专利名称：一种高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法
技术领域：
本发明属于水泥浆技术领域，尤其涉及一种高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法。
背景技术：
为了保证苏通大桥首节钢锚箱的精确定位，钢锚箱安装设计规定为先精确吊装钢锚箱，后在钢锚箱底部灌注高强度、无收缩水泥浆液以使钢锚箱底部与索塔充分地连接，保证钢锚箱和索塔混凝土协同受力。由于该部位直接参与受力，要求所灌注的水泥浆必须饱满，且钢锚箱底部与索塔之间要绝对密实。钢锚箱底部实际需灌浆面积约8m2，灌浆面积相对较大，从混凝土顶面到钢锚箱底面的高度仅为6cm，顶面封闭，面积大而浆液流动空间狭小的灌浆环境对浆液流动度要求极高；根据设计要求，混凝土顶面需做凿毛处理，毛面混凝土加大了浆液流动的难 度；混凝土毛面吸水会使浆液水胶比变小，影响浆液流动性，浆液应有极好的保水性。对于顶面封闭、灌浆面积大、浆液流动空间狭小、混凝土毛面的实际灌浆环境，所配制的浆液应有极佳的流动性和适宜的膨胀性能。为了达到设计对灌浆的质量要求，保证灌浆质量，做好性能指标的确定、浆液配合比设计、模拟灌浆试验等工作，以保证现场灌浆质量的要求。
发明内容
为了达到设计对灌浆的质量要求，保证灌浆质量，做好性能指标的确定、浆液配合比设计、模拟灌浆试验等工作，以保证现场灌浆质量的要求，本发明实施例的目的在于提供一种高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法。本发明实施例是这样实现的，一种高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法，掺加风选低钙I级粉煤灰，解决浆液流动性、和易性、泌水、抓底、低水胶比泛浆问题；掺加硅灰，解决浆液和易性、泌水、抓底、稳定性、耐久性等问题；掺加膨胀剂，解决水泥浆液的收缩值较大，特别是塑性阶段更大的问题；掺加浆液稳定剂，解决浆液的稳定性、抓底、泌水等问题；掺加聚羧酸系列减水剂，解决①浆液流动度保持性能提高和易性，减少浆液高流动度时的泌水；③改善浆液塑性阶段收缩，减少浆液开裂；降低水胶比，使所拌制浆液有较好的粘性，降低浆液的泌水，改变浆液的流动状态，使浆液在流动过程中不离析。进一步，采用了如下测试方法表观密度的测定直接将浆液一次性装入5L容积桶即可，不需向试验标准方法中规定的分层装入和振捣；流动度及流动度损失的测定按水泥净浆流动度测试方法，配合比采用所拌制的浆液配合比，测定初始和Ih后浆液流动度；
浆液稳定性的测定将拌制好的浆液装入Im高的容器中，静止3h，取出容器内顶口和底部的浆液，测定其表观密度，计量底部和顶部浆液表观密度的差值，其大小直接反映了浆液的稳定性。弹性模量的测定按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002中规定的静力受压弹性模量试验方法测试；强度的测定按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005规定方法测试；凝结时间的测定按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001中凝结时间测试方法进行测试。泌水率的测定按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002中常压泌水试验方法进行。
膨胀值的测定按《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003附录C，“灌浆用膨胀砂浆竖向膨胀率的测定方法”进行测定。进一步，浆液配合比优化的方法为①水泥南通华新P. 042. 5低碱水泥，该水泥中掺和料为7%的石灰石粉；②粉煤灰镇江谏壁I级风选低1丐灰,粉煤灰掺量为总胶凝材料的20% ；③GC特种灌浆材料该材料组分包括硅灰、膨胀剂、浆液稳定剂等成分；④水沉淀后的长江水，满足混凝土拌和用水的技术要求；⑤外加剂上海华登HP400R聚羧酸高性能外加剂。进一步，高强度大流动无收缩水泥浆的投料顺序和搅拌工艺的方法，该方法包括先投入水和外加剂，外加剂采用人工称量并投料的方法，水的计量采用搅拌站自动计量系统计量；投入GC特种灌浆材料；水泥、粉煤灰采用搅拌站自动计量系统计量并投入；将材料结团捣碎；再搅拌180s ;检测指标是否合格；指标合格，出料。本发明提供的方法通过合理的选材，正确的技术线路，解决了大面积、超薄、顶面封闭构件的压浆难题。
