一种后张法预应力混凝土孔道压浆剂及制备方法、压浆材料

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种后张法预应力混凝土孔道压浆剂及制备方法、压浆材料。

背景技术

预应力混凝土技术是建设部“九五”“十五”期间重点推广的新技术，它广泛应用于建筑、桥梁和特种工程结构，是建筑技术中不可或缺的重要组成部分。保证预应力混凝土结构的使用寿命的关键技术就是使预应力孔道压浆密实，减少预应力损失，并防止钢筋锈蚀。后张法预应力混凝土孔道压浆施工技术是一种新技术，是预应力混凝土施工过程的一道关键程序。在预应力混凝土结构中，压浆质量的好坏直接影响结构的安全性和可靠性。预应力混凝土孔道压浆材料是保护预应力钢筋不锈蚀，保证其与混凝土构件之间的有效传递，使后张预应力赶紧与整体结构良好连接成一体的关键材料，要求具有以下特征：（1）较好的流动度；（2）泌水率低，不离析，无沉降；（3）具有合适的膨胀度；（4）适宜的凝结时间；（5）具有一定的抗折抗压强度。压浆材料是由压浆剂、水泥和水按一定比例制成，压浆剂的性能和水的用量直接影响压浆材料的性能。为了进一步提高我国公路桥梁的质量，在新版的《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F 50-2011）中对压浆材料提出了很高的要求，市场上常用的压浆剂绝大多数不能满足新规范的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种性能优良的压浆剂及制备方法、压浆材料，压浆材料能很好满足最新《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F 50-2011）的要求。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种后张法预应力混凝土孔道压浆剂，其重量百分比组成为：矿物掺合料65~85%、减水剂2~10%、膨胀剂3~20%、防沉剂0.2~0.6%、消泡剂0.4~1.5%、缓凝剂0.1~5%、阻锈剂0.1~5%，并且所述膨胀剂的含碱量小于0.5%（质量）、氯离子含量小于0.03%（质量）。

所述矿物掺合料、减水剂、膨胀剂、防沉剂、消泡剂、缓凝剂、阻锈剂均可在本领域公知范围之内进行选择。

优选地，所述矿物掺合料为石英粉、石膏粉、粉煤灰、高炉矿渣、方解石、硅灰粉、高岭土、硅酸盐水泥中的一种或几种。

优选地，所述减水剂为萘系、聚羧酸系、三聚氰胺系、氨基磺酸系中的一种或几种。

优选地，所述膨胀剂为硫铝酸钙类、氧化钙类、UEA-H中的一种或几种，其重量百分比为优选3~10%，含碱量优选小于0.3%。

优选地，所述防沉剂为有机膨润土、气相法白炭黑、蓖麻油衍生物、羟乙基纤维素醚、甲基羟乙基纤维素醚、甲基羟丙基纤维素醚、分子量100~100000的聚醚多元醇、聚醚多糖、分子量为500~1000000的聚丙烯酰胺中的一种或几种。

优选地，所述消泡剂为天然油脂、聚醚类、高碳醇、聚硅氧烷、改性聚硅氧烷类中的一种或几种。

优选地，所述缓凝剂为磷酸盐类、偏磷酸盐类、硼砂、氟硅酸钠、羟基羧酸、氨基羧酸及其盐类、柠檬酸及其盐类、葡萄糖酸及其盐类、水杨酸及其盐类、葡萄糖、蔗糖及其衍生物、糖蜜及其衍生物或多元醇类及其盐类中的一种或几种；所述阻锈剂为氨基醇类、氨基羧酸类、氨基酯类、有机硅类、有机物无机物混合类中的一种或几种。

一种利用所述后张法预应力混凝土孔道压浆剂制备的压浆材料：将压浆剂掺入水泥和水，搅拌均匀即制得后张法预应力混凝土孔道压浆材料，压浆剂：水泥的质量比1：8~1：12，水胶比为0.26~0.28。所述水泥可本领域公知常用范围内选择，比如强度等级大于42.5的硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水胶比：用水量与所有胶凝材料的比值（重量），本发明中胶凝材料指压浆剂和硅酸盐水泥的混合物。

一种后张法预应力混凝土孔道压浆剂的制备方法：将矿物掺合料、减水剂、膨胀剂、防沉剂、消泡剂、缓凝剂、阻锈剂混合均匀后制得后张法预应力混凝土管道压浆剂。

更好地，首先将减水剂、膨胀剂、消泡剂、防沉剂、缓凝剂、阻锈剂混合均匀，制成母料，然后将上述母料与矿物掺合料在剪切力作用下分散均匀，制得后张法预应力混凝土管道压浆剂。剪切力时，搅拌机转速不低于1200 r/min，优选在1400~1800r/min之内，桨叶的线速度限制在20m/s内，优选控制在15~18m/s，搅拌时间10~15min。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优势：

