一种基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料及其制备方法与流程

1.本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料及其制备方法，用于混凝土构件孔道压浆。


背景技术：

2.随着建筑、桥梁等基础设施建设的不断推进，低碳建造和绿色施工成为建造施工的研究和应用热点，一大批新技术新材料应运而生，为工程建筑提供保障，例如装配式建筑中利用到的高性能混凝土、灌浆料，预应力构件中采用的压浆料、超高性能混凝土等。
3.预应力构件由于其独特的技术优势，被广泛应用于桥梁、大跨度结构等工程构件中，为避免预应力钢绞线外露导致的锈蚀，提高预应力钢绞线与结构混凝土的良好结合，消除预应力混凝土结构在反复荷载作用下对锚具的破坏，工程中一般将预应力混凝土构件的孔道进行压浆处理，压浆材料对提高构件的耐久性和可靠性提供保障。
4.中国发明专利cn201210575139公开了一种后张法预应力混凝土压浆料，包括硅酸盐水泥、水和本发明提供的压浆剂，其中所述压浆剂和硅酸盐水泥的质量比为10
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20：80
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90，水胶比的范围为0.26
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0.28，cn201310318374 公开了一种预应力孔道压浆料及其压浆方法，所述孔道压浆料是由水泥、减水剂、缓凝剂、促凝剂、防冻剂、膨胀剂、活性矿物粉和矿物填料粉混合而成；所述孔道压浆方法是按原料的组成及其含量进行混合制得压浆料，后在搅拌机中按一定水与压浆料比先加水后加压浆料，并控制转速、时间、水温进行制浆，后立即进行压浆，cn201910820078公开了一种高强度压浆材料，原材料包括：p.o52.5水泥、粉煤灰、硅粉、矿渣粉、膨胀剂、松香树脂、磺化木质素、氧化钙、葡萄糖酸钙、三聚磷酸钠、聚乙二醇单甲醚， cn202110616651公开的高耐久微膨胀绿色预应力孔道压浆料包括以下重量份的组分：水泥40～50份，陶瓷废渣20～30份，钢渣18～23份，微珠5～8 份，减水剂2～5份，消泡剂0.1～1份，膨胀剂0～5份，保水剂0～0.05份。然而，现有技术中大部分压浆材料均以硅酸盐水泥作为主要胶凝材料，硅酸盐水泥生产消耗大量天然原料并产生大量二氧化碳，生产能耗高，无法满足低碳制品要求。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料及其制备方法，本发明利用大宗工业废弃物，制备得到的压浆材料抗低温效果显著，凝结时间可控，具有适宜的初凝时间和终凝时间，抗压强度与抗折较高，零自由泌水率，性能稳定，使用简单方便，可广泛应用在铁路施工中。
6.具体的，本发明基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料，由以下重量份原料组成：
7.固废源胶凝材料800
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1200份，
8.矿物掺合料50
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120份，
9.超细粉400
‑
600份，
10.减水剂6
‑
9份，
11.膨胀剂20
‑
40份，
12.消泡剂0.5
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1份，
13.调凝剂30
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50份，
14.促凝剂5
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10份。
15.优选的，所述固废源胶凝材料的制备工艺为：将铝灰和电石渣在均化池中调节脱碱，脱碱后的浆料进入压滤机压滤、烘干器烘干，得到干物料；脱硫石膏进入烘干器加热，转变为半水石膏；将煤矸石粉、半水石膏和干物料按比例混合后，将混合物送至粉磨机粉磨，粉磨后的混合物输送至回转窑中煅烧，并向回转窑中输送煤粉；煅烧后粉磨即得。
16.优选的，煤矸石粉、铝灰、电石渣和脱硫石膏的质量比为：20
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25：17
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20： 20
‑
25：23
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25。制备得到的固废源胶凝材料的化学成分及其重量百分含量包括：sio2：17.30％、al2o3：26.92％、fe2o3：1.02％、cao：35.28％、mgo： 1.64％。
17.优选的，所述矿物掺合料包含高硫微硅粉、矿粉、硅灰、粉煤灰、微珠中的一种或多种。
18.更优选的，所述矿物掺合料包括微珠，以及高硫微硅粉、矿粉、硅灰、粉煤灰的至少一种。
19.优选的，硅灰的化学成分及其重量百分含量为：sio2：95.30％、al2o3： 0.17％、fe2o3：0.73％、cao：0.54％、mgo：1.07％，其余为烧失量，比表面积≥23000m2/kg。
20.优选的，微珠的化学成分及其重量百分含量为：sio2：52％、al2o3：22 ％、fe2o3：4％、cao：12％、游离cao＜0.1％、烧失量小于1％。球体密度 2.5kg/cm3，细度d50≤3μm。
21.优选的，所述超细粉包含建筑垃圾混凝土破碎粉磨超细粉，石矿处理超细粉的一种或多种。
22.优选的，超细粉的技术指标为：比表面积≥900m2/kg，含水量≤1.0％，流动度比≥100％，mb值＜0.5g/kg，28d活性指数≥65％。