图I是本发明实施例提供的高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法的流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。I、图I示出了本发明实施例提供的高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法的流程。该浆液不仅在苏通长江公路大桥发明应用，也在泰州长江公路大桥钢塔底座灌浆施工有良好的应用。本发明提供的方法的浆液性能指标及技术线路结合工地实际情况，通过比选环氧灌浆材料和水泥基灌浆材料，认为水泥基灌浆材料在国内外应用较为广泛，对人体无不利影响，价格适中，且耐久性能优异，确定采用水泥基灌浆材料。浆液要求指标围绕流动性、流动性损失、浆液稳定性和膨胀性提出，具体浆液技术指标要求见表I。浆液技术指标表I 密度I流动度I ItI后流装液坚向膨胀率X 10 4强度凝…泌水率
,I.稳定性 ___时间
g/cm3 mm 动度 mm.,00, MPa%
g/cm33d28dmin
Iiooo~
>2.0 j >250 >220 0.05 无收缩 <20 >600
1600
_L____I________2、围绕表I所给出的技术指标要求，根据国内材料情况，拟从以下几方面技术措施着手，配制满足要求的浆液。2. I掺加风选低钙I级粉煤灰，解决浆液流动性、和易性、泌水、抓底、低水胶比泛浆等问题。风选粉煤灰中有大量不同粒径的圆球状浮珠，圆形浮珠表面积小，消耗用水量少，浮珠的“滚珠”效应能提高浆液的流动性。由于粉煤灰细度较水泥更细，其“颗粒填充效应”，使所拌制浆液更加致密，收缩减小。粉煤灰在水泥浆液中的“火山灰效应”也使浆液更加致密，收缩减小。2. 2掺加硅灰，解决浆液和易性、泌水、抓底、稳定性、耐久性等问题。硅灰可以显著提高浆液的抗压、抗渗、防腐、抗冲击及耐磨性能及耐久性。硅灰还可提高浆液保水、防止离析、泌水的作用，以提高浆液的施工性能和浆液稳定性。硅灰的颗粒极细，可以填充浆体的细小空隙，使浆液更加致密。2. 3掺加膨胀剂，解决水泥浆液的收缩值较大，特别是塑性阶段更大，该浆液技术要求不允许其收缩。2. 4掺加浆液稳定剂，重点解决浆液的稳定性、抓底、泌水等问题。浆液稳定剂具有降失水、增粘、增稠和润滑作用。由于浆液的顶面属于完全封闭状态，浆液中气泡的排出导致浆液顶面与钢锚箱地面接触部位形成较多因气泡破裂形成的空隙。较稠的浆液可以大大降低浆液中气泡跑出的数量，使浆液顶面接触部的接触情况大大改观。2. 5掺加聚羧酸系列高性能减水剂，解决①浆液流动度保持性能；②提高和易性，减少浆液高流动度时的泌水；③改善浆液塑性阶段收缩，减少浆液开裂。2. 6尽量降低水胶比，使所拌制浆液有较好的粘性，降低浆液的泌水，改变浆液的流动状态，使浆液在流动过程中不离析。浆液的强度与弹模成正比关系，较低的水胶比可以获得较高的强度，从而获得较高的浆液弹性模量。
3、本发明提供的方法的浆液性能指标测试方法因水泥浆液指标的测试方法没有相关的系列标准，我们依据现场水泥浆所需要的性能指标，分别采用不同的试验标准中的方法进行了相关指标的测定。其具体采用了如下一些标准中的测试方法。3. I表观密度测定浆液单位体积重量，在本试验中密度主要用于计算每方浆液材料用量和桨液含气量大小。本试验借鉴《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002中规定的表观密度试验方法。但因实际所需施工的构件无法振捣，浆液中也没有骨料的实际情况，试验室直接将浆液一次性装入5L容积桶即可，不需向试验标准方法中规定的分层装入和振捣。3. 