一种适低温后张预应力孔道压浆料及其应用的制作方法【技术领域】[0001]本发明属于建筑材料【技术领域】，涉及一种后张预应力孔道压浆料，具体涉及一种适低温后张预应力孔道压浆料。[0002]近年来，我国公路桥梁建设发展迅速，大跨径预应力混凝土桥梁的设计与施工成为流行的趋势.后张法预应力混凝土技术以其能够使用高强材料、促使结构轻型化、跨越能力大、可有效避免混凝土开裂，以及方便采用曲线配筋、不需配备庞大张拉台座等优点在工程中得到广泛的应用。[0003]孔道压浆是将压浆料注入预留的预应力混凝土管道中，使压浆料充分包裹预应力筋，其作用是保护预应力钢筋不锈蚀并使其与混凝土良好结合，保证预应力的有效传递，使预应力钢筋与混凝土共同工作。因此，孔道压浆是后张法预应力粱施工中的关键工序，其质量的好坏直接影响结构的安全性和耐久性。[0004]我国以往的后张预应力孔道压浆的施工中，所采用的传统压浆材料一般为纯水泥浆。施工时，采用水泥、水、减水剂、膨胀剂、增稠剂等进行现场配制，对施工环境有严格要求，很难适应北方冬季施工条件。此外，压浆材料的组成较为复杂，现场添加的粉体组份较多，计量准确性要求很高，且施工人员素质参差不齐，缺乏有效的质量管理手段，无法保障压浆材料的性能，通常存在各种添加剂兼容性不良、水泥与减水剂适应性差等现象，造成后张预应力孔道灌浆存在 以下严重问题:1)温度低于5°C就无法施工；2)浆液的质量稳定性和流动性差，流动度损失快，体积稳定性不良；3)新拌浆液泌水率大，易离析分层，使孔道内很难形成饱满状态；4)硬化后浆体不密实、空隙多。[0005]因此，需要提供一种高性能和抗低温(在负10°C下仍能够正常施工)的压浆料。
[0006]针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种适低温后张预应力孔道压浆料，其能够适用于低温下操作，如可在-10°c正常施工；其使用方便、简单，直接加水即可使用；其性能稳定，流动性好，含气量低。[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种适低温后张预应力孔道压浆料，其包括如下组分:促凝组分、防冻组分、聚羧酸减水剂、膨胀剂、消泡剂、聚丙烯酰胺、增塑剂以及矿物掺合料，其中所述的防冻组分为亚硝酸盐与硫酸盐按照重量比例为0.5~2.0:0.5~1.0复配的混合物，所述的促凝组分为普通硅酸盐水泥与硫铝水泥按照重量比例为65~85:30~10复配的混合物。
[0008]本发明所提供的压浆料，降低冰点效果显著，不仅能保证在负温下压浆料中水泥水化所需的液态水，而且能使压浆料即使在低温下(-1(TC)也可正常凝结。此外，本发明所述的压浆料能够实现凝结的时间可控，具有合适的初凝时间和终凝时间，施工现场使用方便。[0009]本发明所述的防冻组分选用亚硝酸盐与硫酸盐复配成的混合物，充分发挥各自的长处，达到扬长避短的效能。采用亚硝酸盐和硫酸盐的防冻组合，能够降低冰点，起到防冻的作用，能够提高早强及浆液的流动度。此外，亚硝酸盐与硫酸盐均为无氯盐类防冻组分，压浆料中不仅不含氨成份，对环境无污染危害，而且氯离子含量满足《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)的要求，对钢筋、钢绞线均无腐蚀。本发明所述的防冻组分还可以大幅度降低碱含量，可避免混凝土碱集料的反应，使防冻组分本身在负温下存放不沉淀、不结晶。
[0010]根据本发明的一个具体实施例，所述的防冻组分优选为亚硝酸盐与硫酸盐按照重量比例0.5~1.5:0.5~1..0复配的混合物，所述的亚硝酸盐如亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸钙等等，优选为亚硝酸钠。所述的硫酸盐如硫酸钠、硫酸钾、硫酸钙等等，优选为硫酸钠。亚硝酸盐(如亚硝酸钠)与硫酸盐(如硫酸钠)二者复配形成的防冻剂，降低冻胀力的能力强，在较低使用量的情形下可以达到更好的防冻效果，成本低廉。跟其他的防冻剂相比，如含硝酸钠和硫酸钠的防冻剂相比，其具有更强的防冻效果，且成分简单。
[0011]根据本发明的一个具体实施例，所述的促凝组分为普通硅酸盐水泥与硫铝水泥(即硫铝酸盐水泥)按照重量比例为65~85:30~10复配的混合物。普通硅酸盐水泥如常用的硅酸盐水泥，如P.042.5或P.0525。所述硫铝水泥可为任何现有技术中的硫铝酸盐水泥。采用所述的复配的混合物，有利于改进压浆料在冻融、抗裂、及低温凝结方面的性能。通过普通硅酸盐水泥及硫铝酸盐水泥的复配，使得所得的压浆料具有低温下水化反应快、匀性好，凝结时间可控，耐磨，抗渗透性较强，早期及后期强度高、微膨胀、大大增强了普通硅酸盐水泥对耐酸、碱等化学腐蚀较差的缺点；同时也改善了硫铝酸盐水泥因早期强度增长过高容易开裂、凝结时间不能控制在规范要求内(初凝时间> 5h且终凝时间< 24h)及价格闻的缺点。
