自流态耐热水泥基灌浆材料、其制备方法及其应用的制作方法[0002]水泥基灌浆材料自20世纪90年代在国内推广应用以来，被广泛应用于众多大中型企业的设备安装、螺栓锚固，以及建筑结构的加固改造工程中，其使用范围也逐渐从单一的冶金行业全面拓展到市政、环保、电力、港口等行业。然而，水泥基灌浆材料在高温环境下的施工质量问题却一直存在。[0003]普通灌浆材料水化生成的水泥石中的氢氧化钙及石灰岩质的骨料在高温下均要产生分解，石英砂在高温下要发生晶型转变从而使体积膨胀，而且水泥石与骨料的热膨胀系数不同。所有这些情况，均将导致普通灌浆材料在高温下产生裂缝，强度严重下降，甚至破坏。普通灌浆材料不耐高温，故不能在高温环境中使用。[0004]中国专利文献201010570508.7公开了一种高强耐热混凝土及其使用方法，混凝土的耐热温度为500°C，强度等级为C40，使用年限为50年。[0005]中国专利文献201110425398.X公开了一种利用高炉重矿渣制备的耐热混凝土，描述了一种以矿渣粉和铝矾土为胶凝材料，选用不同粒径的高炉重矿渣作为粗、细骨料，丰富了耐热混凝土的原料，降低了成本。[0006]中国专利文献201110408420.X公开了一种耐热混凝土及其制备方法。根据该专利文献配合比拌制的混凝土的和易性、粘聚性良好，拌合物的性能符合施工要求，耐热度为700~1200V，强度等级为C25~C30，高温强度为3.5~20MPa，坍落度为160~180cm。[0007]中国专利文献201210359677.5公开了一种耐热高强无收缩灌浆材料，流动度300mm，容易灌注，28d抗压强度60MPa，最高使用温度达到700~800°C。[0008]现行国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规程》GB/T50448-2008中明确指出，水泥基灌浆材料用于高温环境下的上限是500°C。国家现行标准《耐热混凝土应用技术规程》YB/T4252-2011中规定耐热环境的温度范围为200~900°C。200~500°C高温环境下采用普通的耐热混凝土或经过稍微改进的水泥基灌浆材料，抗压强度比和热振性均能满足标准要求，然而，在500~900°C高温环境下采用耐热混凝土，存在灌浆不饱满等质量问题。

[0009]为了解决上述技术问题缺陷，本发明的目的在于提供一种自流态耐热水泥基灌浆材料。该材料在500~900°C高温环境下可以使用，施工方便，缩短工期；将各种组分经过预混，混合均匀后，按水料比12~14%加水拌合配制而成的水泥基灌浆材料可以达到初始流动度≥340mm, 30min流动度保留值≥310mm, 3h竖向膨胀率0.1~3.5%，24h与3h竖向膨胀率之差0.02~0.5%，Id抗压强度≥30MPa，28d抗压强度≥80MPa，烘干强度≥100%,残余强度> 35%，线变化率±1.5% ; Id抗压强度不低于30MPa等性能要求；施工时完全依靠自重法就能实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0010]本发明的另一目的在于提供上述自流态耐热水泥基灌浆材料的制备方法。
[0011 ] 本发明的还一目的在于提供上述自流态耐热水泥基灌浆材料的应用。
[0012]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0013]本发明的自流态耐热水泥基灌浆材料，其特征在于，按质量份计，所述自流态耐热
水泥基灌浆材料包含:
[0014]
水泥30~40份， 掺合料5~10汾， 骨料50~60份， 减水剂0.3~0.6份，.顯性膨胀剂0.01~0.2份， 硬化后膨胀剂3~5汾，
触变剂0.2~0.6份，
消It剂0,05 -0,2#?以及
短切纤维0,05~0.1份。
[0015]
[0016]在本发明优选的实施方案中，本发明的自流态耐热水泥基灌浆材料，其特征在于，按质量份计，所述自流态耐热水泥基灌浆材料包含:
[0017]
水泥30~40份，
掺合料5~10份，
骨料50~60份，
减水剂0.4~0.5優，
塑性膨服剂0.04~0.07份，
硬化后膨胀剂3.5~4.5徽，
触变剂0.3~0.5扮，
消泡剂0.1~0J5份，職
短切纤?0,07~0.09份。
[0018]在本发明中，所述水泥为强度不低于42.5MPa、比表面积不低于400cm2/g的铝酸盐水泥；[0019]所述惨合料为黏土砖粉、黏土熟料粉、闻招砖粉和帆土熟料粉中的一种或多种，对于粉料，用肉眼观察为粉状物料，一般而言是指粒径为0.045mm以下的粉状物料；
[0020]所述骨料为黏土熟料、招帆土熟料和耐火砖碎料中的一种或多种，骨料粒径为
0.05~3_的连续级配；
[0021]所述减水剂为三聚磷酸钠和六偏磷酸钠中的一种或两种；
