阅读说明：本技术 一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂及其制备方法 (Additive capable of improving construction performance of cement-based grouting material and preparation method thereof ) 是由 周坤 周崇清 雷震 于 2019-12-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂,按照质量组份计所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的配方如下：聚羧酸减水粉剂338～346份、塑性膨胀剂55～59份、温轮胶4～6份、可再分散乳胶粉565～577份、六偏磷酸钠7～11份、三聚磷酸钠5～9份、柠檬酸5～9份和葡萄糖酸钠1～3份；本发明还公开了一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法。本发明提供的一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂具有较高的减水率、流变性、保水性、可控的塑性膨胀性和良好的粘接性,可有效提高水泥基注浆料的施工性能,本发明提供的一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法合理,可控性强,制备时间短,易于工业化生产。(The invention discloses an additive capable of improving the construction performance of a cement-based grouting material, which comprises the following components in parts by mass: 338-346 parts of polycarboxylic acid water-reducing powder, 55-59 parts of plastic expanding agent, 4-6 parts of welan gum, 565-577 parts of redispersible latex powder, 7-11 parts of sodium hexametaphosphate, 5-9 parts of sodium tripolyphosphate, 5-9 parts of citric acid and 1-3 parts of sodium gluconate; the invention also discloses a preparation method of the additive capable of improving the construction performance of the cement-based grouting material. The additive capable of improving the construction performance of the cement-based grouting material provided by the invention has higher water reducing rate, rheological property, water retention property, controllable plastic expansibility and good adhesion, and can effectively improve the construction performance of the cement-based grouting material.)

一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及涉及隧道工程拱顶注浆技术领域，具体为一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂，同时，本发明还涉及一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法。

背景技术

目前，常用的注浆材料主要包括化学类注浆材料和水泥类注浆材料，相比于化学类注浆材料，水泥类注浆材料具有原材料来源广、廉价、无毒、耐腐蚀、结石体强度高、耐久性好等优点，因而被广泛应用于各类注浆工程领域。

传统的水泥基注浆料采用高水胶比的水泥净浆，未掺入能改善浆体施工性能的外加剂，注浆料体积稳定性差、强度低，与混凝土粘接效果差，导致注浆后衬砌结构整体性不佳。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂及其制备方法，具有较高的减水率、流变性、保水性、可控的塑性膨胀性和良好的粘接性，可有效提高水泥基注浆料的施工性能，方法合理，可控性强，制备时间短，易于工业化生产，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂，按照质量组份计所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的配方如下：

聚羧酸减水粉剂338～346份、塑性膨胀剂55～59份、温轮胶4～6份、可再分散乳胶粉565～577份、六偏磷酸钠7～11份、三聚磷酸钠5～9份、柠檬酸5～9份和葡萄糖酸钠1～3份。

优选的，所述聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠均为粒径不大于50目的粉料。

优选的，所述聚羧酸减水粉剂的含水率为5％以下。

优选的，所述塑性膨胀剂为有机碳氢类化合物、硫铝酸钙类、氧化钙类中的一种或几种。

优选的，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉。

优选的，按重量比计，所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的添加量为水泥基注浆料中的胶凝材料用量的0.8%～1.2%。

本发明还提供了一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照合适的质量配比称取聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠备用；

S2、将S1中称取的聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠放入共振混合机的混合容器中；

S3、对S2中加入物料后的共振混合机的混合容器进行加热后，启动共振混合机，开始混合；

S4、共振混合机达到预设第一混合时间后停机；

S5、对共振混合机的混合容器抽真空，对共振混合机的混合容器进行再次加热后，再次启动共振混合机，继续混合至预设第二混合时间；

S6、对共振混合机的混合容器破真空后恢复至正常大气压，停止共振混合机，得到混合物料；

S7、待S6中的混合物料自然冷却后，将共振混合机的混合容器中的混合物料过筛后，得到可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂。

