本发明属于建筑施工用砂浆技术领域，具体涉及基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆、制备方法及其应用。
背景技术：
随着我国城市建设事业的发展，城市人口密度不断增大，城市用地尤其是核心区域的土地日益缺乏，地下空间作为城市地面空间的重要补充，建设发展需求旺盛。为充分利用地下空间资源，基坑的深度越来越深，而锚拉支护技术从结构受力上是支撑、锚拉式支护结构体系的一种，由于其具有受力合理、造价低、支护稳定性好、基础施工便利等优点，在深基坑中被广泛应用，但其有一个致命的隐患，其作为一种临时的支护结构，在主体结构完成后，将遗留在土层中，对于后期城市地下空间开发影响非常大，特别对于规划在市政道路下的地铁隧道而言是非常棘手的地下障碍物。同时，建设期间需要消耗大量的锚杆或锚索、锚头以及注浆材料，锚杆或锚索不回收利用，浪费材料，并增加工程建设费用。如何使得锚杆或锚索易于拆除，便于回收，是一个亟待解决的难题。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆、制备方法及其应用，在拆除工作中，此种砂浆在外加磁场的作用下其内部温度快速升高，发泡剂在高温作用下迅速发泡、放气，同时细骨料体积发生膨胀，进而可自行碎裂。采用此种水泥砂浆浇筑的锚杆或锚索锚固体，便于拆除，降低人力、物力和财力的消耗。
本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照重量比包括以下组分：硫化剂200-250份、硅酸盐水泥100-150份、细集料300-350份、橡胶粉30-45份、发泡剂5-10份、石蜡5-15份、磁性粉末30-50份、补强剂2-10份、填充剂2-10份、改性流动剂0.5-1.5份、分散剂0.1-0.5份，前述组份混合拌料后密度为1950-2450kg/m3。
在本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中，所述细集料为未经高温焙烧的直径为0.1mm-5mm的珍珠岩砂或蛭石砂。
在本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中，所述磁性粉末为锰锌铁氧体粉体或者fe3o4粉体。
在本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中，所述硫化剂为硫磺。
在本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中，所述发泡剂为obsh。
在本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中，所述补强剂为炭黑，所述填充剂为石墨。
在本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中，所述改性流动剂为乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，分散剂为甲基戊醇。
在本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中，所述橡胶粉为废旧橡胶轮胎粉末。
本发明还提供一种上述的发泡自碎裂型水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按如下组分配比称重：硫化剂200-250份、硅酸盐水泥100-150份、细集料300-350份、橡胶粉30-45份、发泡剂5-10份、石蜡5-15份、磁性粉末30-50份、补强剂2-10份、填充剂2-10份、改性流动剂0.5-1.5份、分散剂0.1-0.5份；
步骤2：先将细集料、磁性粉末倒入铁锅内，加热搅拌至100～120℃时，将硅酸盐水泥倒入继续搅拌加热至130℃；
步骤3：再将硫化剂加入并加热到135～146℃，确保硫化剂完全熔融；
步骤4：最后加入其余各组分，放入加热搅拌机内充分搅拌，搅拌时温度升高至160℃，最终得到发泡自碎型水泥砂浆。
本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆应用于高层、超高层建筑深基坑工程的支护结构的锚固，具体应用到锚杆或锚索锚固段浇筑成型为锚固体。
本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆至少具有如下有益效果：
本发明的配方设计合理，制备简单、成本低。在使用时具有良好的力学性能以及抗低温、抗疲劳性、快速固化、良好的耐腐蚀性、较好的耐磨性等优点。本发明的发泡自碎型水泥砂浆添加有硫化剂、发泡剂、橡胶粉及磁性粉末，当构件需要拆除时，在浇筑了发泡自碎型水泥砂浆的区域外施加交变磁场，内部的磁性粉末在交变磁场的作用下，将磁场能量转换成热能。硫化剂使水泥砂浆内部温度在较短时间内迅速升高，在温度达到其熔点后，硫化剂在一段时间内保持液态，为各组分的充分反应提供条件。当温度升高到190℃以上时，发泡剂发泡、放气。选取珍珠岩砂或蛭石砂作为主要原料，当水泥砂浆内部温度升高到一定温度时，其体积可迅速膨胀6-20倍，使得构件在较短时间内发生胀裂及破碎。
本发明的橡胶粉为废弃的橡胶轮胎，将废弃的橡胶轮胎加工成橡胶粉末，加入到水泥砂浆中，既可以实现废物的回收、再利用，保护环境，又可以改善水泥砂浆的性能。
本发明橡胶助剂中发泡剂为obsh，其成核均匀、发泡孔径细密均匀且obsh发泡剂分解无诱导期，分解速度快，放气平缓无突发，使得发泡过程易于控制。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的解释说明。
实施例1
基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照重量比包括以下组份：硅酸盐水泥砂浆100份、细集料300份、硫化剂200份、石蜡5份、橡胶粉30份、磁性粉末35份、发泡剂5份、补强剂2份、填充剂2份、改性流动剂0.5份、分散剂0.1份。所述前述组份混合拌料后实测密度为1950kg/m3。
其中，细集料为未经高温焙烧的直径为0.1mm-5mm的珍珠岩砂或蛭石砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，硫化剂为硫磺，发泡剂为obsh，补强剂为炭黑，填充剂为石墨，分散剂为甲基戊醇，改性流动剂为乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
上述基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：按上述组分配比称重；
步骤2：先将细集料、磁性粉末倒入铁锅内，加热搅拌至100～120℃时，将硅酸盐水泥倒入继续搅拌加热至130℃；
步骤3：再将硫化剂加入并加热到135～146℃，确保硫化剂完全熔融；