[0022]所述塑性膨胀剂为分子筛、活性炭和铝粉中的一种或多种；
[0023]所述硬化后膨胀剂为氧化镁类膨胀剂和多孔沸石类膨胀剂中的一种或两种；
[0024]所述触变剂为有机膨润土、蓖麻油和硅粉中的一种或多种；
[0025]所述消泡剂为有机硅氧烷类消泡剂、聚醚类消泡剂和酰胺类消泡剂中的一种或多种；
[0026]所述短切纤维为2~4mm的聚丙烯纤维和聚乙烯醇纤维中的一种或两种。
[0027]根据本发明的另一方面，提供上述自流态耐热水泥基灌浆材料的制备方法，所述方法包括:将水泥、掺合料、骨料、减水剂、塑性膨胀剂、硬化后膨胀剂、触变剂、消泡剂和短切纤维按各自质量份 投入搅拌机中，连续混合搅拌5~10分钟，得到本发明的自流态耐热水泥基灌浆材料。
[0028]根据本发明的又一方面，提供上述自流态耐热水泥基灌浆材料的应用，包括:所述自流态耐热水泥基灌浆材料按照12~14%的水料比，在搅拌机中将所述水泥基灌浆材料加水拌合均匀，利用自重法实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0029]本发明的有益效果是:
[0030](I)本发明采用多种外加剂复合技术，使得配制成的注浆材料具有较高的流动性(初始流动度≥340mm、30min流动度保留值≥310mm)，灌浆充盈度高(24h竖向膨胀率
3.5~4.0%)，早强、高强(Id抗压强度> 30MPa，28d抗压强度> 80MPa)，热学性能稳定(烘干强度> 100%，残余强度> 35%，线变化率±1.5%)等性能优点。
[0031](2)本发明采用塑性膨胀剂和硬化后膨胀剂复合技术，使得配制成的灌浆材料具有优异的早期膨胀性能(3h竖向膨胀率0.1~3.5%)，后期亦有一定程度的微膨胀，保证了灌浆有效接触面。
[0032](3)本发明不需振捣就可以达到灌浆饱满密实。
[0033](4)本发明灌浆材料不含V0C，属于环境友好型材料；且与基础混凝土适应性良好，体积稳定性好。该材料在500~900°C高温环境下可以使用，施工方便，缩短工期。

[0034]以下结合具体实施例来进一步阐述本发明，下面各实施例仅用于说明本发明而非对本发明的限制。性能测试方法按相关现行国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规程》GB/T50448-2008和《耐热混凝土应用技术规程》YB/T4252-2011执行。
[0035]实施例1
[0036]各组分配比如下:
[0037]铝酸盐水泥(北京东峰兴达耐火材料有限公司，型号CA-50，强度为42.5MPa，比表面积 450cm2/g) 30 份；
[0038]黏土砖粉(北京奥明科技有限公司)10份；[0039]铝矾土熟料(阳泉市成田耐火材料有限公司，骨料粒径0.05~3mm)
[0040]55 份；
[0041]三聚磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司，三聚含量> 96%) 0.5份；
[0042]铝粉(滨州禧龙建筑材料有限公司)0.1份；
[0043]氧化镁膨胀剂(天津豹鸣股份有限公司)4份；
[0044]有机膨润土(潍坊市坊子区振兴膨润土厂)0.3份；
[0045]有机硅氧烷消泡剂(德国munzing-chemie公司Ρ803)0.08份；
[0046]聚丙烯纤维(北京万图明科技有限公司，长度2mm)0.06份；
[0047]将上述各组分按其质量份投入型号为JS-500搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，制得均匀的水泥基灌浆材料I。
[0048]将得到的水泥基灌浆材料I按照水料比为13%拌合，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌均匀，标准养护。
[0049]水泥基灌衆材料I的性能测试结果如下:初始流动度345mm, 30min流动度保留值319mm, 3h竖向膨胀率1.0%, 24h与3h竖向膨胀率之差0.05%, Id抗压强度35MPa，28d抗压强度83.7MPa ;900°C条 件下，烘干强度84.5MPa，残余强度35.6MPa，线变化率1.05%，可以实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0050]实施例2
[0051]各组分配比如下:
[0052]铝酸盐水泥(北京东峰兴达耐火材料有限公司，型号CA-75，强度为42.5MPa，比表面积 425cm2/g) 35 份；
[0053]黏土熟料粉(北京奥明科技有限公司)5份；
[0054]黏土熟料(阳泉市成田耐火材料有限公司，骨料粒径0.05~2mm)
[0055]50 份；