2流动度及流动度损失按《混凝土外加剂匀质性试验方法》GB/T8077-2000规定的水泥净浆流动度测试方法，配合比采用所拌制的浆液配合比，测定初始和Ih后浆液流 动度。3. 3浆液稳定性为了使所施工构件表层浆液质量和底层浆液质量的一致性，特制定本试验方法。该试验方法为将拌制好的浆液装入Im高的容器中，静置3h，取出容器内顶口和底部的浆液按3. I中阐述的方法测定其表观密度，计量底部和顶部浆液表观密度的差值，其大小直接反映了浆液的稳定性。3. 4弹性模量浆液弹性模量反映了浆液硬化后抵抗变形的能力。通过查找大量资料，未见相关水泥浆液弹性模量的专门的方法。本试验采用《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002中规定的静力压弹性模量试验方法。弹性模量试件尺寸为150X 150X300 (mm)，用该试件尺寸所测弹性模量值只能作为参考值，因为浆液中最大颗粒粒径与试件尺寸不匹配。3. 5强度按《公路工程水泥及水泥混凝土试验方法规程》JTG E30-2005规定方法测试。3. 6凝结时间按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001中凝结时间测试方法进行测试。3. 7泌水率按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002中常压泌水试验方法进行。3. 8膨胀值按《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003附录C，“灌浆用膨胀砂浆竖向膨胀率的测定方法”进行测定。本发明提供的方法的浆液配合比优化4. I原材料①水泥南通华新P. 042. 5低碱水泥，该水泥中掺和料为7%的石灰石粉②粉煤灰镇江谏壁I级风选低钙灰，因施工进度原因需要浆液有较高的早期强度，粉煤灰掺量太大会影响浆液的早期强度，加之粉煤灰中的轻物质容易上浮，综合考虑，粉煤灰掺量为总胶凝材料的20%。③GC特种灌浆材料该材料组分包括硅灰、膨胀剂、浆液稳定剂等成分,故该材料不仅有微膨胀功能，还能降低浆液泌水，大大改善水泥浆抓底现象，提高浆液的稳定性的功能等功能，该外加剂中硅灰、膨胀剂、浆液稳定剂的比例由浆液配合比设计时调整确定，后将该配合比交外加剂厂生产。该材料由上海华登建材有限公司生产并测试其相关性能。
④水沉淀后的长江水，满足混凝土拌合用水的技术要求。⑤外加剂(减水剂)上海华登HP400R聚羧酸高性能外加剂。聚羧酸外加剂碱含量很低，配制的混凝土或浆液体积稳定性好，浆液流动性保持好等优点。4. 2浆液配制过程①不同减水剂、浆液稳定剂掺量确定减水剂掺量是否合适决定了浆液强度、流动度、和易性、泌水等关键指标的优异与否。通过不同掺量的比对试验，得到浆液中减水剂、浆液稳定剂的掺量。②膨胀剂掺量确定通过对不同掺量膨胀剂的膨胀值测定，确定最佳膨胀剂掺量。注意膨胀剂的掺量 不能过大。4. 3试验室配合比及性能指标浆液性能指标表权利要求
1.一种高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法，其特征在于，所述配制与应用方法包括 掺加风选低钙I级粉煤灰，解决浆液流动性、和易性、泌水、抓底、低水胶比泛浆问题； 掺加硅灰，解决浆液和易性、泌水、抓底、稳定性、耐久性问题； 掺加聚羧酸系列减水剂，解决①浆液流动度保持性能提高和易性，减少浆液高流动度时的泌水；③改善浆液塑性阶段收缩，减少开裂； 掺加膨胀剂，解决水泥浆液的收缩值较大，特别是塑性阶段更大的问题； 掺加浆液稳定剂，解决浆液的稳定性、抓底、泌水问题； 降低水胶比，使所拌制浆液有较好的粘性，降低浆液的泌水，改变浆液的流动状态，使浆液在流动过程中不离析。
