专利名称：水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂及其制备方法
水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂及其制备方法技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种常规工艺制备的水泥改性剂，具体的说是一种水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂。
背景技术：
水泥基灌浆材料起源于美国，至今已有40多年的历史。由于该材料具有流动性好、无收缩、早强高强等优点，在设备安装过程中，能够顺利灌入设备底板下的狭窄缝隙中， 灌浆层密实性好，有效承载面高，荷载传递均勻，在缩短设备安装周期的同时可以延长设备的使用寿命，其应用范围也逐步扩大到了螺栓锚固、结构加固、路面修补等方面。我国的水泥基灌浆材料研究和应用至今已有近20年时间。随着我国国民经济的不断发展，冶金、电力、化工、建材、煤炭等行业中水泥基灌浆材料的应用也越来越广泛。
我国水泥基灌浆材料的整体发展水平与国外还有一定的差距，特别是无早期塑性膨胀、后期出现收缩裂缝等问题。为确保水泥基灌浆材料的质量，建设部在已颁的《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448-2008中明确提出水泥基灌浆材料在Hh内必须具有 0. Γ3. 5%的竖向膨胀率。
在广池内，一般灌浆料都处于塑性阶段，还没有终凝，因此在常用的混凝土膨胀剂中，即使采用膨胀性能优异的新型铝酸钙-硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂也不能实现水泥浆体塑性阶段的微膨胀；传统金属粉末类膨胀剂由于反应速度快，发气量大、气孔大，发气不均勻，使其内部形成微小的裂纹，不利于混凝土强度及耐久性发展，所以传统金属粉末类膨胀剂已被禁止应用于灌浆材料作为塑性阶段膨胀源。本发明研究出一种新型的膨胀源来实现塑性阶段的膨胀并能够对它进行有效的控制。发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种水泥水化初期塑性阶段的膨胀源产品，本品掺量低，发气均勻，气泡细腻持久，可以有效保证水泥基灌浆料池塑性膨胀大于 0. l%，3h与24h膨胀差大于2/万而小于5/千的膨胀性能要求。
本发明的技术关键是发现几种物质复合后在水泥水化初期阶段会发生水解并释放出气体，均勻释放的气体使水泥浆体发生体积微膨胀，通过有效控制发气量可使浆体微膨胀至所需范围直至浆体终凝后停止，从而避免灌浆材料的沉降与开裂，确保浆体密实、充ο
本发明的具体的技术方案按照以下原料组份的重量百分比组成进行混配 塑性膨胀源A 3. 0% 5. 0%硬酯酸酯B0. 05% 0. 15%催化剂C5. 0 10. 0%生石灰D25. 0% 50. 0%保水剂E35. 0% 60. 0%。
上述水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其进一步特征在于，所述A组分塑性膨胀源为水泥浆体塑性阶段的发气反应物质，主要为如对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、 N, N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的复合物。它在催化剂的作用下可以发生水解反应放出气体。上述水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述B组分硬酯酸酯，它主要为山梨醇酐单硬脂酸、十聚甘油二硬酯酸酯、硬脂酸甘油酯、单甘酯、十八酸甘油酯中的一种或几种。当A 组分与B组分按比例放入球磨机，在研磨过程中A组分表面会粘附一层厚度不均的硬脂酸膜，使A组分不能与水、催化剂直接接触，在水泥水化过程中形成的碱性溶液作用下，脂膜皂化溶解，脂膜的厚度不同溶解的速率不同，从而有效地控制了 A组分缓慢溶出，使水解反应缓慢连续，所产生的气体保证了浆体膨胀的可控性和持续性。上述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述C组分催化剂，它主要是氢氧化锂或氢氧化钾。在催化剂的作用下A组分才能与水在常温下发生水解反应。上述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述D组分生石灰，生石灰的加入可以生成一定量的氢氧化钙，既可以产生一定的膨胀，又补充了水泥体系中氢氧化钙，改善了体系的弱碱状态，有利于钙矾石的生成。上述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述E组分保水剂，主要成分为膨润土、硅藻土、蒙脱石、沸石粉中的一种或几种。保水剂的加入有助于防止灌浆材料的下沉分层，保持浆体的均勻性，有助于气体在浆体中的均勻扩散。本发明还公开了一种水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂制备方法，其特征在于分别按重量百分比称量上述A E组分，先将A、B组分投入球磨机，充分研磨后取出，与C组分一同放入搅拌机中搅拌均勻，再在搅拌过程中依次加入D、E组分搅拌均勻即可。本发明具有以下优点本发明生产原材料具有无毒、无腐蚀、易得等特点，制备工艺简单，对环境无污染。该种水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂掺量小，仅为水泥用量的19Γ3%， 发气均勻，气泡细腻，发气速度缓慢持久，对水泥硬化后强度影响小，实现了水泥基灌浆料 3h塑性膨胀大于0. l%,3h与24h膨胀差大于2/万而小于5/千的膨胀性能要求，保证了水泥基灌浆材料的塑性膨胀得以实现，为防止后期出现收缩裂缝提供有效保障。
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步描述本发明。实施例1
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A 3. 0% ；硬脂酸酯B 0. 10% ；催化剂C 6. 0% ；生石灰D 35. 0% ；保水剂E :55. 9% ；将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例2
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A 4. 0% ；硬脂酸酯B 0. 12% ；催化剂C 7. 0% ；生石灰D 46. 0% ；保水剂E :42. 88% ；将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例3
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A 5. 0% ；硬酯酸酯B :0. 15% ；催化剂C :8. 0% ；生石灰D 45. 0% ；保水剂E :41. 85% ；将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例4