[0056]六偏磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司)0.5份；
[0057]活性炭(江苏通瑞环保科技发展有限公司)0.2份；
[0058]氧化镁膨胀剂(天津豹鸣股份有限公司)3.5份；
[0059]硅粉(甘肃三远硅材料有限公司)0.3份；
[0060]聚醚消泡剂(沈阳瑞驰表面技术有限公司，型号DR319 ) 0.05份；
[0061]聚丙烯纤维(中纺研究院有限公司，长度4mm) 0.06份；
[0062]将上述各组分按其质量份投入型号为JS-500搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，制得均匀的水泥基灌浆材料2。
[0063]将得到的水泥基灌浆材料2按照水料比为14%拌合，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌均匀，标准养护。
[0064]水泥基灌衆材料2的性能测试结果如下:初始流动度351mm, 30min流动度保留值327mm, 3h竖向膨胀率1.5%，24h与3h竖向膨胀率之差0.06%, Id抗压强度38MPa，28d抗压强度85.8MPa ;700°C条件下，烘干强度86.1MPa，残余强度40.1MPa，线变化率1.1%，可以实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0065]实施例3
[0066]各组分配比如下:[0067]铝酸盐水泥(河南登封耐火材料有限公司，型号CA-50-G，强度为42.5MPa，比表面积 430 cm2/g) 40 份；
[0068]高铝砖粉(北京奥明科技有限公司)10份；
[0069]耐火砖碎料(阳泉市成田耐火材料有限公司，骨料粒径I~3mm) 50份；
[0070]三聚磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司)0.2份；
[0071]六偏磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司)0.4份；
[0072]分子筛(质原(上海)分子筛有限公司，型号3A) 0.2份；
[0073]沸石膨胀剂(青岛嘉德滤料有限公司)4.5份；
[0074]有机膨润土(潍坊市坊子区振兴膨润土厂)0.5份；
[0075]有机硅氧烷消泡剂(德国munzing-chemie公司Ρ801)0.1份；
[0076]聚丙烯纤 维(中纺研究院有限公司，长度2mm) 0.08份；
[0077]将上述各组分按其质量份投入型号为JS-500搅拌机中，连续搅拌混合8分钟，制得均匀的水泥基灌浆材料3。
[0078]将水泥基灌浆材料3按照水料比为12%拌合，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌均匀，标准养护。
[0079]水泥基灌衆材料3的性能测试结果如下:初始流动度355mm, 30min流动度保留值329mm, 3h竖向膨胀率1.5%，24h与3h竖向膨胀率之差0.06%, Id抗压强度40.1MPa, 28d抗压强度88.7MPa ;500°C条件下，烘干强度89.5MPa，残余强度38.2MPa，线变化率1.15%，可以实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0080]实施例4
[0081]各组分配比如下:
[0082]铝酸盐水泥(北京东峰兴达耐火材料有限公司，型号CA-50，强度为42.5MPa，比表面积 450 cm2/g) 35 份；
[0083]黏土砖粉(北京奥明科技有限公司)4份；
[0084]黏土熟料粉(北京奥明科技有限公司)4份；
[0085]招帆土熟料(阳泉市成田耐火材料有限公司，骨料粒径0.05~3mm)
[0086]52 份；
[0087]三聚磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司，三聚含量> 96%) 0.45份；
[0088]铝粉(滨州禧龙建筑材料有限公司)0.12份；
[0089]氧化镁膨胀剂(天津豹鸣股份有限公司)3.9份；
[0090]有机膨润土(潍坊市坊子区振兴膨润土厂)0.4份；
[0091]有机硅氧烷消泡剂(德国munzing-chemie公司Ρ803)0.07份；
[0092]聚丙烯纤维(北京万图明科技有限公司，长度2mm)0.05份；
[0093]将上述各组分按其质量份投入型号为JS-500搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，制得均匀的水泥基灌浆材料4。