1、本发明所述的后张法预应力混凝土孔道压浆剂是以水泥和硅灰粉等为主要原料，通过配方设计，按一定比例掺加适宜的外加剂配制而成，原材料来源广泛。

2、本发明所述的后张法预应力混凝土孔道压浆剂的制备方法工艺简单，各组份按一定质量百分比混合，在搅拌设备中混合均匀即可，操作简单，工艺重复性好，易于实现产业化。

3、本发明所述的后张法预应力混凝土孔道压浆剂与硅酸盐水泥和普通水泥的配伍性好，既能满足工厂化生产的需要，也能满足施工现场配制的需求。

4、本发明所述的后张法预应力混凝土孔道压浆剂具有水胶比低，流动性好，不泌水，不分层，微膨胀，泵送性好，配方调整自由度大，操作简单的特点。尤其是本发明所述的后张法预应力混凝土孔道压浆剂完全满足公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）的要求，特别适用于公路桥涵的孔道压浆。

具体实施方式

以下实施例中，所述膨胀剂的含碱量小于0.5%（质量），更优选小于0.3%（质量），氯离子含量小于0.03%（质量）。

实施例1

各种物料按照以下质量百分比含量为：

硅灰粉 81.0%

聚羧酸减水剂 2.5%

硫铝酸钙膨胀剂 12.0%

有机膨润土防沉剂 0.5%

聚硅氧烷消泡剂 0.8%

偏磷酸钠缓凝剂 1.2%

氨基醇阻锈剂2.0% 

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1400 r/min，桨叶的线速度16m/s，搅拌12min制得压浆剂。将上述压浆剂和强度等级为42.5的硅酸盐水泥按照1:9质量比进行混合，加水（水胶比0.26）在制浆设备中搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆材料采用漏斗粘度计测1725ml留出时间，初始流动度为12s，30min后流动度为14s，60min后流动度为18s；3h钢丝泌水率为0，24h自由泌水率为0；3d后抗压强度25.8MPa，抗折强度5.7MPa；初凝时间为8h，终凝时间为20h。

实施例2

各种物料按照以下质量百分比含量为：

石英粉 42.5%

高炉矿渣 40.0%

聚羧酸减水剂 5.0%

掺混凝土膨胀剂(UEA-H) 8.0%

气相法二氧化硅防沉剂 0.5%

聚醚类消泡剂 0.8%

硼砂缓凝剂 1.2%

有机硅阻锈剂 2.0%

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1400 r/min，桨叶的线速度15m/s，搅拌15min制得压浆剂。将上述压浆剂和普通硅酸盐水泥按照1:8质量比进行混合，加水（水胶比0.27）在制浆设备中搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆材料采用漏斗粘度计测1725mL留出时间，初始流动度为13s，30min后流动度为17s，60min后流动度为20s；3h钢丝泌水率为0，24h自由泌水率为0；3d后抗压强度为26.2MPa，抗折强度为6.0MPa；初凝时间为6h，终凝时间小于21h。

实施例3

各种物料按照以下质量百分比含量为：

强度等级为42.5的硅酸盐水泥 78.5%

氧化钙膨胀剂 12.0%

萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂 5.0%

气相法二氧化硅防沉剂 0.3%

天然油脂消泡剂 1.2%

氟硅酸钠缓凝剂 1.0%

氨基羧酸类阻锈剂 2.0%

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1600 r/min，桨叶的线速度14m/s，搅拌12min制得压浆剂。将上述压浆剂和普通硅酸盐水泥按照1:10质量比进行混合，加水（水胶比0.28）在一定条件下搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆材料采用漏斗粘度计测1725mL留出时间，初始流动度为13s，30min后流动度为16s，60min后流动度为18s；3h钢丝泌水率为0，24h自由泌水率为0；3d后抗压强度为25.9MPa，抗折强度为5.8MPa；初凝时间为9h，终凝时间为18h。

