本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料及其制备方法。
背景技术：
灌浆料是以高强度材料作为骨科，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成，它在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用，灌浆料具有自流动性好，快硬、高强、无收缩、不老化、对水质及周围环境无污染，在施工方面具有质量可靠、降低成本、缩短工期和使用方便等优点，灌浆料主要用于地脚螺栓、飞机跑道的抢修、核电设备的固定，路桥工程的加固等；而二氧化硅微球又称为二氧化硅气凝胶，是一种以纳米量级粒子相互聚集构成的纳米多孔网络结构，并在空隙中充满气态分散介质的一种高分散固态材料，因其具有纳米多孔结构、低密度、低导热系数、比表面积大等特点、机械强度高、稳定性好以及在溶剂中容易分散，有着广泛而巨大的应用价值。
现有技术中，灌浆材料主要是硅酸盐系列超细水泥或者在该超细水泥中加入高效减水剂、膨胀剂等改性剂制成的改性材料一起粉磨加工而成，导致灌浆料的强度低、凝结速度慢，保温效果比较差，因此，限制了灌浆料在建筑材料上的发展。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂34-38份、石英砂30-34份、钢纤维18-22份、碳纤维14-18份、二氧化硅微球10-12份、滑石粉5-7份、云母粉4-6份、增塑剂1-2份、固化剂2-3份、去离子水24-28份。
作为本发明的进一步方案是：所述基于二氧化硅微球的高性能灌浆料包括以下重量份的原料：
环氧树脂36份、石英砂32份、钢纤维20份、碳纤维16份、二氧化硅微球11份、滑石粉6份、云母粉5份、增塑剂1.5份、固化剂2.5份、去离子水26份。
作为本发明的再进一步方案是：所述钢纤维、碳纤维粒径为4-6mm。
作为本发明的再进一步方案是：所述二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为300-400r/min，反应温度65-75℃，搅拌时间10-20min，再向其中加入二氧化硅，升温至75-85℃，继续搅拌30-40min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗2-4次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
作为本发明的再进一步方案是：所述滑石粉、云母粉粒径为5-7mm。
作为本发明的再进一步方案是：所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二仲辛酯中的一种或多种的组合；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为1800-2000r/min，搅拌1-2h，将混合物送入到反应釜中，在温度为110-120℃反应40-50分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径3-4mm，球磨机的筒体转速24-26r/min,筒体内部的料温20-30℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速800-1000r/min，搅拌时间30-50min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为1800-2000r/min，搅拌时间为1-2小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
作为本发明的再进一步方案是：所述基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备步骤为：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为1900r/min，搅拌1.5h，将混合物送入到反应釜中，在温度为115℃反应45分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径3.5mm，球磨机的筒体转速25r/min,筒体内部的料温25℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速900r/min，搅拌时间40min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为1900r/min，搅拌时间为1.5小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，石英砂作为骨料，坚硬、耐磨，有效的保证了灌浆料的各种优良性能，同时添加的环氧树脂在固化剂作用下具有硬度高、柔韧性好，此外，环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键存在，使其对各种物质有很高的粘附力，显著的提高了灌浆料的粘附性。
(2)本发明的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，添加的二氧化硅微球具有规则的形状，同时具有比表面积大和较好的流动性，此外，具有低导热系数、高孔隙率，应用在灌浆料中可以起到保温隔热的效果，同时因为多孔结构具有吸附性和渗透性，能够与其他材料相互融合，使材料紧密度大大提高，加强了灌浆料的稳定性。
(3)本发明的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，添加的钢纤维提高灌浆料的韧度、耐腐蚀性、粘接性，此外，添加的碳纤维具有强度大、模量高、密度低等优点，提高灌浆料硬度、耐腐蚀等性能。
(4)本发明的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，添加的云母粉和具有优良地耐高温性能，滑石具有润滑性、抗黏、熔点高等优良地物理、化学特性，明显的改善灌浆料性能，此外，本发明未加入减水剂、膨胀剂等不会影响到灌浆料的强度、凝结速度。
(5)本发明的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，该浆料具有良好的保温隔热、强度、抗冲击、耐久等性能，同时原料组份安全无毒环保，具有较高的实用价值和良好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂34份、石英砂30份、钢纤维18份、碳纤维14份、二氧化硅微球10份、滑石粉5份、云母粉4份、增塑剂1份、固化剂2份、去离子水24份。
本实施例中的钢纤维、碳纤维粒径为4mm。
本实施例中的二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为300r/min，反应温度65℃，搅拌时间10min，再向其中加入二氧化硅，升温至75℃，继续搅拌30min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗2次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
本实施例中的滑石粉、云母粉粒径为5mm。
本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为1800r/min，搅拌1h，将混合物送入到反应釜中，在温度为110℃反应40分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径3mm，球磨机的筒体转速24r/min,筒体内部的料温20℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速800r/min，搅拌时间30min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为1800r/min，搅拌时间为1小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
实施例2：
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂38份、石英砂34份、钢纤维22份、碳纤维18份、二氧化硅微球12份、滑石粉7份、云母粉6份、增塑剂2份、固化剂3份、去离子水28份。
本实施例中的钢纤维、碳纤维粒径为6mm。
本实施例中的二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为400r/min，反应温度75℃，搅拌时间20min，再向其中加入二氧化硅，升温至85℃，继续搅拌40min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗4次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
本实施例中的滑石粉、云母粉粒径为7mm。
本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二甲酯；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为2000r/min，搅拌2h，将混合物送入到反应釜中，在温度为120℃反应50分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径4mm，球磨机的筒体转速26r/min,筒体内部的料温30℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速1000r/min，搅拌时间50min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为2000r/min，搅拌时间为2小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