[0094]将制得的水泥基灌浆材料4按照水料比为13%拌合，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌均匀，标准养护。
[0095]水泥基灌衆材料4的性能测试结果如下:初始流动度347mm, 30min流动度保留值316mm, 3h竖向膨胀率1.1%，24h与3h竖向膨胀率之差0.06%, Id抗压强度35.5MPa，28d抗压强度83.6MPa ;900°C条件下，烘干强度84.1MPa，残余强度36.3MPa，线变化率1.03%，可以实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0096]实施例5
[0097]各组分配比如下:
[0098]铝酸盐水泥(河南登封耐火材料有限公司，型号CA-50-G，强度为42.5MPa，比表面积 430 cm2/g) 35 份；
[0099]黏土砖粉(北京奥明科技有限公司)10份；
[0100]铝矾土熟料(阳泉市成田耐火材料有限公司，骨料粒径0.05~3mm)
[0101]20 份；
[0102]耐火砖碎料(阳泉市成田耐火材料有限公司，骨料粒径0.05~3mm)
[0103]30 份；
[0104]三聚磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司、三聚含量> 96%) 0.3份；
[0105]六偏磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司)0.3份； [0106]铝粉(滨州禧龙建筑材料有限公司)0.06份；
[0107]氧化镁膨胀剂(天津豹鸣股份有限公司)4.3份；
[0108]有机膨润土(潍坊市坊子区振兴膨润土厂)0.5份；
[0109]酰胺消泡剂(美国韩森公司型号7707)0.08份；
[0110]聚丙烯纤维(北京万图明科技有限公司，长度2mm)0.06份；
[0111]将上述各组分按其质量份投入型号为JS-500搅拌机搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，制得均匀的水泥基灌浆材料5。
[0112]将制得的水泥基灌浆材料5按照水料比为13%拌合，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌均匀，标准养护。
[0113]水泥基灌衆材料5的性能测试结果如下:初始流动度344mm, 30min流动度保留值313mm, 3h竖向膨胀率0.8%，24h与3h竖向膨胀率之差0.06%, Id抗压强度36MPa，28d抗压强度84.2MPa ;900°C条件下，烘干强度84.5MPa，残余强度35.4MPa，线变化率1.03%，可以实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0114]实施例6
[0115]各组分配比如下:
[0116]铝酸盐水泥(北京东峰兴达耐火材料有限公司，型号CA-50，强度为42.5MPa，比表面积 450 cm2/g) 30 份；
[0117]矾土熟料粉(北京奥明科技有限公司)2.5份；
[0118]黏土熟料粉(北京奥明科技有限公司)1份；
[0119]高铝砖粉(宜兴市华宇耐火电瓷厂)1.5份；
[0120]铝矾土熟料(阳泉市成田耐火材料有限公司，骨料粒径0.05~3mm) 50份；
[0121]三聚磷酸钠(潍坊兴泰化工有限公司，三聚含量> 96%) 0.42份；
[0122]铝粉(滨州禧龙建筑材料有限公司)0.09份；
[0123]氧化镁膨胀剂(天津豹鸣股份有限公司)4.5份；
[0124]有机膨润土(潍坊市坊子区振兴膨润土厂)0.4份；
[0125]有机硅氧烷消泡剂(德国munzing-chemie公司Ρ803)0.08份；[0126]聚丙烯纤维(北京万图明科技有限公司，长度2mm)0.06份；
[0127]将上述各组分按其质量份投入型号为JS-500搅拌机搅拌机中，连续搅拌混合10分钟，制得均匀的水泥基灌浆材料6。
[0128]将制得的水泥基灌浆材料6按照水料比为13%拌合，采用行星式水泥胶砂搅拌机搅拌均匀，标准养护。
[0129]水泥基灌衆材料6的性能测试结果如下:初始流动度348mm, 30min流动度保留值321mm, 3h竖向膨胀率1.05%, 24h与3h竖向膨胀率之差0.08%, Id抗压强度35.2MPa，28d抗压强度84.3MPa ;900°C条件下，烘干强度84.5MPa，残余强度36.1MPa，线变化率1.03%，可以实现500~900°C高温环境下的设备基础灌浆。
[0130]如上所述，对本发明的实施例进行了详细说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也包含在本发 明的保护范围之内。