新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，包括烧料礓石、粉煤灰和水，其中烧料礓石、粉煤灰和水的质量比为1:1：0.8~1.2。本发明的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液灌浆后形成的锚固体早期强度较高，稳定性和耐久性强，并对土遗址本体兼容性强，不干扰遗址本体原貌，对人身健康和文物安全无不良影，是土遗址锚固灌浆理想材料，适用于粉土夯筑、含砂粉土夯筑、砂砾土夯筑等建造工艺下土体抗压强度介于2~3Mpa的土遗址锚固。
【专利说明】新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液
【技术领域】
[0001]发明涉及一种土遗址锚固用灌浆材料，具体地说是一种新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液。
【背景技术】 [0002]岩土锚固灌浆技术成为岩土工程领域的重要分支，它的主要特点为充分发挥和提高岩土体的自身强度和自稳能力，结构物的体积和质量得以大幅度缩减，因其施工安全、加固效果理想，该项技术成为提高岩土工程稳定性和解决复杂的岩土工程问题最经济最有效的方法之一。鉴于隐蔽性强的特点，文物保护工程尤其是土遗址保护加固中也逐步引进锚固灌浆技术。
[0003]目前，粘接性锚杆在土木工程和文物保护工程中常用，灌浆材料强度对锚杆锚固力影响很大，灌浆体强度越大，锚固力就越大，应力扩散得越慢。在土木工程中常用的粘结剂有合成树脂、水泥浆、水泥砂浆等，要求这些灌浆材料有足够的粘接力。而文物保护工程中采用的灌浆体有如下要求:所选材料需在满足保护文物性能及工艺条件要求下，尽可能小的干扰文物体系包含的信息；对人身健康和文物安全无不良影响；保护材料与文物相匹配；良好的抗老化性能；良好的化学性能，既要满足保护处理所需的化学活性，还要具有不与文物原材料发生不必要的化学反应的稳定性，所以灌浆体的选用受到诸多限制。
[0004]常用的传统材料如水泥混凝土材料因与遗址土体物性差异较大、具有较强的化学腐蚀性、色泽反差极大等缺点而无法选用。目前土遗址保护工程中所用的灌浆材料主要有水泥砂浆和PF系列材料。考虑到文物的特性，水泥砂浆类灌浆材料可在土遗址载体上使用，不能应用于土遗址本体，以免带来保护性的破坏。因此，如何开发一种与遗址土体物性差异小、具有良好的抗老化性能、对人身健康和文物安全无不良影的锚固浆液，就成了值得解决的问题。
【发明内容】
[0005]为了解决上述问题，本发明提出一种新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液的技术方案，适用于粉土夯筑、含砂粉土夯筑、砂碌土夯筑等建造工艺下土体抗压强度介于2~3Mpa的土遗址锚固。本发明通过以下技术方案实现。
[0006]本发明提供一种新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，包括烧料礓石、粉煤灰和水，其中烧料礓石、粉煤灰和水的质量比为1:1:0.8^1.2。
[0007]作为锚固用的浆液，必须满足可灌性和龄期强度，即:保证一定的和易性(流动性和保水性)和稠度，同时满足低收缩性、耐候性、初凝与终凝时间强度要求。室内试验证明，当水的比率小于0.8时，浆体和易性较差、稠度过高，不能保证饱满灌浆，而且早期强度过高，收缩率过大，无法保证锚固效果；当水的比率大于1.2时，浆体稠度过小，早期强度过低，收缩率极大，无法保证锚固效果。而当配合比为烧料礓石、粉煤灰和水的质量比为1:1:
0.fl.2时，试验结果表明可灌性较好、早期强度适中、收缩率较小，完全满足锚固的需求。[0008]本发明还可以通过以下技术方案进一步改进:优选的，所述烧料礓石为料礓石在9000C~1100°C中焙烧2.5h~3.5h后的生成物，其成分包括30%~35% (质量百分比)的CaO、25%~30% (质量百分比)的β-CS和15%~20% (质量百分比)的C2AS,其颗粒直径为160~200目。
[0009]优选的，所述烧料礓石为料礓石在1000°C中焙烧3h后的生成物，其成分包括33.9% (质量百分比)的Ca0、25.8% (质量百分比)的β-CS和17.6% (质量百分比)的C2AS,其颗粒直径为180目。该烧料礓石具有气硬性和水硬性的双重优点，在室内和现场试验中得到了有效的验证。材料在研发过程中，经历了 900°c，1000°c，120(rc的尝试性烧制，烧制的结果表明，1000°c烧制下的料礓石产物性能最佳。而1000°c下的烧料礓石的产物成分，经过严密的化学分析，是以上结果。本产物不仅仅具有很好的气硬性和水硬性，与土相互作用时，能够与遗址土体很好的融合，而且物理力学性能差异很小，与遗址土体具有非常好的兼容性。