步骤4：最后加入其余各组分，放入加热搅拌机内充分搅拌，搅拌时温度升高至160℃，最终得到发泡自碎型水泥砂浆。
上述基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆应用于高层、超高层建筑深基坑工程的支护结构的锚固，具体应用到锚杆或锚索锚固段浇筑成型为锚固体。
实施例2
基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照重量比包括以下组份：
硅酸盐水泥砂浆110份、细集料310份、硫化剂210份、石蜡7份、废旧橡胶轮胎粉末35份、磁性粉末40份、obsh发泡剂6份、补强剂4份、填充剂4份、改性流动剂0.7份、分散剂0.2份。所述前述组份混合拌料后实测密度为2000kg/m3。
其中，细集料为未经高温焙烧的直径为0.1mm-5mm的珍珠岩砂或蛭石砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，补强剂为炭黑，填充剂为石墨，改性流动剂为乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，分散剂为甲基戊醇。
上述基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例3
基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照重量比包括以下组份：硅酸盐水泥砂浆120份、细集料320份、硫磺220份、石蜡9份、废旧橡胶轮胎粉末40份、磁性粉末45份、obsh发泡剂7份、补强剂6份、填充剂6份、改性流动剂0.9份、分散剂0.3份。所述前述组份混合拌料后实测密度为2100kg/m3。
其中，细集料为未经高温焙烧的直径为0.1mm-5mm的珍珠岩砂或蛭石砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，分散剂为甲基戊醇，填充剂为石墨，补强剂为炭黑，改性流动剂为乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
上述基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例4
基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照重量比包括以下组份：硅酸盐水泥砂浆130份、细集料330份、硫磺230份、石蜡11份、废旧橡胶轮胎粉末45份、磁性粉末45份、obsh发泡剂8份、补强剂6份、填充剂8份、改性流动剂1份、分散剂0.3份。所述前述组份混合拌料后实测密度为2200kg/m3。
其中，细集料为未经高温焙烧的直径为0.1mm-5mm的珍珠岩砂或蛭石砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，分散剂为甲基戊醇，填充剂为石墨，补强剂为炭黑，改性流动剂为乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物。
上述基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例5
基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照重量比包括以下组份：硅酸盐水泥砂浆140份、细集料340份、硫磺240份、石蜡13份、废旧橡胶轮胎粉末45份、磁性粉末45份、obsh发泡剂9份、补强剂8份、填充剂8份、改性流动剂1.2份、分散剂0.5份。所述前述组份混合拌料后实测密度为2300kg/m3。
其中，细集料为未经高温焙烧的直径为0.1mm-5mm的珍珠岩砂或蛭石砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，改性流动剂为乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，填充剂为石墨，补强剂为炭黑，分散剂为甲基戊醇。
上述基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆的制备用方法及应用与实施例1相同。
实施例6
基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照重量比包括以下组份：硅酸盐水泥砂浆150份、细集料350份、硫磺250份、石蜡15份、废旧橡胶轮胎粉末45份、磁性粉末50份、obsh发泡剂10份、补强剂10份、填充剂10份、改性流动剂1.5份、分散剂0.5份。所述前述组份混合拌料后实测密度为2450kg/m3。
其中，细集料为未经高温焙烧的直径为0.1mm-5mm的珍珠岩砂或蛭石砂。磁性粉末为锰锌铁氧体粉体，改性流动剂为乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物，填充剂为石墨，补强剂为炭黑，分散剂为甲基戊醇。
上述基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆的制备用方法及应用与实施例1相同。
将上述实施例1～6制得的磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆，按照普通水泥砂浆的养护方式进行养护，7天后进行性能测试，测试结果如表1所示。
抗压强度测试：制成的样品规格为70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试样。
抗拉强度测试：按照sl352-2006《水工混凝土试验规程》中的规定，制作成标准哑铃型试件。
表1
本发明的基于磁热激发的发泡自碎型水泥砂浆中添加橡胶粉、硫化剂，使得浇筑后的水泥砂浆具备结构密实、耐蚀性强、快凝、抗低温、抗冻融等特点。同时在自碎型水泥砂浆中加入发泡剂，使得在外加交变磁场作用下，磁性粉末发热，硫化剂在较短时间内温度升高，并在较长时间内保持液态，为各组分的充分反应提供条件。当温度升高到190℃以上时，发泡剂发泡、放气。添加废弃橡胶轮胎粉末，既实现了废物回收、再利用，保护环境，又能提高水泥砂浆的韧性，并改善其性能。
添加石蜡组分，能够使得浇筑后的水泥砂浆在固化过程中，降低体积收缩量，减少裂纹产生。
选取obsh发泡剂，其储存时稳定无毒，不燃。发泡后，可形成闭孔或联孔的气孔结构，气孔细致均匀，渗透性小，收缩率小，变形亦较少，孔眼不塌陷。
选取未经高温焙烧的珍珠岩砂或蛭石砂作为主要原料，成本低廉。当水泥砂浆内部温度升高到一定温度时，其体积可迅速膨胀6-20倍，使得构件在较短时间内发生胀裂及破碎。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的思想，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。