优选的，所述S3中的共振混合机的混合容器的加热温度为25～75℃，共振加速度为20～50g，所述S5中的共振混合机的混合容器的加热温度为30～50℃，共振加速度为40～70g，真空度为5～30KPa。

优选的，所述S4中的预设第一混合时间为15～45min，所述S5中的预设第二混合时间为30～75min。

优选的，所述S7中的过筛筛网的目数为50～200目。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供的一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂成分配比合理，各组分原料配置科学，作用相互协同，利用聚羧酸减水剂的减水作用、塑性膨胀剂的微膨胀特性、温轮胶的假塑性流体特性、可再分散乳胶粉的成膜特性和六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸、葡萄糖酸钠等材料的分散和缓凝特性，具有较高的减水率，可显著降低注浆材料用水量，提高强度，具有良好的流变性，可显著提高注浆材料流动性能，易于施工，具有良好的保水性，使注浆材料经压力泵送后不分层、不泌水，具有可控的塑性膨胀性，可显著提高注浆材料的体积稳定性，匀质性，使注浆饱满、密实，具有良好的粘接性，可显著提高注浆材料与混凝土的粘接强度，提高注浆后衬砌结构的整体性，可有效提高水泥基注浆料的施工性能，本发明提供的一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法合理，可控性强，制备时间短，易于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂，按照质量组份计所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的配方如下：

聚羧酸减水粉剂338份、塑性膨胀剂55份、温轮胶4份、可再分散乳胶粉565份、六偏磷酸钠7份、三聚磷酸钠5份、柠檬酸5份和葡萄糖酸钠1份。

所述聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠均为粒径不大于50目的粉料，所述聚羧酸减水粉剂的含水率为5％以下，所述塑性膨胀剂为有机碳氢类化合物、硫铝酸钙类、氧化钙类中的一种或几种，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉，按重量比计，所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的添加量为水泥基注浆料中的胶凝材料用量的1.2%。

本发明还提供了一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照合适的质量配比称取聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠备用；

S2、将S1中称取的聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠放入共振混合机的混合容器中；

S3、对S2中加入物料后的共振混合机的混合容器进行加热后，加热温度为25℃，启动共振混合机，共振加速度为20g，开始混合；

S4、共振混合机混合15min后停机；

S5、对共振混合机的混合容器抽真空，真空度为5KPa，对共振混合机的混合容器进行再次加热后，加热温度为30℃，再次启动共振混合机，共振加速度为40g，继续混合，混合30min后停机；

S6、对共振混合机的混合容器破真空后恢复至正常大气压，停止共振混合机，得到混合物料；

S7、待S6中的混合物料自然冷却后，将共振混合机的混合容器中的混合物料过50目筛网后，得到可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂。

实施例2

一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂，按照质量组份计所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的配方如下：

聚羧酸减水粉剂342份、塑性膨胀剂57份、温轮胶5份、可再分散乳胶粉571份、六偏磷酸钠9份、三聚磷酸钠7份、柠檬酸7份和葡萄糖酸钠2份。

所述聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠均为粒径不大于50目的粉料，所述聚羧酸减水粉剂的含水率为5％以下，所述塑性膨胀剂为有机碳氢类化合物、硫铝酸钙类、氧化钙类中的一种或几种，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉，按重量比计，所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的添加量为水泥基注浆料中的胶凝材料用量的1.0%。

本发明还提供了一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照合适的质量配比称取聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠备用；

S2、将S1中称取的聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠放入共振混合机的混合容器中；

S3、对S2中加入物料后的共振混合机的混合容器进行加热后，加热温度为50℃，启动共振混合机，共振加速度为35g，开始混合；

S4、共振混合机混合30min后停机；

S5、对共振混合机的混合容器抽真空，真空度为15KPa，对共振混合机的混合容器进行再次加热后，加热温度为40℃，再次启动共振混合机，共振加速度为55g，继续混合，混合50min后停机；