[0010]优选的，所述料礓石的成分包括60%~80% (质量百分比)的CaCO3和40%~20% (质量百分比)的黏土。
[0011]优选的，所述料礓石的成分包括21.5%~23% (质量百分比)的Si02、29T3% (质量百分比)的Fe203、6%~7% (质量百分比)的Al203、64%~65% (质量百分比)的CaC03、l%~2% (质量百分比)的Mg0、0.5%~?% (质量百分比)的Na2O和0.5%~?% (质量百分比)的Κ20。
[0012]优选的，所述料礓石的成分包括22.06% (质量百分比)的Si02、2.07% (质量百分比)的Fe203、6.44% (质量百分比)的Α1203、64.88% (质量百分比)的CaCO3U.49% (质量百分比)的Mg0、0.90% (质量百分比)的Na2O和0.98% (质量百分比)的K20。
[0013]优选的，所述粉煤灰的成分包括空心球状的硅线石和石英。
[0014]优选的，所述粉煤灰的成分包括`52%~53% (质量百分比)的Si02、129Tl3% (质量百分比)的Fe203、25%~26% (质量百分比)的Al203、4%~5% (质量百分比)的Ca0、3%~4% (质量百分比)的MgO和0.1%~0.3% (质量百分比)的SO30
[0015]优选的，所述粉煤灰的成分包括52.23% (质量百分比)的Si02、12.38% (质量百分比)的Fe2O3^25.27% (质量百分比)的Α1203、4.45% (质量百分比)的CaO,3.58% (质量百分t匕)的MgO和0.22% (质量百分比)的S03。
[0016]优选的，所述烧料礓石、粉煤灰和水的质量比为1: 1:0.8、1: 1:0.9、1:1: 1、1:1: 1.2
中的任意一种。
[0017]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)本发明的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液所形成的锚固体早期抗压强度能达到2~3Mpa，基本无收缩变形性和良好的透水性能，有较好的水稳定性、抗冻融性、耐风蚀性、耐碱性介质侵蚀、耐温湿度变化的能力等特性，均有利于提高古遗址保护修复后的抗风蚀、雨蚀性及耐候性能。
[0018](2)本发明的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液与遗址土体物性差异小，在实现锚固体早期强度大幅度提高的同时，对于遗址本体的兼容性强，不干扰遗址本体原貌。
[0019](3)本发明的烧料礓石与粉煤灰取材方便，成本低，灌浆工艺简便，对人体无害，对环境无污染。【具体实施方式】
[0020]下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明:
实施例1
本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，由下列组分组成:烧料礓石550g，粉煤灰550g，水495g。即烧料礓石与粉煤灰质量比1:1，水灰比0.45。
[0021]将水、烧料礓石与粉煤灰按先后顺序倒入容器内进行搅拌至均匀。
[0022]制拌好的浆液在可泵期内灌入锚孔的锚固段内形成锚固体。
[0023]本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，室内试验结果如下:初凝时间72min，终凝时间6h，形成的锚固体3d (3天)凝期的抗压强度0.35MPa，抗折强度0.19MPa ；7d抗压强度0.66MPa，抗折强度0.18MPa ；14d抗压强度1.81MPa，抗折强度0.56 MPa ；28d抗压强度3.27MPa，抗折强度1.01 MPa。
[0024]初凝时间和终凝时间与加固时机、效果密切相关。初凝时间72min，为锚固灌浆的施工提供了足够的时间，保证施工工序的完成，而终凝时间6h，也保证了在较短时间内，浆液开始发挥其锚固性能，提供力学支撑，确保了锚固效果。
[0025]现场试验效果:通过现场锚固基本试验测试，单位长度锚固力7KN/m，大于设计荷载5KN/m，锚固部分色泽与周围土体基本一致，完全达到锚固效果。
[0026]实施例2
本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，由下列组分组成:烧料礓石670g，粉煤灰670g，水670g。即烧料礓石`与粉煤灰质量比1:1，水灰比0.50。
