一种耐高盐碱环境的灌浆料及其制备方法

本发明属于灌浆料，具体涉及一种耐高盐碱环境的灌浆料及其制备方法。

背景技术：

1、灌浆料一般以颗粒材料作为骨料，如石英砂、机制砂、钢砂等，以水泥、掺合料作为胶凝材料，辅以高效减水剂、消泡剂、抗离析剂等功能助剂按一定质量比混合而成的水泥基复合材料。目前灌浆料中粉料组份主要以水泥和掺合料为主，一方面水泥用量大，水泥生产过程中“两磨一烧”，会消耗大量的能量，同时排出大量co2，使得灌浆料整体能耗大、碳排量较高；另一方面普通硅酸盐水泥抗硫酸盐侵蚀性能较差，这主要是由于：硅酸盐水泥的水化产物主要为氢氧化钙、钙矾石和c-s-h凝胶，在硫酸盐的侵蚀下，氢氧化钙会转化为二水石膏，体积增大，硅酸钙分解为二水石膏，体积膨胀，水化铝酸钙转化为钙矾石体积也增大，产生较大内应力试样发生破坏。

2、ca(oh)2+h2so4→caso4·2h2o                       (1)

3、3cao·2sio2·3h2o +h2so4→caso4·2h2o+2si(oh)4       (2)

4、caso4+3cao·al2o3·6h2o+25h2o→3cao·al2o3·caso4·32h2o(3)

5、同时，硫酸侵蚀的环境中还存在碳硫硅钙石侵蚀破坏，硫酸侵蚀形成的钙矾石与c-s-h、co32-、ca2+和过量的水反应生成无胶结力的碳硫硅钙石，一旦无胶结力的碳硫硅钙石形成，使得硅酸盐水泥硬化浆体变成泥状而失去强度。因此常规硅酸盐水泥配制的灌浆料对高盐侵蚀工程用尤其是高硫酸盐侵蚀工程效果较差。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种耐高盐碱环境的灌浆料及其制备方法，该灌浆料可有效解决现有的灌浆料存在的耐盐碱性能差的问题。

2、为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

3、一种耐高盐碱环境的灌浆料，包括以下重量份的组份：改性石膏矿渣水泥40-60份、改性骨料30-50份、聚羧酸减水剂0.2-0.6份、复合膨胀剂2-10份和混杂纤维0.2-8份。

4、进一步地，改性石膏矿渣水泥包括以下重量份的组份：碱组份3-5份、超细玻璃粉3-5份、纳米氧化钙0.05-0.2份、煅烧磷石膏10-20份、改性矿物纤维0.5-1.5份、矿渣粉60-80份。

5、进一步地，碱组份包括氢氧化钙和水泥熟料中的至少一种，超细玻璃粉的粒径为1000-2000目。

6、进一步地，改性矿物纤维采用以下方法制备：将粉煤灰纤维和玄武岩纤维按1:0.5-2的质量比混合，然后向混合纤维上喷洒质量浓度为3-8％的乙酸溶液，浸润1-3h，然后将附着有乙酸的混合纤维置于40-50℃条件下烘干，制得。

7、进一步地，改性骨料采用以下方法制备：将粒径为0.5-4.75mm的珊瑚砂颗粒置于硅酸盐水泥浆料中，充分搅拌均匀，并浸泡2-3h，然后过滤去除浆料，并将珊瑚砂颗粒分散、晾干硬化，制得。

8、硅酸盐水泥浆料由42.5硅酸盐水泥、粉煤灰微珠、减水剂和水按照1:0.2-0.3:0.00015-0.0025:0.2-0.25的质量比混合制成。

9、进一步地，复合膨胀剂由铝矾土矿物、硫铝酸钙和氧化钙按照1:0.2-1:0.2-0.5的质量比混合制成，所述复合膨胀剂为300-600目。

10、进一步地，混杂纤维为镀铜钢纤维和负泊松比纤维按质量比1:1-10复合而成。

11、进一步地，负泊松比纤维为负泊松比钢筋经过拉丝、短切制成，单丝长度3-15mm，直径100-1000μm；镀铜钢纤维长度为8-13mm，直径为200-300μm。

12、上述的耐高盐碱环境的灌浆料的制备方法，包括以下步骤：

13、(1)将改性石膏矿渣水泥、改性骨料、聚羧酸减水剂和复合膨胀剂混匀，制得预混料；

14、(2)将预混料、混杂纤维、水混合搅拌均匀，制得。

15、本发明所产生的有益效果为：

16、本申请中制备的耐高盐碱环境的灌浆料具有较好的耐盐碱性能，可避免盐碱的侵蚀，提高其稳定性和耐久性，具体：本申请的灌浆料中以改性石膏矿渣水泥为主要原料，改性石膏矿渣水泥水化后的主要产物是钙矾石、c-s-h和石膏，且石膏矿渣水泥中存在大量的硫酸根离子，一定程度上抑制了环境中硫酸根离子的侵蚀，且产物中几乎不存在氢氧化钙，不会转化成二水石膏，使得该灌浆料具有抗硫酸盐侵蚀的性能。

