確稱取材料和水，采用轉(zhuǎn)速不低于1000轉(zhuǎn)/min的高速攪拌機(jī)攪拌，楽體攪拌操作順序:在攪拌機(jī)中先加入實(shí)際拌和水用量的80%，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，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(xù)攪拌2min停機(jī)，測(cè)試拌合物的工作性能、凝結(jié)時(shí)間、泌水性能，并制作成型，測(cè)試力學(xué)性能和膨脹性能。
[0038]測(cè)得初凝時(shí)間為11.1h,終凝時(shí)間為12.6h，初始流動(dòng)度為12s，30min流動(dòng)度為16s，60min流動(dòng)度為18s，24h自由泌水率均為0，3d抗折強(qiáng)度為5.6MPa、抗壓強(qiáng)度為40.3MPa，7d抗折強(qiáng)度為7.0MPa、抗壓強(qiáng)度為49.3MPa，28d抗折強(qiáng)度為10.5MPa、抗壓強(qiáng)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(wú)泌水現(xiàn)象，其他各指標(biāo)也均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。通過(guò)配方和結(jié)果對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，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(xì)稻殼灰摻量的減少會(huì)導(dǎo)致各齡期強(qiáng)度不同程度的降低。
[0040]實(shí)施例3
[0041](I)原材料的配比:按各組分質(zhì)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(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)；膨脹劑選用硫鋁酸鈣-氧化鈣復(fù)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(kāi)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(xì)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(jī)中干拌lOmin，即可制得預(yù)應(yīng)力管道壓楽材料；
[0044](4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內(nèi)膜包裝袋，封口存放，規(guī)格為每袋25kg。
[0045]將本實(shí)施例中所提供的預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料按水膠比0.27準(zhǔn)確稱取材料和水，采用轉(zhuǎn)速不低于1000轉(zhuǎn)/min的高速攪拌機(jī)攪拌，楽體攪拌操作順序:在攪拌機(jī)中先加入實(shí)際拌和水用量的80%，開(kāi)動(dòng)攪拌機(jī)，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(xù)攪拌2min停機(jī)，測(cè)試拌合物的工作性能、凝結(jié)時(shí)間、泌水性能，并制作成型，測(cè)試力學(xué)性能、膨脹性能和氯離子滲透性。
[0046]測(cè)得初凝時(shí)間為10.1h,終凝時(shí)間為11.9h，初始流動(dòng)度為15s，30min流動(dòng)度為19s，60min流動(dòng)度為21s，24h自由泌水率均為0，3d抗折強(qiáng)度為5.3MPa、抗壓強(qiáng)度為39.8MPa，7d抗折強(qiáng)度為6.7MPa、抗壓強(qiáng)度為46.2MPa，28d抗折強(qiáng)度為10.2MPa、抗壓強(qiáng)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(shuō)明用鋼渣微粉-沸石粉-磨細(xì)稻殼灰作摻合料制備預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料性能優(yōu)良，可滿足標(biāo)準(zhǔn)和工程應(yīng)用指標(biāo)，抗氯離子滲透性好能很好的保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋不被侵蝕，與實(shí)施例1對(duì)比發(fā)現(xiàn)，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(quán)利要求】
1.一種預(yù)應(yīng)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(zhì)量百分比為:水泥50%?77%，鋼渣微粉10%?20%，沸石粉5%?10%，磨細(xì)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(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)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(qiáng)度等級(jí)為42.5級(jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)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(xì)稻殼灰均為采用高效開(kāi)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(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)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(fù)合膨脹劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)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(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料，其特征在于:所述的消泡劑為有機(jī)硅類粉末消泡劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)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(zhì)素磺酸鈣和糊精中的一種或兩種。
8.權(quán)利要求1所述的預(yù)應(yīng)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(zhì)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(kāi)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(xì)稻殼灰； (3)按步驟(I)中所稱取的比例將上述組分于干混機(jī)中干拌lOmin，即可制得預(yù)應(yīng)力管道壓漿材料； (4)將步驟(3)所制得的材料裝入帶內(nèi)膜包裝袋，封口存放。
【文檔編號(hào)】C04B18/30GK104478326SQ201410705936
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】李順凱, 明陽(yáng), 韋鵬亮, 鄧翀, 屠柳 申請(qǐng)人:中交二航武漢港灣新材料有限公司