阅读说明：本技术 一种可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂及其制备方法和应用 (Cement grouting material additive capable of adapting to various working conditions and improving performance of grouting material and preparation method and application thereof ) 是由 姚国友 高飞 金鑫 石小成 李春德 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂及其制备方法和应用,该水泥灌浆料外加剂主要包括：早强剂0～4份,缓凝剂0～4份,絮凝剂1～2份；膨胀剂1～2份,减水剂1～2份,引气剂1～2份,氟硅酸镁1～2份,氢氧化钙9～10份,矿粉45～52份,粉煤灰30～37份。本发明的水泥灌浆料外加剂可以有效地简化灌浆料拌合过程,可适用于多种施工条件如大孔隙大流水量及小孔隙微渗漏,本发明的外加剂具有改善灌浆料工作性能,抗渗性能及基本力学性能的作用；且制作简便,施工方便,更重要的是,可根据不同的工况调整该灌浆料外加剂的组分,从而对灌浆料按照需求进行改善。(The invention discloses a cement grouting material additive capable of adapting to various working conditions and improving the performance of a grouting material, and a preparation method and application thereof, wherein the cement grouting material additive mainly comprises the following components: 0-4 parts of an early strength agent, 0-4 parts of a retarder and 1-2 parts of a flocculating agent; 1-2 parts of an expanding agent, 1-2 parts of a water reducing agent, 1-2 parts of an air entraining agent, 1-2 parts of magnesium fluosilicate, 9-10 parts of calcium hydroxide, 45-52 parts of mineral powder and 30-37 parts of fly ash. The cement grouting material additive can effectively simplify the mixing process of the grouting material, can be suitable for various construction conditions such as large-pore flow and small-pore micro-leakage, and has the effects of improving the working performance, the anti-permeability performance and the basic mechanical property of the grouting material; and the grouting material additive is simple and convenient to manufacture and convenient to construct, and more importantly, the components of the grouting material additive can be adjusted according to different working conditions, so that the grouting material can be improved according to requirements.)

一种可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂及 其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及水泥灌浆料外加剂，具体涉及一种可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂及其制备方法和应用。

背景技术

灌浆料外加剂是在搅拌灌浆料过程中掺入，能显著改善灌浆料性能的化学物质。外加剂的特点是品种多、掺量小，对灌浆料的性能影响较大具有投资少、见效快、技术经济效益显著的特点。随着科学技术的不断进步，外加剂已越来越多地得到应用。常见的有以下三种：

高效减水剂外加剂使用最广泛，即在灌浆料内，添加一定减水剂，增大流动性，节约成本。在具体实施过程中，如何控制减水剂超标的问题是重点，一旦过量，会造成灌浆料早期强度低，甚至有无法凝固的现象。

无机缓凝剂、有机缓凝剂是两大缓凝剂类型。无机缓凝剂是与灌浆料发生反应，在灌浆料表面形成一种难溶的薄膜，达到延缓灌浆料凝结时间的目的；有机缓凝剂能附着于混凝土表面，当灌浆料在水化硬化过程中，能附着在新物质上，且保证其稳定从而改变晶体的内部结构。以上两种反应机理均能达到延缓灌浆料凝结时间。

引气剂主要目的是当灌浆料搅拌时，形成封闭的小气泡，改善灌浆料耐久性，抗压强度略有损失，但韧性增加。并且可增加灌浆料硬化后的抗渗性能。

但这些外加剂效果单一，在工况较为复杂的工程中需要花大量时间选择一种或多种外加剂并设计适当掺量才能进行施工，且应对不同工况外加剂的选取及掺量都需要重新设计，使用起来将比较复杂。

空鼓是由于原砌体和粉灰层中存在空气引起的，检测的时候，用空鼓锤或硬物轻敲抹灰层及找平层发出咚咚声为空鼓.房屋质量中的“空鼓”一般是指房屋的地面、墙面、顶棚装修层(抹灰或粘贴面砖)与结构层(混凝土或砖墙)之间因粘贴、结合不牢实而出现的空鼓现象，俗称“两层皮”。现有技术中使用的砂浆或者水泥灌浆料一旦配比不好孔隙率就会大，出现明显空鼓导致大流水量或者无明显空鼓却会漏水，渗水，阴湿。