2.如权利要求I所述的配制与应用方法，其特征在于，采用了如下测试方法 表观密度的测定直接将浆液一次性装入5L容积桶即可，不需向试验标准方法中规定的分层装入和振捣； 流动度及流动度损失的测定按水泥净浆流动度测试方法，配合比采用所拌制的浆液配合比，测定初始和Ih后浆液流动度； 浆液稳定性的测定将拌制好的浆液装入Im高的容器中，静止3h，取出容器内顶口和底部的浆液，测定其表观密度，计量底部和顶部浆液表观密度的差值，其大小直接反映了浆液的稳定性； 弹性模量的测定按《普通混凝土力学性能试验方法标准》GB/T50081-2002中规定的静力受压弹性模量试验方法测试； 强度的测定按《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》JTG E30-2005规定方法测试；凝结时间的测定按《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》GB/T1346-2001中凝结时间测试方法进行测试； 泌水率的测定按《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T50080-2002中常压泌水试验方法进行； 膨胀值的测定按《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003附录C，“灌浆用膨胀砂浆竖向膨胀率的测定方法”进行测定。
3.如权利要求I所述的配制与应用方法，其特征在于，浆液配合比优化的方法为 ①水泥南通华新P.042. 5低碱水泥，该水泥中掺和料为7%的石灰石粉； ②粉煤灰镇江谏壁I级风选低1丐灰，粉煤灰掺量为总胶凝材料的20%； ③GC特种灌浆材料该材料组分包括硅灰、膨胀剂、浆液稳定剂等成分； ④水沉淀后的长江水，满足混凝土拌合用水的技术要求； ⑤外加剂上海华登HP400R聚羧酸高性能外加剂。
4.如权利要求I所述的配制与应用方法，其特征在于，现场施工的方法为 浆液拌制根据工地设备实际情况，采用混凝土搅拌机搅拌浆液，但在搅拌浆液之前需对搅拌机的搅拌罐进行彻底的清理，保证搅拌罐的洁净，同时需调整搅拌叶片与搅拌罐壁之间的间隙，保证搅拌浆液时搅拌罐壁上不会粘附干的胶凝材料；水泥、粉煤灰和水的计量采用搅拌站自动计量系统计量，GC特种灌浆材料、外加剂采用人工称量并投料的方法进行计量;灌浆施工灌浆前，用空气压缩机吹气的方法除灰，使灌浆处洁净潮湿。搅拌好的浆液用塔吊吊至灌浆处，人工用灰桶盛装浆液直接从灌浆口灌浆，灌浆时始终在一个灌浆口灌浆，以保证空气不会被包裹在浆液中，灌浆速度不能太快，以便浆液中本身所包裹的气泡有足够的时间排出；灌浆过程中专人观察构件周围有无漏浆现象，如有漏浆现象应立即封堵；在灌浆过程中可用10号铁丝伸入构件中进行适当插捣、引流，使所灌注浆液密实；灌浆时应力求连续； 浆液养护由于浆液的水胶比很小，浆液在凝结硬化过程中容易失水，加强现场养护和养护方法很重要；现场养护按灌浆后立即用保鲜膜覆盖，然后在保鲜膜上加盖两层麻袋，在麻袋上浇水养护的方法进行养护，养护时间为7d ； 灌浆效果通过检查，所灌注浆液饱满，密实，浆液28d实际抗压强度为91. 8MPa。
5.如权利要求I所述的配制与应用方法，其特征在于，高强度大流动无收缩水泥浆的投料顺序和搅拌工艺的方法，该方法包括 先投入水和外加剂，外加剂采用人工称量并投料的方法，水的计量采用搅拌站自动计量系统计量； 投入GC特种灌浆材料； 水泥、粉煤灰采用搅拌站自动计量系统计量并投入； 将材料结团捣碎； 再搅拌180s ; 检测指标是否合格； 指标合格，出料。
全文摘要
本发明公开了一种高强度大流动无收缩水泥浆的配制与应用方法，掺加风选低钙I级粉煤灰，解决浆液流动性、泛浆问题；掺加硅灰，解决浆液和易性、泌水、耐久性等问题；掺加聚羧酸系列减水剂，解决①浆液流动度保持性能；②提高和易性，减少浆液高流动度时的泌水；③改善浆液塑性阶段收缩，减少浆液开裂；掺加膨胀剂，解决水泥浆液的收缩值较大，特别是塑性阶段更大的问题；掺加浆液稳定剂，解决浆液的稳定性、等问题；降低水胶比，使所拌制浆液有较好的粘性，降低浆液的泌水，改变浆液的流动状态，使浆液在流动过程中不离析。本发明提供的方法通过合理的选材，正确的技术线路，解决了大面积、超薄、顶面封闭构件的压浆难题。
文档编号C04B28/00GK102815902SQ20121032660
公开日2012年12月12日 申请日期2012年8月28日 优先权日2012年8月28日
发明者陶建飞, 宋伟明, 贺洪儒, 李青 申请人:中交二航局第二工程有限公司