[发明专利]水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，涉及一种常规工艺制备的水泥改性剂，具体的说是一种水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂。

背景技术

水泥基灌浆材料起源于美国，至今已有40多年的历史。由于该材料具有流动性好、无收缩、早强高强等优点，在设备安装过程中，能够顺利灌入设备底板下的狭窄缝隙中，灌浆层密实性好，有效承载面高，荷载传递均匀，在缩短设备安装周期的同时可以延长设备的使用寿命，其应用范围也逐步扩大到了螺栓锚固、结构加固、路面修补等方面。我国的水泥基灌浆材料研究和应用至今已有近20年时间。随着我国国民经济的不断发展，冶金、电力、化工 、建材 、煤炭等行业中水泥基灌浆材料的应用也越来越广泛。

我国水泥基灌浆材料的整体发展水平与国外还有一定的差距，特别是无早期塑性膨胀、后期出现收缩裂缝等问题。为确保水泥基灌浆材料的质量，建设部在已颁的《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448-2008中明确提出水泥基灌浆材料在1~3h内必须具有0.1~3.5%的竖向膨胀率。

在1~3h内，一般灌浆料都处于塑性阶段，还没有终凝，因此在常用的混凝土膨胀剂中，即使采用膨胀性能优异的新型铝酸钙-硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂也不能实现水泥浆体塑性阶段的微膨胀；传统金属粉末类膨胀剂由于反应速度快，发气量大、气孔大，发气不均匀，使其内部形成微小的裂纹，不利于混凝土强度及耐久性发展，所以传统金属粉末类膨胀剂已被禁止应用于灌浆材料作为塑性阶段膨胀源。本发明研究出一种新型的膨胀源来实现塑性阶段的膨胀并能够对它进行有效的控制。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种水泥水化初期塑性阶段的膨胀源产品，本品掺量低，发气均匀，气泡细腻持久，可以有效保证水泥基灌浆料3h塑性膨胀大于0.1%，3h与24h膨胀差大于2/万而小于5/千的膨胀性能要求。

本发明的技术关键是发现几种物质复合后在水泥水化初期阶段会发生水解并释放出气体，均匀释放的气体使水泥浆体发生体积微膨胀，通过有效控制发气量可使浆体微膨胀至所需范围直至浆体终凝后停止，从而避免灌浆材料的沉降与开裂，确保浆体密实、充盈。

本发明的具体的技术方案按照以下原料组份的重量百分比组成进行混配：

塑性膨胀源 A    3.0%～5.0%

硬酯酸酯 B      0.05%～0.15%

催化剂 C        5.0～10.0%

生石灰 D        25.0%～50.0%

保水剂 E        35.0%～60.0%。

上述水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，其进一步特征在于，所述A组分塑性膨胀源为水泥浆体塑性阶段的发气反应物质，主要为如对硝基苯重氮氟硼酸盐、亚氨基二乙腈、N,N-二环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺的复合物。它在催化剂的作用下可以发生水解反应放出气体。

上述水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述B组分硬酯酸酯，它主要为山梨醇酐单硬脂酸、十聚甘油二硬酯酸酯、硬脂酸甘油酯、单甘酯、十八酸甘油酯中的一种或几种。当A组分与B组分按比例放入球磨机，在研磨过程中A组分表面会粘附一层厚度不均的硬脂酸膜，使A组分不能与水、催化剂直接接触，在水泥水化过程中形成的碱性溶液作用下，脂膜皂化溶解，脂膜的厚度不同溶解的速率不同，从而有效地控制了A组分缓慢溶出，使水解反应缓慢连续，所产生的气体保证了浆体膨胀的可控性和持续性。

上述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述C组分催化剂，它主要是氢氧化锂或氢氧化钾。在催化剂的作用下A组分才能与水在常温下发生水解反应。

上述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述D组分生石灰，生石灰的加入可以生成一定量的氢氧化钙，既可以产生一定的膨胀，又补充了水泥体系中氢氧化钙，改善了体系的弱碱状态，有利于钙矾石的生成。

上述的水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂，所述E组分保水剂，主要成分为膨润土、硅藻土、蒙脱石、沸石粉中的一种或几种。保水剂的加入有助于防止灌浆材料的下沉分层，保持浆体的均匀性，有助于气体在浆体中的均匀扩散。

本发明还公开了一种水泥基灌浆料专用塑性膨胀剂制备方法，其特征在于：分别按重量百分比称量上述A~E组分，先将A、B组分投入球磨机，充分研磨后取出，与C组分一同放入搅拌机中搅拌均匀，再在搅拌过程中依次加入D、E组分搅拌均匀即可。