实施例3：
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂36份、石英砂32份、钢纤维20份、碳纤维16份、二氧化硅微球11份、滑石粉6份、云母粉5份、增塑剂1.5份、固化剂2.5份、去离子水26份。
本实施例中的钢纤维、碳纤维粒径为5mm。
本实施例中的二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为350r/min，反应温度70℃，搅拌时间15min，再向其中加入二氧化硅，升温至80℃，继续搅拌35min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗3次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
本实施例中的滑石粉、云母粉粒径为6mm。
本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为1900r/min，搅拌1.5h，将混合物送入到反应釜中，在温度为115℃反应45分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径3.5mm，球磨机的筒体转速25r/min,筒体内部的料温25℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速900r/min，搅拌时间40min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为1900r/min，搅拌时间为1.5小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
实施例4：
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂35份、石英砂32份、钢纤维19份、碳纤维15份、二氧化硅微球11份、滑石粉6份、云母粉5份、增塑剂1.5份、固化剂2.5份、去离子水25份。
本实施例中的钢纤维、碳纤维粒径为5mm。
本实施例中的二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为320r/min，反应温度68℃，搅拌时间13min，再向其中加入二氧化硅，升温至78℃，继续搅拌33min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗3次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
本实施例中的滑石粉、云母粉粒径为7mm。
本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二乙酯；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为1850r/min，搅拌1.2h，将混合物送入到反应釜中，在温度为113℃反应44分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径3.2mm，球磨机的筒体转速25r/min,筒体内部的料温24℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速850r/min，搅拌时间35min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为1850r/min，搅拌时间为1.3小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
实施例5：
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂36份、石英砂33份、钢纤维20份、碳纤维16份、二氧化硅微球11份、滑石粉6份、云母粉5.5份、增塑剂1.6份、固化剂2.8份、去离子水27份。
本实施例中的钢纤维、碳纤维粒径为6mm。
本实施例中的二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为380r/min，反应温度70℃，搅拌时间18min，再向其中加入二氧化硅，升温至80℃，继续搅拌38min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗3次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
本实施例中的滑石粉、云母粉粒径为5mm。
本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二仲辛酯；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为1950r/min，搅拌1.8h，将混合物送入到反应釜中，在温度为118℃反应48分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径3.5mm，球磨机的筒体转速25r/min,筒体内部的料温28℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速950r/min，搅拌时间45min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为1950r/min，搅拌时间为1.8小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
对比例1：
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂33份、石英砂29份、钢纤维17份、碳纤维13份、二氧化硅微球9份、滑石粉4份、云母粉3份、增塑剂0.5份、固化剂1份、去离子水22份。
本实施例中的钢纤维、碳纤维粒径为3mm。
本实施例中的二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为250r/min，反应温度60℃，搅拌时间7min，再向其中加入二氧化硅，升温至70℃，继续搅拌25min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗1次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
本实施例中的滑石粉、云母粉粒径为4mm。
本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为1700r/min，搅拌0.9h，将混合物送入到反应釜中，在温度为105℃反应35分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径2.5mm，球磨机的筒体转速22r/min,筒体内部的料温18℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速700r/min，搅拌时间25min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为1600r/min，搅拌时间为0.8小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
对比例2：
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料，包括以下重量份的原料：
环氧树脂40份、石英砂28份、钢纤维16份、碳纤维12份、二氧化硅微球14份、滑石粉8份、云母粉7份、增塑剂1.5份、固化剂4份、去离子水30份。
本实施例中的钢纤维、碳纤维粒径为7mm。
本实施例中的二氧化硅微球的制备方法包括以下步骤：
将质量分数为25％氨水加入三口烧瓶中，再向其中加入一定量的无水乙醇，启动磁力搅拌器，转速为450r/min，反应温度80℃，搅拌时间25min，再向其中加入二氧化硅，升温至90℃，继续搅拌45min，反应结束，将产物离心分离，并用乙醇和水超声清洗5次，再置于60℃烘箱中烘干，即得二氧化硅微球。
本实施例中的滑石粉、云母粉粒径为8mm。
本实施例中的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；所述固化剂为对羟基苯磺酸。
本实施例的一种基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按要求称量各组分原料；
步骤二，将环氧树脂、石英砂、增塑剂、去离子水，依次加入高速搅拌机中，转速为2500r/min，搅拌2.5h，将混合物送入到反应釜中，在温度为125℃反应55分钟，制得混合物a；
步骤三，将钢纤维、碳纤维、滑石粉、云母粉放入球磨机中研磨，至粒径5mm，球磨机的筒体转速28r/min,筒体内部的料温35℃，得到混合物b，再将混合物b加入到高速搅拌机中搅拌，搅拌转速1200r/min，搅拌时间55min，制得混合物c；
步骤四，将步骤二制得的混合物a、步骤三制得的混合物c、固化剂、二氧化硅微球，混合加入高速混合机中，转速为2200r/min，搅拌时间为2.5小时，制得基于二氧化硅微球的高性能灌浆料。
实施例1至5及对比例1-2制备的基于二氧化硅微球的高性能灌浆料的性能测试结果如下：
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。