后张有粘结预应力混凝土高性能灌浆外加剂

技术领域

本发明属于一种后张有粘结预应力混凝土结构专用外加剂，具体说是一种后张有粘结预应力混凝土高性能灌浆外加剂。

背景技术

在后张预应力混凝土结构中，基于耐久性和经济要求，在国内外的几乎所有的大型工程如桥梁、核电站的安全壳、大跨、高耸、巨型结构等均成功采用了有粘结预应力混凝土，取得了明显的技术经济效益。但是，有粘结预应力混凝土的所有优点，都必须建立在预应力筋与结构混凝土的粘结完好的基础之上下。灌浆质量的好坏，将直接影响到结构的安全性和可靠性，灌浆已成为有粘结预应力混凝土施工过程中的一道关键工序。

无收缩的灌浆剂目前在国外研究较多，已有相对成熟的产品，如日本电气化公司及小野田水泥公司开发的非金属性系列的无收缩灌浆剂因性能优越，在日本及美国得到了较为广泛的应用，但此类产品主要用于设备基础灌浆。对于后张有粘结预应力混凝土灌浆，并没有专门的灌浆剂。法国作为预应力混凝土技术相对先进的国家，采用了高品质的膨润土以及高效减水剂复合，在现场进行双组份调配，例如在连云港田湾核电站的后张预应力灌浆，外加剂采用从法国运送过来的产品现场进行调配，由此而需要进行大量的试验，给施工带来了极大的不便。在欧美国家还有采用铝粉与高效减水剂、增稠剂等配制灌浆料的报道，但没有开发专门的后张预应力混凝土灌浆剂，并且在工程中普遍存在铝粉的发气速度太快，难以控制灌浆质量等弊端。国内关于后张有粘结预应力混凝土灌浆材料的研究较少，多为结合重点工程所作的一些灌浆试验的报道。李晨光等^[1]采用普通铝粉、UEA、高效减水剂、增稠剂作了后张有粘结预应力混凝土灌浆料的性能研究，但是由于普通铝粉的发气时间较快，无法控制发气时间，因而对灌浆料的施工时间要求很高，难以满足现场的施工需求。

目前国内市场上还缺乏功能齐全，性能优异的灌浆产品。许多重点工程不得不花费巨资从国外引进，由于受国产水泥特点的限制以及具体季节及工程特点，工程人员不得不在现场进行灌浆试验，以寻找灌浆料的最佳组成与配比。这样的试验所需次数少则几十次，多则上千次，大大延误了工程进度，由此而耗费的人力、财力蔚为壮观。更为严重的是，由于缺乏专业化的灌浆队伍，对于某些中小工程及技术力量相对薄弱的施工队伍，往往无法控制灌浆质量，给工程结构造成严重隐患，给国家和人民财产造成巨大损失。因此，研制并生产出功能先进的灌浆材料产品，具有重大的现实意义。

发明内容

本发明要解决的就是目前国内后张有粘结预应力混凝土灌浆质量无法保证的难题，提供一种能综合改善灌浆料流变性和体积稳定性的后张有粘结预应力混凝土高性能灌浆外加剂。

本发明采用有机和无机，发气和结晶膨胀相结合的技术途径来综合改善灌浆料流变性和体积稳定性，由七大组分组成：组分1、2是高分子材料，组分3、4、5、6、7是无机材料，各组分的具体重量比例如下：

组分1：2-10％；          组分2：0.005-0.05％

组分3：50-70％；         组分4：10-20％

组分5：10-20％；         组分6：0.05-1.5％；

组分7：0.05-0.1％

组份1为市售萘磺酸盐甲醛高级缩合物，主要控制指标，减水率＞20％(固体掺量为0.5％)，含气量＜3％，Na₂SO₄＜5％。

组份2为市售超细铝粉，其铝含量＞95％，0.075mm筛筛余不大于4％。

组份3为硬石膏，主要提供SO₃，要求所用材料的SO₃含量＞50％。

组份4为煅烧高龄土，主要控制其碱含量和Al₂O₃含量。具体控制指标见表1，工艺过程主要包括破碎、煅烧、保温和粉磨，煅烧温度为650-800℃。

         组份4的控制指标            表1

组份5为以高龄土为主要成分的无机材料，主要控制其碱含量和Al₂O₃含量。具体控制指标同表2-1，工艺过程主要包括破碎和粉磨工艺过程

组份6为采用发酵工艺生产的线型高分子阴离子多聚糖，分子量在50-500万。其分子结构如下：

组分7以三萜皂甙为主要成分的引气剂，当其掺量为水泥用量的0.5×10^-4时，根据GB8076-97《砼外加剂标准)》检测砼含气量为3.5％。

本发明是专门为后张有粘结预应力混凝土孔道灌浆所开发的专用外加剂，它兼具有改善灌浆料流变性和体积稳定性的多重功能，掺入后不需复配其他材料，就能有效改善水泥浆体流变性，大幅度地减少泌水、避免离析和分层，而且能在塑性和硬化状态下有效地补偿收缩，提高了水泥浆体的体积稳定性。2小时流动性基本无损失，管道内浆体饱满密实，对温度适应性强，技术经济效益明显。掺入水泥以后，采用普通的压浆工艺能够有效保障灌浆后浆体基本无泌水(或泌水后能完全重新吸收)，浆体体积无收缩，并且具有足够的施工保障时间和适宜的施工温度范围，对钢材无锈蚀作用。

其主要性能特点为：具有高分散能力和高的假塑性，掺入后能够显著提高灌浆料的流变性，其净浆马氏锥流动时间为14.7秒，且2小时净浆马氏锥时间增加率小于10％；能够显著降低灌浆料的泌水率，掺13％的本发明灌浆料的泌水率为0；掺13％的本发明的浆体自加水开始3-6h达到最大膨胀值，且不超过110×10^-4，1日内无收缩，28日自收缩为1.8×10^-4；能够有效提高浆体硬化后的早期及后期力学性能，掺13％本发明的钢筋握裹力提高了313％；对钢材无锈蚀作用；碱含量为0.5％；对温度的适应性强，-5至+40℃均可正常施工；对水泥的适应性强，使用安全简便。

附图说明

图1为同一水泥不同掺量下(即在水泥中掺入不同量的本发明，以下同)形成的灌浆料的早期体积变形曲线示意图。

图2为不同水泥同一掺量下形成的灌浆料的早期收缩曲线示意图。

图3为同一水泥不同掺量下的灌浆料的限制自收缩曲线示意图。