[0027]将水、烧料礓石与粉煤灰按先后顺序倒入容器内进行搅拌至均匀。
[0028]制拌好的浆液在可泵期内灌入锚孔的锚固段内形成锚固体。
[0029]本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，室内试验结果如下:初凝时间80min，终凝时间6.5h，形成的锚固体3d (3天)凝期的抗压强度0.32MPa，抗折强度0.17MPa ；7d抗压强度0.64MPa，抗折强度0.16MPa ；14d抗压强度1.80MPa，抗折强度0.55 MPa ；28d抗压强度3.26MPa，抗折强度1.00 MPa。
[0030]现场试验效果:通过现场锚固基本试验测试，单位长度锚固力6KN/m，大于设计荷载4KN/m，锚固部分色泽与周围土体基本一致，完全达到锚固效果。
[0031]实施例3
本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，由下列组分组成:烧料礓石550g，粉煤灰550g，水440g。即烧料礓石与粉煤灰质量比1:1，水灰比0.40。
[0032]将水、烧料礓石与粉煤灰按先后顺序倒入容器内进行搅拌至均匀。
[0033]制拌好的浆液在可泵期内灌入锚孔的锚固段内形成锚固体。
[0034]本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，室内试验结果如下:初凝时间65min，终凝时间5h，形成的锚固体3d (3天)凝期的抗压强度0.42MPa，抗折强度0.22MPa ；7d抗压强度0.69MPa，抗折强度0.2IMPa ；14d抗压强度1.83MPa，抗折强度0.59 MPa ；28d抗压强度3.28MPa，抗折强度1.03MPa。
[0035]现场试验效果:通过现场锚固基本试验测试，单位长度锚固力8KN/m，大于设计荷载6KN/m，锚固部分色泽与周围土体基本一致，完全达到锚固效果。
[0036]实施例4本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，由下列组分组成:烧料礓石12.4kg，粉煤灰12.4kg，水11.2kg。即烧料礓石与粉煤灰质量比1:1，水灰比0.45。
[0037]将水、烧料礓石与粉煤灰按先后顺序倒入容器内进行搅拌至均匀。
[0038]制拌好的浆液在可泵期内灌入锚孔的锚固段内形成锚固体。
[0039]本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，室内试验结果如下:初凝时间72min，终凝时间6h，形成的锚固体3d (3天)凝期的抗压强度0.35MPa，抗折强度0.19MPa ；7d抗压强度0.66MPa，抗折强度0.18MPa ；14d抗压强度1.81MPa，抗折强度0.56 MPa ；28d抗压强度3.27MPa，抗折强度1.01 MPa。
[0040]现场试验效果:通过现场锚固基本试验测试，单位长度锚固力7KN/m，大于设计荷载5KN/m，锚固部分色泽与周围土体基本一致，完全达到锚固效果。
[0041]实施例5
本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，由下列组分组成:烧料礓石12.4kg，粉煤灰12.4kg，水14.88kg。即烧料礓石与粉煤灰质量比1:1，水灰比0.60。
[0042]将水、烧料礓石与粉煤灰按先后顺序倒入容器内进行搅拌至均匀。
[0043]制拌好的浆液在可泵期内灌入锚孔的锚固段内形成锚固体。
[0044]本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，室内试验结果如下:初凝时间85min，终凝时间7.5h，形成的锚固体3d (3天)凝期的抗压强度0.30MPa,抗折强度0.14MPa ;7d抗压强度0.61MPa，抗折强度0.16MPa ;14d抗压强度1.76MPa，抗折强度0.50MPa ；28d抗压强度3.16MPa，抗折强度0.95 MPa。
[0045]现场试验效果:通过现场锚固基本试验测试，单位长度锚固力5.5KN/m,大于设计荷载4KN/m，锚固部分色泽与周围土体基本一致，完全达到锚固效果。
[0046]实施例6
本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，由下列组分组成:烧料礓石
6.2kg，粉煤灰6.2kg，水5.6kg。即烧料礓石与粉煤灰质量比1:1，水灰比0.45。
[0047]将水、烧料礓石与粉煤灰按先后顺序倒入容器内进行搅拌至均匀。
[0048]制拌好的浆液在可泵期内灌入锚孔的锚固段内形成锚固体。
