一种初凝时间可控早强水泥灌浆料及其制备方法与流程

本发明涉及一种初凝时间可控早强水泥灌浆料及其制备方法，属于水泥。

背景技术：

1、灌浆料是一种用于加固和修复混凝土结构的材料，通常以水泥为基体材料，加入适量的细骨料和混凝土外加剂及其他材料组成，加水拌和后，有良好的流动性、早强、高强和微膨胀的性能，通过注入混凝土结构的裂缝和空隙来提高其强度和稳定性，从而延长其使用寿命。

2、水泥材料存在一个巨大的缺陷是韧性差，脆性较大，导致在受到击振时，容易产生裂纹，并且抗拉强度低。为解决水泥材料的韧性问题，在水泥中添加聚合物材料是行之有效的措施之一。但是，有机树脂材料和无机水泥之间的界面强度较弱，影响两者之间的完美结合，因此，需要对树脂材料改性之后添加在水泥灌浆材料中。

3、在我国城市化和工业化进程不断加快的时代背景下，随着基础设施建设的不断加强，水泥行业的需求不断增长，市场规模组件扩大，水泥的需求也逐渐提高，不同的施工条件、建筑种类和使用场景使得传统的水泥混凝土逐渐无法满足需求。为了使水泥灌浆料应用在不同的场景中，需要对混凝土外加剂进行改性处理，来满足施工现场的性能需求。目前，常规研究只是对水泥及添加剂材料进行简单的物理掺杂，也有一些国内学者对混凝土外加剂进行改性后，与水泥混合在一起使用。

4、如中国专利cn202010721018.6公开了一种注浆料，采用硅酸盐水泥700-760份；硫铝酸盐水泥40-100份；粉煤灰40-60份；矿粉80-100份；硅灰50-70份；细集料900-1300份；早强剂5-10份；减水剂8-15份；消泡剂8-14份；膨胀剂46-55份；水260-300份制备了水泥基灌浆料。专利cn202011496810.2采用双组份聚氨酯预聚体70～100份,硅藻土粉末10～15份,水泥150～200份,水60～80份,缓凝剂1.0～2.0份制备了一种半刚性基层裂缝非开挖注浆修补材料。

5、如中国专利cn201510816058.8，公开了一种注浆料，把硅酸盐水泥4～8%，硫铝酸盐水泥38～47%，石英砂42～52%，膨胀剂4.6～4.9%和聚丙烯纤维0.1～0.4%进行混合，制备了水泥灌浆料。

6、如中国专利专利cn202111388800.1，公开了一种注浆料，对铝灰和磷石膏进行改性后添加到水泥灌浆料中，采用300-384份水泥、65-120份改性铝灰、45-60份改性磷石膏、430-480份砂及2-7份粉剂羧酸。

7、如中国专利cn202210997837.2，公开了对对石墨进行改性后添加到水泥中来提高混凝土的早期强度。

8、尽管有众多学者对水泥灌浆料进行了研究，但还不够全面，并不能适用于各个工况，因此，本发明对水泥灌浆料进行了深入研究，把改性的环氧树脂加入水泥中，作为其中一种添加剂材料，来改变添加剂与水泥间的界面强度，增加水泥的韧性，调控水泥灌浆料的初凝时间，为了使水泥灌浆料在建筑、水利、交通、矿山等领域具有良好的应用背景。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种初凝时间可控早强水泥灌浆料及其制备方法，该水泥灌浆料具有良好的流动性、初凝时间可控、良好韧性、表面平整光滑和早期强度高等特点，在建筑、水利、交通、矿山等领域具有良好的应用。

2、为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

3、一种初凝时间可控早强水泥灌浆料，包括a组分和b组分，a组分质量百分比为66～78%的普通硅酸盐水泥、1～4%的减水剂、8～12%的矿粉、8～12%的石膏、4～6%的熟石灰、0.05～0.1%的改性环氧树脂、0.06～0.12%的消泡剂和0.2～0.4%的葡萄糖酸钠；b组分质量百分比为16～28%的普通硅酸盐水泥、52～68%的铝酸盐水泥、1～4%的减水剂、2～6%的硅灰、6～12%的铝酸钙、0.05～0.1%的改性环氧树脂、0.06～0.12%的消泡剂和0.2～0.42%的葡萄糖酸钠。

