[发明专利]一种高流动性钢纤维增强增韧水泥基浇注料

说明书

技术领域

本发明涉及一种水泥基浇注料，特别涉及一种高流动性钢纤维增强增韧水泥基浇注料，属于水泥基浇注料领域。

背景技术

近年来，水泥基灌浆料得到迅速发展，并广泛应用于设备基础二次灌浆、混凝土结构加固、高强混凝土缺陷补强修复等。然而，由于水泥基灌浆料具有高强的特性，在浆体硬化后往往出现柔韧性差、表面出现龟裂等问题。尤其是在风电设备基础灌浆施工过程中，灌浆料一般为一次浇筑成型，且在硬化中、后期由于本身设计、荷载等复杂原因而容易出现贯穿性裂缝，从而极大地影响风电设备的安全性和使用寿命。同时在道路伸缩缝中，受到较大的冲击力和磨损，需要对材料的抗冲击韧性与耐磨性能有较高要求。

针对传统的水泥基灌浆材料存在的问题，研究者不断开发新的水泥基灌浆材料。中国专利(公开号CN104276796A)公开了利用合成纤维(有机纤维)制备高流态高强抗裂水泥基灌浆料，其干燥收缩减少30％以上。该灌浆材料考虑了抵抗由硬化浆体早期干燥收缩引起的开裂，但并未考虑灌注中期干燥收缩应力增大对灌浆料本体抗拉、抗折强度的需求，其28d抗折强度仅为13MPa，无法抵抗灌浆料大体积整体浇筑时应力集中导致的开裂。中国专利(公开号CN102503318A)公开了使用矿物纤维制备出一种高抗折水泥基灌浆料，其具有较高的抗折强度，1d超过10MPa，3d超过13MPa，28d超过16MPa，但由于天然硅灰石纤维为微细颗粒且韧性较差，掺入水泥体系中无法形成连续性三维网络而导致抗拉强度提升不明显，抗冲击性较差，在复杂使用环境中极易出现开裂。相关研究中，在高强水泥基材料中掺入合适的钢纤维可显著提高抗折强度、抗拉强度、延展性和弯曲韧性，防止裂缝的产生和扩展。武汉理工大学的马保国等人研究了混杂钢纤维对早强型支座灌浆料韧性的影响，灌浆料28d的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弹性模量分别提高7％、68％、44％和53％，大大提高了砂浆的韧性指数，增强了砂浆的韧性。但是其灌浆料中钢纤维掺量较小，并没有解决钢纤维在灌浆料中难以分散均匀的问题，其增强增韧作用有限。特别是钢纤维掺入水泥基灌浆材料，会引起浆料的工作性不良，流动度减少；而当灌浆料具有较大流动度时，钢纤维又容易出现沉降、离析等问题，严重影响材料的均匀性和稳定性。

发明内容

针对现有技术中钢纤维掺入水泥基灌浆材料时存在的技术问题，本发明的目的是在于提供一种钢纤维掺量大且分布均匀，具有大流动性、超高抗折强度、高抗冲击、高抗裂等高强高韧特征的水泥基浇注料，该水泥基浇注料尤其是早期和中期抗折强度、抗压强度增长迅速，大大的降低了浆体塑性阶段和早期阶段开裂风险。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种高流动性钢纤维增强增韧水泥基浇注料，该钢纤维增强增韧水泥基浇注料包括以下质量份组分：水泥65～85份，粉煤灰5～20份，膨胀剂8～15份，细骨料100～140份，钢纤维4～8份，减水剂0.2～0.6份，保水增稠剂0.01～0.04份，悬浮稳定剂0.01～0.05份；

所述的细骨料由10～20目、20～40目、40～70目、70～100目和100～200目粒级的河砂和/或机制砂复配得到，所述细骨料中各粒级的质量百分比为：10～20目：35～45％，20～40目：20～30％，40～70目：15～22％，70～100目：10～15％，100～200目：5～10％；

所述的悬浮稳定剂包括硅酸镁铝无机凝胶、改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮、聚酰胺蜡粉的至少一种。

本发明的技术方案提供的钢纤维增强增韧水泥基浇注料结合了自流平砂浆技术和浆体悬浮稳定技术，使水泥基浇注料在保持较高流动性的同时，能使大体积掺入的钢纤维均匀分布、不沉降，大幅度提高了水泥基浇注料的强度及韧性。本发明通过对骨料材料颗粒级配进行优化设计，以及选择特殊的水性悬浮稳定剂来调整浆体流变特性，使水泥基浇注料在剪切作用下具有较低的粘度而获得高流动性，大幅提高了加入钢纤维后浆体的流动性，解决了现有技术中钢纤维掺入水泥基浇注料会引起水泥基浇注料工作性不良，流动度减少等缺陷；同时，水泥基浇注料在停止剪切作用时，水泥基浇注料的粘度逐渐恢复较大值，此时悬浮稳定剂相互交积成网，起到了良好的钢纤维防沉作用，从而改善钢纤维在浆料中的分布，钢纤维在硬化浆料中均匀乱向分布并交织成空间网状，在硬化浆体的包裹下，产生了良好的机械啮合作用，解决了浇注料具有较大流动度时，钢纤维容易出现沉降、离析等问题，大幅提高了水泥基浇注料的抗折强度和抗拉强度。