17、改性石膏矿渣水泥中添加超细玻璃粉和纳米氧化钙等粉体，在发挥高活性的同时，还具有良好的填充效应，可充分提高改性石膏矿渣水泥基体的密实性，提高基体的抗渗性能，减少硫酸根的侵蚀，进而提高抵抗性能。添加的改性矿物纤维中，粉煤灰在参与灌浆料水化硬化的同时，增加硬化体的韧性和抗冲击性能；玄武岩纤维为硅酸盐纤维，与灌浆料体系具有良好的相容性，且玄武岩纤维在灌浆料体系中具有多向分布的特性，对灌浆料浆体发挥连接和支撑的作用，提高灌浆料体系的体积稳定性，减少后期裂缝的产生，降低灌浆料泌水和微孔产生，提高灌浆料的抗渗性能，进而协助提高耐盐侵蚀性能。

18、本申请中铝矾土矿物、硫铝酸钙作为早期膨胀剂，可促进早期水化产物钙矾石的形成，缩短灌浆料体系凝结硬化时间；氧化钙作为后期膨胀剂，用于促进水化硅酸钙的形成，保证后期强度稳定。

19、本申请中采用改性珊瑚砂颗粒作为骨料成分，珊瑚颗粒自身具有较好的耐盐碱性能，在珊瑚颗粒表面附着耐盐碱浆料，可大幅提高珊瑚砂颗粒表面密实性和承压性能，进而提高灌浆料整体耐压强度。

20、本申请中采用基于负泊松比纤维的混杂纤维体系，负泊松比纤维是一种具有负泊松比效应(泊松比显著变小)、无屈服平台且应变值大于20％的新型钢材制备的纤维，同时具有无磁、高强、高韧、高均匀延伸，能够适应大变形的特点，其变形值可达25％-37％；基于此制备混杂纤维，配制的灌浆料具有比传统钢纤维灌浆料更高的抗压性能和抗变形性能；同时在受弯或拉伸变形下无颈缩现象，灌浆料延伸率可达2-10％。

技术特征：

1.一种耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，包括以下重量份的组份：改性石膏矿渣水泥40-60份、改性骨料30-50份、聚羧酸减水剂0.2-0.6份、复合膨胀剂2-10份和混杂纤维0.2-8份。

2.如权利要求1所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述改性石膏矿渣水泥包括以下重量份的组份：碱组份3-5份、超细玻璃粉3-5份、纳米氧化钙0.05-0.2份、煅烧磷石膏10-20份、改性矿物纤维0.5-1.5份、矿渣粉60-80份。

3.如权利要求2所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述碱组份包括氢氧化钙和水泥熟料中的至少一种，所述超细玻璃粉的粒径为1000-2000目。

4.如权利要求2所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述改性矿物纤维采用以下方法制备：将粉煤灰纤维和玄武岩纤维按1:0.5-2的质量比混合，然后向混合纤维上喷洒质量浓度为3-8％的乙酸溶液，浸润，然后将附着有乙酸的混合纤维置于40-50℃条件下烘干，制得。

5.如权利要求1所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述改性骨料采用以下方法制备：将粒径为0.5-4.75mm的珊瑚砂颗粒置于硅酸盐水泥浆料中，充分搅拌均匀，并浸泡2-3h，然后过滤去除浆料，并将珊瑚砂颗粒分散、晾干硬化，制得。

6.如权利要求5所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述硅酸盐水泥浆料由42.5硅酸盐水泥、粉煤灰微珠、减水剂和水按照1:0.2-0.3:0.00015-0.0025:0.2-0.25的质量比混合制成。

7.如权利要求1所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述复合膨胀剂由铝矾土矿物、硫铝酸钙和氧化钙按照1:0.2-1:0.2-0.5的质量比混合制成，所述复合膨胀剂为300-600目。

8.如权利要求1所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述混杂纤维为镀铜钢纤维和负泊松比纤维按质量比1:1-10复合而成。

9.如权利要求8所述的耐高盐碱环境的灌浆料，其特征在于，所述负泊松比纤维为负泊松比钢筋经过拉丝、短切制成，单丝长度3-15mm，直径100-1000μm；所述镀铜钢纤维长度为8-13mm，直径为200-300μm。

10.权利要求1-9中任一项所述的耐高盐碱环境的灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种耐高盐碱环境的灌浆料及其制备方法，该灌浆料包括以下重量份的组份：改性石膏矿渣水泥40‑60分、改性骨料30‑50份、聚羧酸减水剂1‑3份、复合膨胀剂2‑8份、功能助剂0.2‑1份和混杂纤维0.4‑2份。该灌浆料可有效解决现有的灌浆料存在的耐盐碱性能差的问题。

技术研发人员：余保英,王冲,高育欣,孔亚宁,周帅,方正,郭卜闽
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/5