4、优选地，硅酸盐水泥是42.5级（po42.5）和铝酸盐水泥是50级（ca50）作为基体材料。

5、优选地，减水剂为粉末萘系减水剂，减水率>28%，加入混凝土混合物中对水泥颗粒有分散的作用，改善流动性，减少单位用水量。

6、优选地，矿粉是高炉矿渣，粒化高炉矿渣的质量系数k<1.2，氧化锰<4%，硫化物<3%，加入混凝土中可以降低成本，增强水泥的抗腐蚀性能。

7、优选地，石膏中硫酸钙含量为95%左右。

8、优选地，硅灰主要成分为二氧化硅，含量>85%，固含量<2%，氯含量<0.1%，含水率<3%。

9、葡萄糖酸钠作为缓凝剂，葡萄糖酸钠颗粒经研磨成细粉进行使用。铝酸钙作为混凝土中的早强剂，缩短凝结时间和硬化时间。

10、还公开了所述的改性环氧树脂的制备方法，如下：

11、步骤一：将二氰胺和二甲基亚砜放在四口烧瓶中，通入氮气保护，升温至60℃搅拌溶解，再投入环氧氯丙烷和抗氧剂混合，升温至100℃回流反应120-150min，降温至80℃，投加碱，继续搅拌20min，反应结束降温至室温过滤，滤液用冰盐水洗涤、分液，取有机相干燥，制成环氧化树脂。

12、其中，二氰胺、环氧氯丙烷、二甲基亚砜、抗氧剂、碱的用量比为0.15mol：0.32mol：20ml：0.1g：1.2g。

13、步骤二：将环氧化树脂与二氰胺进行配比混合，然后加入环氧化树脂质量百分比为0.25%的苄基二甲胺进行混配均匀，制得受温度和含量影响的环氧化树脂。

14、其中，环氧化树脂、二氰胺、苄基二甲胺质量比为1：0.5：0.0025。

15、还公开了一种初凝时间可控早强水泥灌浆料制备方法，具体操作如下：按照质量百分比进行称取各个物料，a物料：硅酸盐水泥、减水剂、矿粉、石膏、熟石灰、改性环氧树脂、消泡剂和葡萄糖酸钠，b物料：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、减水剂、硅灰、铝酸钙、改性环氧树脂、消泡剂和葡萄糖酸钠，分别把a和b中的物料干混均匀；然后分别加入水灰比为50%的水，进行搅拌均匀，形成流动性较好的料浆；最后把料浆a和料浆b泵送到使用处。

16、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

17、1.把改性的环氧树脂加入水泥中，作为其中一种添加剂材料，来改变添加剂与水泥间的界面强度，调控水泥灌浆料的初凝时间。

18、2.制备的水泥灌浆料具有良好的流动性、初凝时间可控、表面平整光滑、早期强度高和抗弯性能良好等特点。

19、3.制备工艺简单，易操作，可控性好，通过配方和工艺的调整，可以调控材料性能。

20、4.应用领域广泛，在建筑、水利、交通、矿山等领域具有良好的应用背景。

21、实施方式

22、下面结合实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

23、实施例1

24、一种初凝时间可控早强水泥灌浆料的质量组成包括a组分和b组分，a组分质量百分比为75%的普通硅酸盐水泥、3.38%的减水剂、8%的矿粉、8%的石膏、5%的熟石灰、0.1%的改性环氧树脂、0.12%的消泡剂和0.4%的葡萄糖酸钠；b组分质量百分比为16%的普通硅酸盐水泥、68%的铝酸盐水泥、3.38%的减水剂、2%的硅灰、10%的铝酸钙、0.1%的改性环氧树脂、0.12%的消泡剂和0.4%的葡萄糖酸钠。分别把a和b中的物料干混均匀；然后分别加入水灰比为50%的水，进行搅拌均匀，形成流动性较好的料浆。最后a：b=1:1进行混合使用，制备样品，记录初凝时间和放热情况，硬化后测试抗压强度和抗弯强度。