S6、对共振混合机的混合容器破真空后恢复至正常大气压，停止共振混合机，得到混合物料；

S7、待S6中的混合物料自然冷却后，将共振混合机的混合容器中的混合物料过150目筛网后，得到可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂。

实施例3

一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂，按照质量组份计所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的配方如下：

聚羧酸减水粉剂346份、塑性膨胀剂59份、温轮胶6份、可再分散乳胶粉577份、六偏磷酸钠11份、三聚磷酸钠9份、柠檬酸9份和葡萄糖酸钠3份。

所述聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠均为粒径不大于50目的粉料，所述聚羧酸减水粉剂的含水率为5％以下，所述塑性膨胀剂为有机碳氢类化合物、硫铝酸钙类、氧化钙类中的一种或几种，所述可再分散乳胶粉为醋酸乙烯-乙烯共聚胶粉，按重量比计，所述可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的添加量为水泥基注浆料中的胶凝材料用量的0.8%。

本发明还提供了一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、按照合适的质量配比称取聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠备用；

S2、将S1中称取的聚羧酸减水粉剂、塑性膨胀剂、温轮胶、可再分散乳胶粉、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸和葡萄糖酸钠放入共振混合机的混合容器中；

S3、对S2中加入物料后的共振混合机的混合容器进行加热后，加热温度为75℃，启动共振混合机，共振加速度为50g，开始混合；

S4、共振混合机混合45min后停机；

S5、对共振混合机的混合容器抽真空，真空度为30KPa，对共振混合机的混合容器进行再次加热后，加热温度为50℃，再次启动共振混合机，共振加速度为70g，继续混合，混合75min后停机；

S6、对共振混合机的混合容器破真空后恢复至正常大气压，停止共振混合机，得到混合物料；

S7、待S6中的混合物料自然冷却后，将共振混合机的混合容器中的混合物料过200目筛网后，得到可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂。

本发明提供的可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的配方组成数据如下表：

基料组成	实施例1（份）	实施例2（份）	实施例3（份）
				聚羧酸减水粉剂	338	342	346
塑性膨胀剂	55	57	59
				温轮胶	4	5	6
可再分散乳胶粉	565	571	577
				六偏磷酸钠	7	9	11
三聚磷酸钠	5	7	9
				柠檬酸	5	7	9
葡萄糖酸钠	1	2	3

使用为水泥基注浆料中的胶凝材料用量的0.8%的实施例2中的可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的水泥基注浆料28天抗折强度和抗压强度实验，实验结果如下：

表1为抗折强度的实验结果：

	力值（N）	强度（MPa）
			第1块	6000.10	14.1
第2块	6050.84	14.2
			第3块	5309.96	12.4
有效力值	5786.97	-
			有效强度	-	13.6

表2为抗压强度的实验结果：

	力值（N）	强度（MPa）
			第1块	123.18	77.0
第2块	119.89	74.9
			第3块	113.49	70.9
第4块	120.48	75.3
			第5块	125.11	78.2
第6块	125.38	78.4
			有效力值	121.25	-
有效强度	-	75.8

综上所述：本发明提供的一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂成分配比合理，各组分原料配置科学，作用相互协同，利用聚羧酸减水剂的减水作用、塑性膨胀剂的微膨胀特性、温轮胶的假塑性流体特性、可再分散乳胶粉的成膜特性和六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸、葡萄糖酸钠等材料的分散和缓凝特性，具有较高的减水率，可显著降低注浆材料用水量，提高强度，具有良好的流变性，可显著提高注浆材料流动性能，易于施工，具有良好的保水性，使注浆材料经压力泵送后不分层、不泌水，具有可控的塑性膨胀性，可显著提高注浆材料的体积稳定性，匀质性，使注浆饱满、密实，具有良好的粘接性，可显著提高注浆材料与混凝土的粘接强度，提高注浆后衬砌结构的整体性，可有效提高水泥基注浆料的施工性能，本发明提供的一种可提高水泥基注浆料施工性能的外加剂的制备方法合理，可控性强，制备时间短，易于工业化生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。