一种用于大型桥梁支座的灌浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及建筑材料技术领域，具体公开一种用于大型桥梁支座的灌浆料及其制备方法。所述灌浆料包括如下质量份数的原料组分：水泥20～40份；石子30～60份；天然砂20～45份；粉煤灰3～6份；聚丙烯酸酯‑聚氨酯共聚乳液0.3～2份；石膏1～4份；促硬剂0.4～0.8份；缓凝剂0.08～0.2份；消泡剂0.02～0.08份；减水剂0.1～0.4份和水6～12份。本发明专利技术提供的灌浆料具有硬化速度快、早期强度好、密实度高及抗冻耐久性好等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种用于大型桥梁支座的灌浆料及其制备方法
本专利技术涉及建筑材料
，尤其涉及一种用于大型桥梁支座的灌浆料及其制备方法。
技术介绍
桥梁支座是联结桥梁上下部的重要结构，支座安装锚固完成后的平整程度和强度大小直接影响支座的使用性能，进而影响桥梁的行驶安全、舒适度。现行锚固材料多采用水泥基灌浆料，具有良好的施工性和质量稳定性，然而，现有灌浆料仍存在早期强度发展慢的问题，安装支座后不能立即架设梁板，不易于建设桥梁支座，且灌浆料水化过程中易产生干缩和温度应力，进而出现各种裂缝，影响灌浆料的冻融耐久性，难以满足特殊环境(严寒地区)抢修工程的施工要求。
技术实现思路
针对现有灌浆料存在的早期强度发展慢、冻融耐久性差等问题，本专利技术提供一种用于大型桥梁支座的灌浆料及其制备方法。为达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种用于大型桥梁支座的灌浆料，包括如下质量份数的原料组分：水泥20～40份；石子30～60份；天然砂20～45份；粉煤灰3～6份；聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液0.3～2份；石膏1～4份；促硬剂0.4～0.8份；缓凝剂0.08～0.2份；消泡剂0.02～0.08份；减水剂0.1～0.4份和水6～12份。相对于现有技术，本专利技术提供的用于大型桥梁支座的灌浆料，首先，通过水泥与石膏、促硬剂复合使用，快速水化，消耗灌浆料中的自由水，并加速聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液破乳固化进程，使灌浆料的早期强度增长较快，提高灌浆料的早期强度。同时，石膏在水泥水化过程中可以形成钙矾石与粉煤灰共同作用起到了填充孔隙的作用，提高了灌浆料的致密度，改善了早期强度、抗裂性和耐久性。其次，石子和天然砂在灌浆料中起到维持形状、增加强度的作用，能够降低灌浆料的收缩率和热膨胀系数，并通过级配原则，石子和天然砂之间的空隙依靠粉煤灰和聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液填充，提高灌浆料的抗压强度和抗折强度。此外，通过加入聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液对灌浆料进行改性，水泥水化物和聚合物成膜形成复合胶凝相，增加灌浆料内部粘结能力，减少灌浆料裂缝和孔隙数量，增强抗渗性和抗冻融性，提高灌浆料的密实度和耐久性。进一步地，所述聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液的固含量为30％～50％，其中，聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚物链段中聚氨酯部分与聚丙烯酸酯部分的摩尔比为(10～20)：(80～90)。保证聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚物固化快的同时具有良好的粘结强度和韧性。聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液与减水剂和消泡剂共同作用，进一步地改善水泥颗粒的分散性，改善灌浆料和易性，降低用水量，并减少水泥的毛细孔等有害孔，提高灌浆料的密实性和抗渗透能力。同时。聚合物分子中的活性基因与水泥水化过程中游离Ca2+、A13+、Fe2+等离子进行交换，形成特殊的桥键，在水泥颗粒周围发生物理、化学吸附，使得承受变形能力增加，产生微隙的可能性大大减少，抑制了裂缝的发生及发展，使灌浆料具有良好的抗冲击韧性及强度。此外，聚合物反应形成坚韧、致密的薄膜，填充于水泥颗粒和骨料之间，由于聚合物膜的密封作用，隔断了与外界联系的通道，阻止潮气或空气的侵入，抗冻融性有所提高。进一步地，所述聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液由聚氨酯与双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯聚合制得，其中，所述聚氨酯由聚丙二醇600与蓖麻油反应制得，聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液较好地避免了聚丙烯酸酯脆性强韧性差、聚氨酯固化时间长的缺点，同时具有聚丙烯酸酯固化快、聚氨酯韧性强的优点。进一步地，所述聚丙二醇600与蓖麻油的摩尔比为1:1；所述双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯的摩尔比为1:(2.5～3.8):(20～23):(22～25)。先以聚丙二醇600与蓖麻油为原料制备聚氨酯，再以双丙酮丙烯酰胺和甲基丙烯酸作为功能性单体，甲基丙烯酸甲酯作为硬单体，丙烯酸丁酯作为软单体与所得聚氨酯继续聚合反应制得聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液，使所得聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液较好地避免了聚丙烯酸酯脆性强韧性差、聚氨酯固化时间长的缺点，同时具有了聚丙烯酸酯固化快、聚氨酯韧性强的优点。该聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液用于灌浆料中，能够更好地与水泥水化物形成复合胶凝相，改善灌浆料的物理、力学及耐久性能。进一步地，所述聚合的温度为72～93℃，时间为8～10h；所述反应的温度为60～90℃，时间为4～8h。进一步地，所述聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液的制备方法，包括以下步骤：S1：以聚丙二醇600与蓖麻油为原料反应制备聚氨酯；S2：将所述聚氨酯与双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯混合，加入交联剂、引发剂和乳化剂，聚合，得聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液。进一步地，步骤S2中，所述交联剂为己二酸二酰肼；所述引发剂为过硫酸铵；所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠或辛基酚聚氧乙烯醚中的一种。所述交联剂、引发剂及乳化剂的添加量均为常规用量。进一步地，所述水泥为72.5级快硬硫铝酸盐水泥，保证灌浆料的早期强度。进一步地，所述石子为粒径为5～10mm的碎石，表观密度2711kg.m-3，堆积密度1540kg.m-3；所述天然砂的粒径为0.5～1.8mm，细度模数2.85，石子和天然砂作为骨料，在灌浆料中起到维持形状、增加强度的作用。进一步地，所述粉煤灰为Ⅱ级粉煤灰；所述石膏为二水石膏，纯度≥95％。其中，粉煤灰不仅通过界面效应粘附于骨料和水泥颗粒表面，还通过微骨料效应均匀分布在灌浆料内，填充孔隙和毛细孔，从而改善骨料与水泥石界面过渡区的结构，提高界面过渡区的密实度，水泥石与骨料界面的泌水通道减少，提高灌浆料的抗裂性和耐久性。二水石膏在水泥水化过程中形成钙矾石与粉煤灰起到了填充孔隙的作用，提高灌浆料的致密度，与共聚乳液共同作用改善抗渗性和抗冻融性。进一步地，所述促硬剂为甲酸钙与亚硝酸钠质量比为1:0.8～1.2的混合物；所述缓凝剂为葡萄糖酸钠与硼酸质量比为1:3.2～3.8的混合物；所述消泡剂为粉末消泡剂；所述减水剂为聚羧酸高效减水剂。促硬剂和缓凝剂的加入，适当延缓水泥水化，并减少灌浆料裂纹产生，提高灌浆料的稳定性，与水泥和石膏共同作用有效提高灌浆料的早期强度；而减水剂和消泡剂的配合使用，可以防止水泥颗粒的聚集，减少浆体气泡数量，提高灌浆料的流动性和密实度，有效提高灌浆料的工作性和抗渗性。本专利技术还提供了上述用于大型桥梁支座的灌浆料的制备方法，包括以下步骤：S1：将40wt％～60wt％的所述水泥、40wt％～60wt％的水与所述石子、缓凝剂混合，得到预混料；S2：向所得预混料中加入剩余水泥、剩余水和天然砂、粉煤灰、石膏、促硬剂、消泡剂及减水剂，搅拌并加入聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液，得到灌浆料。相对于现有技术，本专利技术提供的用于大型桥梁支座的灌浆料的制备方法，工艺简单，操作方便，将水泥与石子、缓凝剂、天然砂、粉煤灰、石膏、促硬剂、消泡剂、减水剂及共聚乳液依次混料得到灌浆料，所得灌浆料具有硬化速度快、早期强度好、密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大型桥梁支座的灌浆料，其特征在于，包括如下质量份数的原料组分：水泥20～40份；石子30～60份；天然砂20～45份；粉煤灰3～6份；聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液0.3～2份；石膏1～4份；促硬剂0.4～0.8份；缓凝剂0.08～0.2份；消泡剂0.02～0.08份；减水剂0.1～0.4份和水6～12份。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于大型桥梁支座的灌浆料，其特征在于，包括如下质量份数的原料组分：水泥20～40份；石子30～60份；天然砂20～45份；粉煤灰3～6份；聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液0.3～2份；石膏1～4份；促硬剂0.4～0.8份；缓凝剂0.08～0.2份；消泡剂0.02～0.08份；减水剂0.1～0.4份和水6～12份。


2.如权利要求1所述的用于大型桥梁支座的灌浆料，其特征在于：所述聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液的固含量为30％～50％，其中，聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚物链段中聚氨酯部分与聚丙烯酸酯部分的摩尔比为(10～20)：(80～90)。


3.如权利要求2所述的用于大型桥梁支座的灌浆料，其特征在于：所述聚丙烯酸酯-聚氨酯共聚乳液由聚氨酯与双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯聚合制得，其中，所述聚氨酯由聚丙二醇600与蓖麻油反应制得。


4.如权利要求3所述的用于大型桥梁支座的灌浆料，其特征在于：所述聚丙二醇600与蓖麻油的摩尔比为1:1；所述双丙酮丙烯酰胺、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯及丙烯酸丁酯的摩尔比为1:(2.5～3.8):(20～23):(22～25)。


5.如权利要求3所述的用于大型桥梁支座的灌浆料，其特征在于：所述聚合的温...

【专利技术属性】
技术研发人员：高振国，张成，刘淼，王磊，冯旭，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13