[0049]本实施例的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，室内试验结果如下:初凝时间72min，终凝时间6h，形成的锚固体3d (3天)凝期的抗压强度0.35MPa，抗折强度0.19MPa ；7d抗压强度0.66MPa，抗折强度0.18MPa ；14d抗压强度1.81MPa，抗折强度0.56 MPa ；28d抗压强度3.27MPa，抗折强度1.01 MPa。
[0050]现场试验效果:通过现场锚固基本试验测试，单位长度锚固力7KN/m，大于设计荷载5KN/m，锚固部分色泽与周围土体基本一致，完全达到锚固效果。
[0051 ]以上所述之【具体实施方式】为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本【具体实施方式】，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:包括烧料礓石、粉煤灰和水，其中烧料礓石、粉煤灰和水的质量比为1:1: 0.8~1.2。
2.根据权利要求1所述新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述烧料礓石为料礓石在900°C~1100°C中焙烧2.5h~3.5h后的生成物，其成分包括30%~35% (质量百分比)的Ca0、25%~30% (质量百分比)的β -CS和15%~20% (质量百分比)的C2AS,其颗粒直径为160~200目。
3.根据权利要求1所述新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述烧料礓石为料礓石在1000°c中焙烧3h后的生成物，其成分包括33.9% (质量百分比)的CaO、25.8% (质量百分比)的β -CS和17.6% (质量百分比)的C2AS,其颗粒直径为180目。
4.根据权利要求3所述的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述料礓石的成分包括60%~80% (质量百分比)的CaCO3和40%~20% (质量百分比)的黏土。
5.根据权利要求4所述的新型土遗址锚固用烧料礓石石英砂浆液，其特征在于:所述料礓石的成分包括21.5%~23% (质量百分比)的Si02、29T3% (质量百分比)的Fe203、6°/T7%(质量百分比)的Al203、64%~65% (质量百分比)的CaC03、l%~2% (质量百分比)的Mg0、0.5%~1%(质量百分比)的Na2O和0.5%~?% (质量百分比)的Κ20。
6.根据权利要求4所述的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述料礓石的成分包括22.06% (质量百分比)的SiO2,2.07% (质量百分比)的Fe203、6.44% (质量百分比)的Α1203、64.88% (质量百分比)的CaCO3U.49% (质量百分比)的Mg0、0.90% (质量百分比)的Na2O和0.98% (质量百分比)的K20。
7.根据权利要求1所述的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述粉煤灰的成分包括空心球状的硅线石和石英。
8.根据权利要求7所述的新型`土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述粉煤灰的成分包括52%~53% (质量百分比)的Si02、12%~13% (质量百分比)的Fe203、25%~26%(质量百分比)的Α1203、4%~5% (质量百分比)的CaO、39T4% (质量百分比)的MgO和0.1%~θ.3%(质量百分比)的so3。
9.根据权利要求7所述的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述粉煤灰的成分包括52.23% (质量百分比)的Si02、12.38% (质量百分比)的Fe203、25.27% (质量百分比)的Α1203、4.45% (质量百分比)的CaO,3.58% (质量百分比)的MgO和0.22% (质量百分比)的S03。
10.根据权利要求1、任一项所述的新型土遗址锚固用烧料礓石粉煤灰浆液，其特征在于:所述烧料礓石、粉煤灰和水的质量比为1:1:0.8、1:1:0.9、1:1: 1、1:1: 1.2中的任意一种。
【文档编号】C04B18/08GK103553477SQ201310541312
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】张景科, 谌文武, 和法国, 田磊 申请人:兰州大学