23.优选的，所述减水剂为高浓型萘系减水剂，木质素磺酸盐减水剂的混合物。减水剂可对颗粒进行分散，打破絮凝结构，实现用水量的降低，本发明采用固废源制备的胶凝材料，其对聚羧酸减水剂添加量较为敏感，加之本发明添加大量超细粉，浆料流动度保持度受到影响，由其采用聚羧酸减水剂流动度损失更为明显，本发明采用高浓型萘系减水剂和木质素磺酸盐减水剂复配作为减水剂，可解决压浆材料流动性损失和对原料的敏感度。
24.优选的，所述膨胀剂包含硫铝酸盐膨胀剂、塑性膨胀剂的一种或多种。
25.优选的，所述消泡剂包含聚醚类消泡剂、有机硅类消泡剂的一种或多种。
26.优选的，所述调凝剂包含硬石膏、硼酸、柠檬酸、酒石酸、磷酸盐中一种或多种；所述促凝剂包含锂盐、亚硝酸盐、硫酸盐、硝酸盐一种或多种。
27.本发明还涉及压浆材料的制备方法，具体的，包括如下步骤：
28.1)按比例称取各原料；
29.2)将固废源胶凝材料、矿物掺合料、超细粉、减水剂、膨胀剂、消泡剂、调凝剂、促凝剂混合均匀，包装入库。
30.本发明具有如下技术优势：
31.1.本发明使用的胶凝材料由铝灰、电石渣、脱硫石膏、煤矸石粉制备得到，利用大量工业固废，实现工业固废的再利用，节约天然资源，并利用紧密堆积密度原理，添加微珠等掺合料，各组分之间能够得到充分填充，保证了材料的内部密实度，从而达到超高强度。
32.2.压浆材料当中使用了微珠，而微珠属于粉煤灰的精细化产品，本身具有“火山灰效应”能够在潮湿环境中与氢氧化钙等碱性物质发生化学反应，生成水化硅酸钙、水化铝酸钙等胶凝物质，起到强度增强和阻塞毛细孔道的作用，从而提高抗侵蚀能力。并且微珠对于材料中的细集料进行填充，极细小的微珠相当于活泼的纳米材料，能明显的改善结构强度，提高材料的匀质性和致密性。由于微珠是一种圆球形状表面致密光滑的颗粒，能够对水泥颗粒起到一定的分散作用，增加了材料的润滑性，降低了材料的粘度，减少拌合物中的用水量，达到物理减水的效果，能够很好地降低水胶比并且使管道压浆材料具有极高的流动性，从而达到自密实的优异效果。
33.3.本发明添加了大量的超细粉，即降低了材料成本，又有效利用了建筑垃圾，符合绿色环保的趋势，超细石粉在水泥水化过程中起到晶核作用，降低成核位垒，加速水化硅酸钙凝结，促进水泥水化，使水泥颗粒围绕晶核生长速度加快，早期强度有所提高。
34.4.采用高浓度萘系减水剂添加一定量的木质素磺酸盐减水剂，以提高减水剂对用水量的敏感性，改善固废源胶凝材料、矿物掺合料、超细粉对减水剂的适应性，提高现场粗放型施工适应情况，添加木质素磺酸盐减水剂还能够降低缓凝组分的添加，便于调节压浆材料的凝结时间。
35.5.本发明主要原料均来自于大宗工业固废，可节约天然资源，降低废弃物对环境的危害，变废为宝，对改善生态环境，降低碳排放具有显著效果。
具体实施方式
36.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
37.实施例中固废源胶凝材料制备工艺为：将铝灰和电石渣在均化池中调节脱碱，脱碱后的浆料进入压滤机压滤、烘干器烘干，得到干物料；脱硫石膏进入烘干器加热，转变为半水石膏；将煤矸石粉、半水石膏和干物料按比例混合后，将混合物送至粉磨机粉磨，粉磨后的混合物输送至回转窑中煅烧，并向回转窑中输送煤粉；煅烧后粉磨即得，其中煤矸石粉、铝灰、电石渣和脱硫石膏的质量比为：24:20:20:25，减水剂为高浓型萘系减水剂，木质素磺酸盐减水剂质量比2:1的混合物，膨胀剂选用硫铝酸盐膨胀剂，消泡剂选用聚醚类消泡剂，水料比为0.32。
38.根据q/cr 409
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2017《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》的相关规定进行压浆材料的流动度测试，按照gb/t 1346
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2011《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》的相关规定进行压浆材料的凝结时间测试，按照gb/t 17671
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1999《水泥胶砂强度检验方法(iso法)》的相关规定进行抗压强度的测试，按照gb/t 176
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2017《水泥化学分析方法》的相关规定进行检测管道压浆材料的氯离子含量的测试。
39.实施例1
40.基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料，由以下重量份原料组成：固
废源胶凝材料1000份，硅灰50份，微珠50份，石矿处理超细粉550份，减水剂8份，膨胀剂25份，消泡剂0.5份，硼酸38份，亚硝酸钠7份。经检测，结果如下表所示：
[0041][0042][0043]
实施例2
[0044]
基于固废源高活性粉体材料的低温型管道压浆材料，由以下重量份原料组成：固废源胶凝材料1100份，粉煤灰60份，微珠50份，石矿处理超细粉500份，减水剂8份，膨胀剂30份，消泡剂0.6份，柠檬酸43份，亚硝酸钠8份。经检测，结果如下表所示：
[0045][0046][0047]
对比例1
[0048]
压浆材料，由以下重量份原料组成：固废源胶凝材料1100份，粉煤灰 60份，微珠50份，石矿处理超细粉500份，聚羧酸减水剂8份，膨胀剂 30份，消泡剂0.6份，柠檬酸43份，亚硝酸钠8份。经检测，结果如下表所示：
[0049][0050][0051]
对比例2
[0052]
压浆材料，由以下重量份原料组成：42.5硅酸盐水泥1100份，粉煤灰 410份，矿粉150份，硅灰50份，聚羧酸减水剂8份，膨胀剂30份，消泡剂0.6份，柠檬酸43份，亚硝酸钠8份。经检测，结果如下表所示：
[0053][0054]