因此，如果开发一种可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂，将会大大简化灌浆料拌合过程，并且有效提供砂浆或者水泥灌浆料的性能。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂，本发明的水泥灌浆料外加剂可以有效地简化灌浆料拌合过程，可适用于多种施工条件如大孔隙大流水量及小孔隙微渗漏。本发明可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂具有改善灌浆料工作性能，抗渗性能及基本力学性能的作用；且制作简便，施工方便。更重要的是，可根据不同的工况调整该水泥灌浆料外加剂的组分，从而对水泥灌浆料按照需求进行改善。

本发明还提供了所述可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂的制备方法和应用和使用方法。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂，主要由以下重量份原料所制成早强剂0～4份，缓凝剂0～4份，絮凝剂1～2份；膨胀剂1～2份，减水剂1～2份，引气剂1～2份，氟硅酸镁1～2份，氢氧化钙9～10份，矿粉45～52份，粉煤灰30～37份。

作为优选，所述水泥灌浆料外加剂对于大孔隙大流水量的工程，主要由以下重量份原料所制成：早强剂4份，缓凝剂0份，絮凝剂2份，膨胀剂1～2份，减水剂1～2份，引气剂1～2份，氟硅酸镁1～2份，氢氧化钙9～10份，矿粉45～52份，粉煤灰30～37份。

作为优选，所述水泥灌浆料外加剂对于小孔隙微渗漏的工程，主要由以下重量份原料所制成：早强剂0份，缓凝剂4份，絮凝剂1份，膨胀剂1～2份，减水剂1～2份，引气剂1～2份，氟硅酸镁1～2份，氢氧化钙9～10份，矿粉45～52份，粉煤灰30～37份。

本发明中的大孔隙大流水量的工程是指如地面或者墙面有空鼓且有明显的流水，而小孔隙微渗漏的工程是指为无明显空鼓，但基面***湿或有明水。

作为优选，所述早强剂和缓凝剂不同时使用，使用其中一种；此外在一定的工况下也可以两个都不使用，如针对孔隙大小中等的漏水现象，即有一定不是特别明显的空鼓的存在，并伴有一定的渗水。

作为优选，所述早强剂为碳酸锂和硅酸钠以质量比0.9:1～1:0.9混合，优选比例为1:1。其中，碳酸锂的作用主要是加快灌浆料初凝速度，硅酸钠的作用主要是加快灌浆料的终凝速度，碳酸锂及硅酸钠共同作用可使灌浆料具有早强性能。

其中，所述缓凝剂为酒石酸，其作用主要是减缓灌浆料凝结速度。

其中，所述絮凝剂为聚丙烯酰胺，其作用主要是使灌浆料具有抗冲散性能。

其中，所述膨胀剂为氧化镁，其作用主要是使灌浆料硬化后微膨胀，补偿灌浆料因水化热所产生的体积收缩。

其中，所述减水剂为聚羧酸减水剂，其作用主要是增加灌浆料的流动性，使其可渗透进微小空隙。

其中，所述引气剂为十二烷基苯磺酸钠，其作用主要为使灌浆料中产生大量微小气泡，形成闭合气泡，增加灌浆料硬化后的抗渗性及抗压强度。

其中，所述氟硅酸镁的主要作用为使灌浆料具有更高的强度，所述氢氧化钙的作用主要为增加灌浆料水化后的氢氧化钙含量，使灌浆料具有一定的自愈性能。

作为优选，所述矿粉为400目的矿粉，其作用主要为增加灌浆料密实性，增加其抗渗性能。

其中，所述粉煤灰主要作用为增加灌浆料密实性及流动性，提高灌浆料抗渗性能。

本发明所述的可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂的制备方法，包括如下步骤：

按配方比例称量各组分：早强剂，缓凝剂，絮凝剂，膨胀剂，减水剂，引气剂，氟硅酸镁，氢氧化钙，矿粉，粉煤灰，然后全部加入粉状物料搅拌机中，在粉状物料搅拌机中将各组分充分搅拌均匀即可。