25、表1：实施案例1水泥混凝土材料制备样品性能

26、

27、实施例2

28、一种初凝时间可控早强水泥灌浆料的质量组成包括a组分和b组分，a组分质量百分比为75%的普通硅酸盐水泥、3.38%的减水剂、8%的矿粉、8%的石膏、5%的熟石灰、0.1%的改性环氧树脂、0.12%的消泡剂和0.4%的葡萄糖酸钠；b组分质量百分比为22%的普通硅酸盐水泥、62%的铝酸盐水泥、3.38%的减水剂、2%的硅灰、10%的铝酸钙、0.08%的改性环氧树脂、0.12%的消泡剂和0.42%的葡萄糖酸钠。分别把a和b中的物料干混均匀；然后分别加入水灰比为50%的水，进行搅拌均匀，形成流动性较好的料浆。最后a：b=1:1进行混合使用，制备样品，记录初凝时间和放热情况，硬化后测试抗压强度和抗弯强度。

29、表2：实施案例2水泥混凝土材料制备样品性能

30、

31、实施例3

32、一种初凝时间可控早强水泥灌浆料的质量组成包括a组分和b组分，a组分质量百分比为75%的普通硅酸盐水泥、3.38%的减水剂、8%的矿粉、8%的石膏、5%的熟石灰、0.1%的改性环氧树脂、0.12%的消泡剂和0.4%的葡萄糖酸钠；b组分质量百分比为28%的普通硅酸盐水泥、56%的铝酸盐水泥、3.38%的减水剂、4%的硅灰、8%的铝酸钙、0.08%的改性环氧树脂、0.12%的消泡剂和0.42%的葡萄糖酸钠。分别把a和b中的物料干混均匀；然后分别加入水灰比为50%的水，进行搅拌均匀，形成流动性较好的料浆。最后a：b=1:1进行混合使用，制备样品，记录初凝时间和放热情况，硬化后测试抗压强度和抗弯强度。

33、表3：实施案例3水泥混凝土材料制备样品性能

34、

35、实施例4

36、一种初凝时间可控早强水泥灌浆料的质量组成包括a组分和b组分，a组分质量百分比为70.69%的普通硅酸盐水泥、1%的减水剂、12%的矿粉、12%的石膏、4%的熟石灰、0.05%的改性环氧树脂、0.06%的消泡剂和0.2%的葡萄糖酸钠；b组分质量百分比为27.69%的普通硅酸盐水泥、52%的铝酸盐水泥、2%的减水剂、6%的硅灰、12%的铝酸钙、0.05%的改性环氧树脂、0.06%的消泡剂和0.2%的葡萄糖酸钠。分别把a和b中的物料干混均匀；然后分别加入水灰比为50%的水，进行搅拌均匀，形成流动性较好的料浆。最后a：b=1:1进行混合使用，制备样品。

37、实施例5

38、一种初凝时间可控早强水泥灌浆料的质量组成包括a组分和b组分，a组分质量百分比为66%的普通硅酸盐水泥、4%的减水剂、11.7%的矿粉、11.83%的石膏、6%的熟石灰、0.07%的改性环氧树脂、0.1%的消泡剂和0.3%的葡萄糖酸钠；b组分质量百分比为20%的普通硅酸盐水泥、66.53%的铝酸盐水泥、1%的减水剂、3%的硅灰、9%的铝酸钙、0.09%的改性环氧树脂、0.08%的消泡剂和0.3%的葡萄糖酸钠。分别把a和b中的物料干混均匀；然后分别加入水灰比为50%的水，进行搅拌均匀，形成流动性较好的料浆。最后a：b=1:1进行混合使用，制备样品。

39、实施例6

40、一种初凝时间可控早强水泥灌浆料的质量组成包括a组分和b组分，a组分质量百分比为78%的普通硅酸盐水泥、1.2%的减水剂、8.2%的矿粉、8.29%的石膏、4%的熟石灰、0.05%的改性环氧树脂、0.06%的消泡剂和0.2%的葡萄糖酸钠；b组分质量百分比为28%的普通硅酸盐水泥、58.55%的铝酸盐水泥、4%的减水剂、3%的硅灰、6%的铝酸钙、0.1%的改性环氧树脂、0.1%的消泡剂和0.25%的葡萄糖酸钠。分别把a和b中的物料干混均匀；然后分别加入水灰比为50%的水，进行搅拌均匀，形成流动性较好的料浆。最后a：b=1:1进行混合使用，制备样品。

41、以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。