低温环境水泥基灌浆材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于建筑材料领域，具体公开了一种低温环境水泥基灌浆材料及其制备方法。所述水泥基灌浆材料按重量百分比计，其原料组成如下：水泥40％～55％；骨料35％～60％；矿物掺合料6％～16％；纤维0％～6％；外加剂2％～4％；以上各组分重量百分比之和为100％，以及水，为以上各组分重量之和的10.5％～14.5％；本发明专利技术提供的低温环境水泥基灌浆材料具有高强、自密实、微膨胀、高耐久性等优点。

Cement based grouting material and its preparation in low temperature environment

【技术实现步骤摘要】
低温环境水泥基灌浆材料及其制备方法
本专利技术属于风电工程材料技术应用领域，涉及一种低温环境水泥基灌浆材料及其制备方法，特别适用于冬期施工风电工程的预应力锚栓式结构基础灌浆。
技术介绍
近年来我国正大力发展清洁能源建设，风电资源作为清洁能源的代表得到了重点开发。在陆上风电工程中，预应力风机基础采用预应力锚杆组合件形成的锚杆笼作为风机塔筒和基础的连接。其中，下锚板嵌入在混凝土基础中，在混凝土基础以上至上锚板之间采用二次灌浆来加强结构强度。预应力锚栓组合件上锚板的二次灌浆是整个施工环节中的重要控制工序，关乎风机整体结构运行安全。二次灌浆材料要求高强无收缩、自流平、微膨胀。普通灌浆材料在常温条件下比较容易达到这些性能要求，但是面对遍布全国的风电建设项目，经常会遇到环境气温低于5℃的冬期施工工程，此时普通灌浆材料就遇到了很大的制约性。目前国内对冬期施工灌浆材料的研究主要集中在铁路桥梁工程支座灌浆以及装配式建筑套筒灌浆。中国专利CN102173662A公开了一种高铁用低温超早强支座灌浆材料，该专利技术具体公开了通过调整快硬水泥、双快水泥、石英砂、外加剂的比例，配制出适用于低温或负温条件下高铁盆式橡胶支座安装的灌浆材料，但是该专利专利技术灌浆材料只适用于-5℃～10℃的温度范围。中国专利CN108147776A公开了一种低温钢筋连接用高性能灌浆料及其制备方法，可满足低温环境下钢筋连接用套筒灌浆料的施工，但是其低温范围也限定在-5℃～10℃范围内。因此，急需一种适用于更低温度冬期施工陆上风电工程预应力锚栓式结构基础的高性能水泥基灌浆材料。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种低温环境水泥基灌浆材料，该灌浆材料具有高强、自密实、微膨胀、高耐久性等特点。本专利技术另一目的在于，提供上述低温环境水泥基灌浆材料的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供的低温环境水泥基灌浆材料，按重量百分比计，其原料组成如下：以上各组分重量百分比之和为100％，以及水，为以上各组分重量之和的10.5％～14.5％；其中，所述矿物掺合料为磨细粉煤灰、超细矿渣粉、微珠、微硅粉、纳米二氧化硅粉中的两种或多种。优选地，所述矿物掺合料为超细矿渣粉与微珠或微硅粉中的一种的混合物。作为一个可选的实施例，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、快硬复合硫铝酸盐水泥、高强快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥、白色超高强高贝利特快凝快硬复合硫铝酸盐水泥中的两种或多种。优选地，所述水泥为硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥按照1:6～12的质量比的混合物。作为一个可选的实施例，所述骨料为石英砂、花岗岩机制砂、铁尾矿砂中的一种或多种。优选地，所述骨料为140-40目石英砂和40-8目铁尾矿砂按照1:3～8的质量比的混合物。作为一个可选的实施例，所述磨细粉煤灰的比表面积为600～800m2/kg；所述超细矿渣粉的比表面积为1200～1500m2/kg；所述微珠的比表面积为3500～5000m2/kg；所述微硅粉的比表面积为18000～20000m2/kg；所述纳米二氧化硅的比表面积为200000～230000m2/kg作为一个可选的实施例，所述纤维为钢纤维。优选地，所述钢纤维的规格为5mm～13mm长度。作为一个可选的实施例，所述外加剂为减水剂、消泡剂、膨胀剂、可再分散乳胶粉、早强剂、调凝剂中的两种或多种。其中，所述减水剂为粉末状聚羧酸减水剂；所述消泡剂为粉末状有机硅消泡剂或聚醚消泡剂；所述膨胀剂为塑性膨胀剂和钙矾石类膨胀剂混合物；所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯酯与乙烯的共聚物；所述早强剂为碳酸锂或硫酸锂；所述调凝剂为二水石膏和硼砂、柠檬酸或酒石酸中的一种或两种的混合物。根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供的低温环境水泥基灌浆材料的制备方法，包括：按照如上所述的重量百分比，将水泥、骨料、矿物掺合料、纤维、外加剂在无重力混合机中混合5min～10min后包装成品；按10.5％～14.5％的重量百分比向成品中加入水，搅拌均匀后，静置1min～3min，得到所述低温环境水泥基灌浆材料。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果在于：采用特种原料、同时通过优化配比，制备出具有高强、自密实、微膨胀、高耐久性的低温环境水泥基灌浆材料，适用于环境温度为-20℃～-5℃范围内的预应力锚栓式风机基础冬期二次灌浆施工工程，可确保风机塔筒和基础的有效连接。本专利技术制备的灌浆材料在-5℃施工环境温度条件下，截锥流动度初始值≥345mm，4h抗压强度可达25MPa，28d抗压强度最高可达112MPa；在-20℃施工环境温度条件下，截锥流动度初始值≥290mm，4h抗压强度可达28MPa，28d抗压强度最高可达95MPa。具体地，本专利技术中，(1)硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的复合使用提高了灌浆材料在低温环境条件下的强度发展速度，确保灌浆料尽快达到临界受冻强度。(2)早强剂和调凝剂的复合使用也提高了灌浆材料在低温环境条件下的强度发展速度，同时又确保了该灌浆材料具有足够的可操作时间。(3)超细矿渣粉与其他矿物掺合料的复合使用可以提高灌浆材料的致密性，确保该灌浆材料具有高耐久性的特点。(4)钢纤维的使用可以改善灌浆材料整体的力学性能，特别是可以提高灌浆材料最终的抗压强度。本专利技术低温环境水泥基灌浆材料的制备方法简单，施工便捷，在现场直接加入水搅拌均匀静置片刻后即可灌浆。具体实施方式下面结合具体实施例来进一步阐述本专利技术。实施例1P·Ⅱ52.5级硅酸盐水泥6％，R·SAC72.5级快硬复合硫铝酸盐水泥22％，BS-WSFR62.5级白色超高强高贝利特快凝快硬复合硫铝酸盐水泥20％，140-40目石英砂6％，40-8目铁尾矿砂29％，超细矿渣粉8％(比表面积为1200～1500m2/kg)，微珠2％(比表面积为3500～5000m2/kg)，钢纤维(长度为5mm)4％，聚羧酸减水剂0.5％，聚醚消泡剂0.04％，膨胀剂1.34％，可再分散乳胶粉0.03％，硫酸锂0.09％，二水石膏0.9％，柠檬酸0.1％。将上述材料混合均匀后加入总质量10.5％的水，搅拌均匀后静置1min，即得本专利技术水泥基灌浆材料。-5℃环境条件下测得灌浆材料各龄期的性能如表1所示。表1实施例1灌浆材料物理性能(-5℃测试环境)本实施例配制的灌浆材料满足-5℃环境条件下的预应力锚栓式风机基础二次灌浆技术要求。该灌浆材料流动性能满足现行国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448-2015中的Ⅱ类指标；28d抗压强度达到112.7MPa；另外，超细矿渣粉与微珠复合使用，提高了灌浆材料的耐久性，钢纤维的加入，提高了灌浆材料的抗压强度。实施例2P·Ⅱ42.5级硅酸盐水泥7％，R·SA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温环境水泥基灌浆材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种低温环境水泥基灌浆材料，其特征在于，按重量百分比计，其原料组成如下：