本发明所述的可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂在制备防渗漏水泥灌浆料中的应用。

进一步地，所述应用的具体使用方法包括如下步骤：

首先将该外加剂混入待使用水泥灌浆料中，之后按常规方式搅拌灌浆料即可。

本发明的水泥灌浆料外加剂可适用于多种施工条件下，主要是通过改变早强剂和缓凝剂的掺入量来改变灌浆料凝固速度，从而使其分别应对大孔隙大流水量及小孔隙微渗漏。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明的水泥灌浆料外加剂，使得可通过只添加这一种外加剂实现水泥灌浆料抗渗性能，工作性能及基本力学性能等多项性能的改善；可调整凝结时间，一次加入改善灌浆料砂浆多项性能，抗压强度大，相比与普通砂浆，可以克服其微收缩的缺陷，具有微膨胀和高抗渗水压力的优势；

2、本发明的水泥灌浆料外加剂中可通过调整早强剂和缓凝剂的掺量实现其可分别应对大孔隙大流水量及小孔隙微渗漏的情况；

3、本发明的水泥灌浆料外加剂中的絮凝剂使得灌浆料可以抗水冲散，可应对流速较大的渗水孔洞；

4、本发明的水泥灌浆料外加剂中的氢氧化钙可实现水泥灌浆料的自愈，水泥灌浆料外加剂使得硬化后的灌浆料具有自愈性能，具体为通过增加硬化后的灌浆料的氢氧化钙含量可增加灌浆料的自愈性，具有二次抗渗性能，对温差较大地区的注浆料硬化后开裂现象做到了一定的补救。综上，本发明可适应多种工况改善灌浆料性能的水泥灌浆料外加剂具有改善水泥灌浆料工作性能，抗渗性能及基本力学性能的作用；可以有效地简化灌浆料拌合过程，且制作简便，施工方便。更重要的是，可根据不同的工况调整该水泥灌浆料外加剂的组分，从而对水泥灌浆料按照需求进行改善。

具体实施方式

以下结合实施例作进一步说明。

本发明所有原材料均为市售建筑材料或工业助剂，采用市售的常规原料均可。

以下实施例中采用的原料如下所示：

碳酸锂(上海欧金实业有限公司，含量99％)

硅酸钠(广东弘欣生物科技有限公司)

酒石酸(广州市昌乐贸易有限公司)

氟硅酸镁(济南金华峰辉生物科技有限公司)

聚丙烯酰胺(任丘市晟通化工有限公司，分子量1200万，阳离子)

聚羧酸减水剂(上海齐硕实业有限公司，聚羧酸高性能减水剂QS-8011L)

十二烷基苯磺酸钠(滨州市德盛化工有限公司)

矿粉为400目的矿粉(南京柏阳化工有限公司)

粉煤灰(长兴华飞化工有限公司)

实施例1

针对大孔隙大流水量的工程

组分：

早强剂4份，缓凝剂0份，絮凝剂2份，膨胀剂2份，减水剂2份，引气剂2份，氟硅酸镁2份，氢氧化钙9份，矿粉50份，粉煤灰35份。

早强剂由碳酸锂和硅酸钠按质量比1:1混合。缓凝剂为酒石酸，絮凝剂为聚丙烯酰胺，膨胀剂为氧化镁，减水剂为聚羧酸，引气剂为十二烷基苯磺酸钠，矿粉为400目的矿粉。

实施例2

针对小孔隙微渗漏的工程

组分：

早强剂0份，缓凝剂4份，絮凝剂1份，膨胀剂2份，减水剂2份，引气剂1份，氟硅酸镁2份，氢氧化钙9份，矿粉50份，粉煤灰35份。

早强剂由碳酸锂和硅酸钠按质量比1:1混合。缓凝剂为酒石酸，絮凝剂为聚丙烯酰胺，膨胀剂为氧化镁，减水剂为聚羧酸，引气剂为十二烷基苯磺酸钠，矿粉为400目的矿粉。

实施例3

针对大孔隙大流水量的工程

组分：

早强剂4份，缓凝剂0份，絮凝剂2份，膨胀剂2份，减水剂2份，引气剂2份，氟硅酸镁2份，氢氧化钙9份，矿粉50份，粉煤灰35份。

早强剂由碳酸锂和硅酸钠按质量比0.9:1混合。缓凝剂为酒石酸，絮凝剂为聚丙烯酰胺，膨胀剂为氧化镁，减水剂为聚羧酸，引气剂为十二烷基苯磺酸钠，矿粉为400目的矿粉。