[0012]本发明所述的压浆料选用了高品质的聚羧酸减水剂和增塑剂，利用其配制出的压浆液的泌水率为0%，压力泌水率< 2.0%，浆体均匀、饱满，无沉淀、离析现象。本发明所述的聚羧酸减水剂具有分散作用，它能使普通硅酸盐水泥与硫铝水泥成为细小的、彼此分离的单个粒子，均匀的分散在水中，还能使水泥微粒表层形成一层稳定的水膜，从而增加压浆料的和易性，减少水泥用量。
[0013]根据本发明的一个具体实施例，所述的增塑剂为本领域内常用的増塑剂，如选自纤维素，优选为羟丙基甲基纤维素。本发明所述的增塑剂剂可以在不影响压浆料加工性的条件下进一步减少其含水量，同时也提升压浆料的强度。增塑剂分子插入到聚羧酸减水剂的聚合物分子链之间，削弱了聚合物分子链间的应力，结果增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加。
[0014]根据本发明的一个具体实施例，所述的膨胀剂选自本领域内常用的塑性膨胀剂，如塑性膨胀剂(凯达、中德新亚等生产的塑性膨胀剂)、CSA塑性膨胀剂等。本发明所述的膨胀剂使得压浆料在塑性阶段具有良好的补偿收缩能力，且硬化后产生微膨胀。所配制的压浆液自由膨胀率达到I~2%，压浆后孔道浆体体积不收缩，降低了预应力损失的概率。
[0015]本发明中所述的聚丙烯酰胺提高了压浆料的悬浮力，使配制成的压浆液无沉降。所述聚丙烯酰胺为本领域内任何常用的聚丙烯酰胺添加剂。此处不再赘述。
[0016]根据本发明的一个具体实施例，所述的消泡剂选自硅类消泡剂，优选为有机硅消泡剂。本发明所述的消泡剂与聚丙烯酰胺等其他组分协同作用，使得配制的压浆液气泡少，压浆后孔道浆体充盈度良好，大大降低了孔道空鼓的概率。有机硅消泡剂系由硅脂、乳化剂、防水剂、稠化剂等配以适量水经机械乳化而成。其特点是表面张力小，表面活性高，消泡力强，用量少，成本低。具有较好的热稳定性，可在-5°C~-150°c宽广的温度范围内使用；其化学稳定性较好，难与其他物质反应。
[0017]根据本发明的一个具体实施例，所述的矿物掺合料选自粉煤灰及硅灰、矿粉，优选为硅灰及矿粉。矿物掺合料不仅起到良好的填充密实作用及微集料作用，而且还具有表面吸附作用。
[0018]根据本发明的一个具体实施例，该压浆料包括如下组分:促凝组分85~95重量份，防冻组分I~4重量份，聚羧酸减水剂0.3~0.5重量份，膨胀剂0.03~0.07重量份，消泡剂0.03~0.06重量份，聚丙烯酰胺0.02~0.04重量份，增塑剂0.02~0.04重量份，矿物掺合料5~15重量份；优选所述的防冻组分的组分优选为I~2重量份。[0019]防冻组分的掺量公式可以表示为:A=C(l-1)W，式中，A为防冻组分的掺量；C为设计冰点防冻组分的浓度为计划初始含冰率；W为每方混凝土用水量。由上式可以确定多种防冻组分的掺量，多单组分复合使用对冰点的降低具有加和性。本发明通过大量的试验，确定了所述的防冻组分的掺量为I~2重量份，此时压浆料能够达到更好的防冻性能。
[0020]本发明所述的压浆料，可以通过将促凝组分、防冻组分、聚羧酸减水剂、膨胀剂、消泡剂、聚丙烯酰胺、增塑剂以及矿物掺合料进行机械物理混合的方法得到。
[0021]根据本发明的另一个方面，提供上的压浆料在公路桥涵的施工中的应用，尤其适用于后张预应力孔道灌浆施工中。
[0022]与现有技术相比，本发明提供的一种适低温后张预应力孔道压浆料具有如下明显的优点和有益效果:抗低温效果显著，能够在不低于温度-10°C可凝结，符合《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)的要求；凝结时间可控，本发明所提供的压浆料能够实现初凝时间不小于5h，终凝时间不大于24h ;抗压强度与抗折较高，本发明所提供的压浆料能够实现3天抗压强度和抗折强度分别不低于20MPa和5MPa，7天抗压强度和抗折强度分别不低于40MPa和6MPa，28天抗压强度和抗折强度分别不低于50MPa和IOMpa ;零自由泌水率，低压力泌水不离析，无沉降；性能稳定，有效解决了现场对各种水泥匹配不良的问题；使用简单，方便，施工单位不用做配合比，可以直接将本发明所提供的压浆料加水配制压浆液。

[0023]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但并不构成对本发明的任何限制。
[0024]测试设备:高速搅拌机、流动度测定仪、低温试验箱、凝结时间测定仪、恒温养护箱、数显试验压力机、电动抗折仪、压力泌水率测定仪等