实施例4

各种物料按照以下质量百分比含量为：

强度等级为52.5普通硅酸盐水泥 84.8%

萘磺酸盐甲醛缩合物减水剂 2.5%

硫铝酸钙膨胀剂 8.0%

甲基羟乙基纤维素醚防沉剂 0.2%

聚醚改性聚硅氧烷消泡剂 0.8%

柠檬酸缓凝剂 1.2%

氨基醇类阻锈剂 2.5% 

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1600 r/min，桨叶的线速度12m/s，搅拌12min制得压浆剂。将上述压浆剂和强度等级42.5的硅酸盐水泥按照1:10质量比进行混合，加水（水胶比0.26）在一定条件下搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆剂采用漏斗粘度计测1725mL留出时间，初始流动度为13s，30min后流动度为17s，60min后流动度为20s；3h钢丝泌水率为0，24h自由泌水率为0；初凝时间为6h，终凝时间为16h。

实施例5

各种物料按照以下质量百分比含量为：

强度等级为52.5R硅酸盐水泥 55.0%

高炉矿渣 14.0%

三聚氰胺减水剂 10.0%

硫铝酸钙膨胀剂 15.0%

羟乙基纤维素醚防沉剂 0.2%

聚硅氧烷消泡剂 0.8% 

聚醚多元醇缓凝剂 3.0%

有机硅类阻锈剂 2.0%

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1800 r/min，桨叶的线速度14m/s，搅拌10min制得压浆剂。将上述压浆剂和普通硅酸盐水泥按照1:11质量比进行混合，加水（水胶比0.27）在一定条件下搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆材料采用漏斗粘度计测1725mL留出时间，初始流动度为13s，30min后流动度为17s，60min后流动度为20s；3d后抗压强度为26.3MPa，抗折强度为5.9MPa；初凝时间为10h，终凝时间为22h。

实施例6

各种物料按照以下质量百分比含量为：

强度等级为42.5R的硅酸盐水泥 65.0%

硅灰粉 11.5%

聚羧酸减水剂 8.0%

硫铝酸钙膨胀剂 8.0%

蓖麻油衍生物防沉剂 0.5%

高碳醇脂肪酸酯消泡剂 1.0%

水杨酸缓凝剂 2.0%

氨基酯类阻锈剂 4.0%

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1800 r/min，桨叶的线速度16m/s，搅拌10min制得压浆剂。将上述压浆剂和普通硅酸盐水泥按照1:11质量比进行混合，加水（水胶比0.28）在一定条件下搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆材料采用漏斗粘度计测1725mL留出时间，初始流动度为13s，30min后流动度为17s，60min后流动度为20s；3d后抗压强度为25.4MPa，抗折强度为5.7MPa；初凝时间为8h，终凝时间为20h。

实施例7

各种物料按照以下质量百分比含量为：

强度等级为42.5R的硅酸盐水泥 65.0%

高岭土 11.5%

氨基磺酸减水剂 8.0%

硫铝酸钙膨胀剂 8.0%

分子量100~100000的聚醚多元醇防沉剂 0.5% 

高碳醇脂肪酸酯消泡剂 1.0%

葡萄糖缓凝剂 2.0%

有机物无机物混合阻锈剂 4.0%

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1700 r/min，桨叶的线速度14m/s，搅拌12min制得压浆剂。将上述压浆剂和强度等级42.5的硅酸盐水泥按照1:12质量比进行混合，加水（水胶比0.28）在一定条件下搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆材料采用漏斗粘度计测1725mL留出时间，初始流动度为13s，30min后流动度为17s，60min后流动度为20s；3d后抗压强度为25.9MPa，抗折强度为5.7MPa；初凝时间为8h，终凝时间为19h。

实施例8

各种物料按照以下质量百分比含量为：

强度等级为62.5的硅酸盐水泥 55.0%

石膏粉 14.0%

氨基磺酸减水剂 10.0%

硫铝酸钙膨胀剂 15.0%

分子量500~1000000的聚丙烯酰胺防沉剂 0.2%

聚硅氧烷消泡剂 0.8%

羟基羧酸缓凝剂 3.0%

有机硅类阻锈剂 2.0%

将以上物料混合置于搅拌机中搅拌，搅拌机转速1800 r/min，桨叶的线速度18m/s，搅拌10min制得压浆剂。将上述压浆剂和强度等级42.5的硅酸盐水泥按照1:12质量比进行混合，加水（水胶比0.28）在一定条件下搅拌均匀即制得压浆材料。

上述压浆材料采用漏斗粘度计测1725mL留出时间，初始流动度为13s，30min后流动度为17s，60min后流动度为20s；3d后抗压强度为26.4MPa，抗折强度为6.2MPa；初凝时间为8h，终凝时间为18h。