实施例4

针对小孔隙微渗漏的工程

早强剂0份，缓凝剂3份，絮凝剂1份，膨胀剂1份，减水剂1份，引气剂1份，氟硅酸镁1份，氢氧化钙9份，矿粉45份，粉煤灰30份。

缓凝剂为酒石酸，絮凝剂为聚丙烯酰胺，膨胀剂为氧化镁，减水剂为聚羧酸，引气剂为十二烷基苯磺酸钠，矿粉为400目的矿粉。

实施例5

针对大孔隙大流水量的工程

早强剂3份，缓凝剂0份，絮凝剂2份；膨胀剂2份，减水剂2份，引气剂2份，氟硅酸镁2份，氢氧化钙10份，矿粉52份，粉煤灰37份。

早强剂由碳酸锂和硅酸钠按质量比1:0.9混合。缓凝剂为酒石酸，絮凝剂为聚丙烯酰胺，膨胀剂为氧化镁，减水剂为聚羧酸，引气剂为十二烷基苯磺酸钠，矿粉为400目的矿粉。

实施例6

针对孔隙大小中等的漏水的工程

早强剂0份，缓凝剂0份，絮凝剂1份；膨胀剂1份，减水剂1份，引气剂1份，氟硅酸镁1份，氢氧化钙9份，矿粉45份，粉煤灰30份。

缓凝剂为酒石酸，絮凝剂为聚丙烯酰胺，膨胀剂为氧化镁，减水剂为聚羧酸，引气剂为十二烷基苯磺酸钠，矿粉为400目的矿粉。

实施例7

根据实施例1-6任一种按配方比例称量各组分。

按配方比例称量各组分：早强剂，缓凝剂，絮凝剂，膨胀剂，减水剂，引气剂，氟硅酸镁，氢氧化钙，矿粉，粉煤灰，然后全部加入粉状物料搅拌机中，在粉状物料搅拌机中将各组分充分搅拌均匀即可。

实施例8

采用实施例1-6任一的水泥灌浆料外加剂，首先将该外加剂混入待使用水泥灌浆料中，之后按常规方式搅拌砂浆即可，一般外加剂添加量为水泥灌浆料质量的5％。

试验例1

参照《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346-2011)，使用本产品实施例1及实施例2制备的外加剂(添加5％)制作标准稠度水泥净浆测试初凝及终凝时间并进行对比，其检测结果由表1所示。

表1

序号	项目	实施例1	实施例2
				1	初凝时间	5h	30min
2	终凝时间	12h	65min

由上表1可以看出实施例1适合使用在大孔隙大流水量的工程中，实施例2适合应用在小孔隙微渗漏的工程中，大孔隙需要凝固快，不被水冲走；小孔隙渗透慢，需要凝固时间要长，给材料足够的时间渗透进空隙，通过缓凝剂和早强剂量的改变对砂浆的凝结时间有显著影响，可以适用于不同的工况；而不加外加剂的水泥净浆凝结时间初凝200min，终凝330min。说明本发明的水泥灌浆料外加剂可有效调整凝结时间，

试验例2

参照《建筑砂浆基本力学性能实验方法标准》(JGJ/T 70-2009)使用本产品实施例2制备的外加剂(添加5％)制作砂浆试块测试各项性能指标并与普通未添加本发明外加剂的砂浆进行对比，其检测结果由表2所示。

表2

注：普通砂浆70％强度为20mpa。

由上表2可以看出:本发明对灌浆料抗渗性能，工作性能及基本力学性能有显著的改善作用，本发明的水泥灌浆料外加剂可调整凝结时间，一次加入改善灌浆料砂浆多项性能，抗压强度大且强度发展迅速，相比与普通灌浆料，可以克服其微收缩，收缩会出现裂缝的缺陷，具有微膨胀和较高抗渗水压力的优势，此外可实现水泥灌浆料的自愈，具有二次抗渗性能。本发明其他实施例制备的外加剂功效同实施例2。