以上各组分重量百分比之和为100％，以及
水，为以上各组分重量之和的10.5％～14.5％；
其中，所述矿物掺合料为磨细粉煤灰、超细矿渣粉、微珠、微硅粉、纳米二氧化硅粉中的两种或多种。


2.根据权利要求1所述的低温环境水泥基灌浆材料，其特征在于，所述水泥为普通硅酸盐水泥、硅酸盐水泥、快硬复合硫铝酸盐水泥、高强快凝快硬高贝利特硫铝酸盐水泥、白色超高强高贝利特快凝快硬复合硫铝酸盐水泥中的两种或多种。


3.根据权利要求1所述的低温环境水泥基灌浆材料，其特征在于，所述骨料为石英砂、花岗岩机制砂、铁尾矿砂中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的低温环境水泥基灌浆材料，其特征在于，
所述磨细粉煤灰的比表面积为600～800m2/kg；
所述超细矿渣粉的比表面积为1200～1500m2/kg；
所述微珠的比表面积为3500～5000m2/kg；
所述微硅粉的比表面积为18000～20000m2/kg；
所述纳米二氧化硅的比表面积为200000～230000m2/...

【专利技术属性】
技术研发人员：张剑，宋涛文，韩宇栋，单云沛，刘聆东，丁小平，朱骏骜，徐岩，
申请(专利权)人：北京纽维逊建筑工程技术有限公司，中冶建筑研究总院有限公司，中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11