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A 4. 9% ；十八酸甘油酯B 0. 1% ；氢氧化钾催化剂C :5. 0% ；生石灰D 30. 0% ；沸石粉保水剂E :60. 0% ；将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例5
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A 5. 0% ；山梨醇酐单硬脂酸B 0. 05% ；氢氧化锂催化剂C 5. 0% ；生石灰D 45. 0% ；硅藻土保水剂E :44. 95% ； 将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例6
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A :5. 0%;十聚甘油二硬酯酸酯B 0. 1% ；氢氧化钾催化剂C 10. 0% ；生石灰D 25. 0% ；蒙脱石保水剂E 59. 9% ；将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例7
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A 4. 9% ；硬脂酸甘油酯B 0. 1% ；氢氧化钾催化剂C 10. 0% ；生石灰D 50. 0% ；膨润土保水剂E :35. 0% ；将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例8
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，重量组分为塑性膨胀源A 4. 9% ；单甘酯 B 0. 1% ；氢氧化钾催化剂C 5. 0% ；生石灰D 30. 0% ；沸石粉保水剂E :60. 0% ；将上述各组分按重量百分比准确称量，按实施例9的所述工艺制得本发明。实施例9
本实施例的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂的制备方法，将上述实施例的各组分按重量百分比准确称量，先将A、B组分投入球磨机，充分研磨后取出，与C组分一同放入搅拌机中搅拌均勻，再在搅拌过程中依次加入D、E组分搅拌均勻即可。其中，组分塑性膨胀源A为水泥浆体塑性阶段的发气反应物质，主要为如对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N，N- 二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的复合物，它在催化剂的作用下可以发生水解反应放出气体。当A组分与B组分按比例放入球磨机，在研磨过程中A组分表面会粘附一层厚度不均的硬脂酸膜，使A组分不能与水、催化剂直接接触，在水泥水化过程中形成的碱性溶液作用下，脂膜皂化溶解，脂膜的厚度不同溶解的速率不同，从而有效地控制了 A组分缓慢溶出，使水解反应缓慢连续，所产生的气体保证了浆体膨胀的可控性和持续性。在催化剂C的作用下A组分才能与水在常温下发生水解反应。生石灰D的加入可以生成一定量的氢氧化钙，既可以产生一定的膨胀，又补充了水泥体系中氢氧化钙，改善了体系的弱碱状态，有利于钙矾石的生成。保水剂E的加入有助于防止灌浆材料的下沉分层，保持浆体的均勻性，有助于气体在浆体中的均勻扩散。应用实施例以下为本发明的性能情况水泥为江南水泥厂生产的小野田P. II 52. 5水泥，水泥砂浆的水胶比为0. 34，胶砂比1:1. 4，减水剂掺量为水泥用量的0. 75%，水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂掺量为水泥用量的1. 5%。试验方法参照GB/T50448-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》相关条款进行。表1 本发明的相关性能
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潘3|^ €90OO0虽然本发明列举了部分实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，例如对某份原料组分或工艺时间作增加或减少，但对产品的效果可能不会产生实质性影响，那么这种改动同样属于本申请的权利要求保护范围所界定的范围之内。
权利要求
1.一种水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其特征在于，重量百分比的物质组成为塑性膨胀源(A) 3. 0% 5. 0%硬酯酸酯(B) 0. 05% 0. 15%催化剂(C) 5.0 10.0%生石灰(D) 25. 0% 50. 0%保水剂(E) 35. 0% 60. 0%。
2.根据权利要求1所述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其特征在于所述塑性膨胀源是水泥浆体塑性阶段的水解发气反应物质，为对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、 N, N- 二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的复合物。
3.根据权利要求1所述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其特征在于，所述硬酯酸酯由山梨醇酐单硬脂酸、十聚甘油二硬酯酸酯、硬脂酸甘油酯、单甘酯、十八酸甘油酯中的一种或几种组成。
4.根据权利要求1所述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其特征在于，所述催化剂，由氢氧化锂或氢氧化钾组成。
5.根据权利要求1所述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其特征在于所述保水剂，由膨润土、硅藻土、蒙脱石、沸石粉中的一种或几种组成。
6.一种制备权利要求1-5之一的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂的方法，其特征在于 分别按重量百分比称量A E组分，先将A、B组分投入球磨机，充分研磨后取出，与C组分一同放入搅拌机中搅拌均勻，再在搅拌过程中依次加入D、E组分搅拌均勻即可。
全文摘要
本发明公开了一种水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其重量百分比组分为塑性膨胀源3.0%～5.0%；硬酯酸酯0.05%～0.15%；催化剂5.0～10.0%；生石灰25.0%～50.0%；保水剂35.0%～60.0%。本发明在水泥水化初期阶段会发生水解并释放出气体，均匀释放的气体使水泥浆体发生体积微膨胀，从而避免灌浆材料的沉降与开裂，确保浆体密实、充盈。本发明与高效减水剂及其它外加剂复合使用可在实现水泥基灌浆材料流动性能、强度性能及耐久性能的基础上有效保证水泥基灌浆料3h塑性膨胀大于0.1%，3h与24h膨胀差大于2/万而小于5/千的膨胀性能，使得水泥基灌浆材料的塑性膨胀得以实现。
文档编号C04B24/16GK102491669SQ20111035946
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者刘兴荣, 唐修生, 温金保, 王冬, 王毅, 祝烨然, 蔡明 , 陈国新, 黄国泓 申请人:南京瑞迪高新技术有限公司