[0025]测试方法:凝结时间采用《水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定性检验方法》(GB/T1346);抗压强度及抗折强度采用《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》(GB/T17671);对钢筋的锈蚀作用采用《混凝土外加剂》(GB8076-2008);流动度、泌水率、压力泌水率、自由膨胀率、充盈度分别采用《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)中的附录C3、附录C4、附录C5、附录C6、附录C7试验方法进行。
[0026]实施例1[0027]本实施例所提供的一种适低温后张预应力孔道压浆料，该压浆料包括如下组分:促凝组分85重量份，其比例16:1，即普通硅酸盐水泥(普通硅酸盐水泥分P.042.5)80重量份和硫铝酸盐水泥5重量份，防冻组分I重量份，聚羧酸减水剂0.4重量份，CSA塑性膨胀剂0.04重量份，P803消泡剂0.035重量份，聚丙烯酰胺0.03重量份，增塑剂(羟丙基甲基纤维素)0.03重量份，矿物掺合料13.5重量份，其中矿粉12重量份，硅灰1.5重量份，其中所述的防冻组分为亚硝酸钠与硫酸钠按照重量比例为0.6:0.4复配的混合物。将压浆料按照重量配制好后，依水胶比为0.28的比例加水搅拌进行混合，得到压浆浆液，在0°C下进行测试。浆液的性能指标及物理指标结果列于表1中。
[0028]实施例2
[0029]同实施例1，不同之处在于:促凝组分90重量份，其比例10:1，即普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的重量比为10:1，聚羧酸减水剂0.35重量份，矿物掺合料8.5重量份，其亚硝酸钠与硫酸钠按照重量比例为0.5:0.5。所述压浆料在-5°C下进行测试。数据见表1。 [0030]实施例3
[0031]本实施例所提供的一种适低温后张预应力孔道压浆料，该压浆料包括如下组分:促凝组分90重量份，其中比例为10:1，即普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的重量比为10:1,防冻组分1.5重量份，聚羧酸减水剂0.45重量份，塑性膨胀剂0.05重量份，消泡剂
0.03重量份，聚丙烯酰胺0.035重量份，增塑剂0.035重量份，矿物掺合料8重量份，其中所述的防冻组分为亚硝酸钠与硫酸钠按照重量比例为1.0:0.5复配的混合物。所述压浆浆液在-5°C下进行测试。数据见表1。
[0032]实施例4
[0033]同实施例3，不同之处在于:防冻组分2.0重量份，聚丙烯酰胺0.03重量份，增塑剂0.03重量份，矿物掺合料7.5重量份，其中所述的防冻组分为亚硝酸钠与硫酸钠按照重量比例为1.5:0.5复配的混合物。数据见表1。
[0034]实施例5
[0035]同实施例4，不同之处在于，促凝组分90重量份，其比例9:1，即普通硅酸盐水泥81重量份，硫铝酸盐水泥9重量份；消泡剂为0.035重量份。所述压浆浆液在-10°C下进行测试。数据见表1。
[0036]实施例6
[0037]同实施例4，不同之处在于:促凝组分93重量份，其中普通硅酸盐水泥79重量份，硫铝酸盐水泥14重量份，聚羧酸减水剂0.35重量份，塑性膨胀剂0.04重量份，矿物掺合料5重量份，其中所述的防冻组分中，亚硝酸钠与硫酸钠的重量比例为1.2:0.8。所述压浆浆液在-10°c下进行测试。数据见表1。
[0038]实施例7
[0039]同实施例5，不同之处在于，在20°C下进行测试。数据见表1。
[0040]对比例I
[0041]所述组分同实施例3，不同之处在于，不含防冻组分，硫铝水泥的量为0，普通硅酸盐水泥的量占90重量份。在20下进行测试。数据见表1。
[0042]对比例2
[0043]同对比例1，不同之处在于在0°C进行测试。本对比例在温度(TC时水泥水化缓慢，浆液无法正常凝结且试件结冰膨胀、变形，7h及28h强度偏低。数据见表1。
[0044]对比例3
[0045]所述组分同实施例1，不同之处在于，不含防冻组分。数据见表1。
[0046]对比例4
[0047]实施例3，不同之处在于，不含防冻组分，促凝组分占90重量份，硫铝水泥普通硅酸盐水泥的重量比为1:9，即硫铝酸盐水泥9重量份，普通硅酸盐水泥81重量份。数据见表1。
[0048]对比例5
[0049]实施例3，不同之处在于，促凝组分占90重量份，硫铝水泥与普通硅酸盐水泥的重量比为1:9 ;即普通硅酸盐水泥81重量份，硫铝酸盐水泥9重量份，防冻组分占1.0重量份，亚硝酸钠与硫酸钠按照重量比例为0.9:0.1。数据见表1。
[0050]对比例6
[0051]同实施例5，不同之处仅在于:仅含普通硅酸盐水泥，硫铝水泥的量为O。数据见表
1
[0052]表1
[0053]