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1、10申请公布号CN104193270A43申请公布日20141210CN104193270A21申请号201410426059722申请日20140826C04B28/0620060171申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号72发明人陈科杨凯潘群杨长辉张智强于泽东陈雅蓉王新赵爽74专利代理机构北京同恒源知识产权代理有限公司11275代理人赵荣之54发明名称碱矿渣植筋锚固材料57摘要本发明公开了碱矿渣植筋锚固材料,包括粉剂和水剂,使用时将两者均匀混合,所述粉剂包括矿粉、熟料和细砂,所述水剂由氟化钾溶液和硅酸钠溶液混合制得,所述水剂和粉剂的质量比为030045;所述粉剂中。
2、熟料与矿粉质量比为1946,熟料与矿粉的总重与细砂的质量比为0812;所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为1413。本发明的植筋锚固材料强度高,耐久性好,与钢筋的握裹力强,而且施工方便、价格低、无毒性;可广泛用于房建工程、水利水电工程、道路桥梁等工程中的钢筋锚固。51INTCL权利要求书1页说明书6页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书6页10申请公布号CN104193270ACN104193270A1/1页21碱矿渣植筋锚固材料,其特征在于包括粉剂和水剂,使用时将两者均匀混合,所述粉剂包括矿粉、熟料和细砂,所述水剂由氟化钾溶液和硅酸钠溶液混合制得,所述水。
3、剂和粉剂的质量比为030045。2根据权利要求1所述碱矿渣植筋锚固材料,其特征在于所述粉剂中熟料与矿粉质量比为1946,熟料与矿粉的总重与细砂的质量比为0812。3根据权利要求1所述碱矿渣植筋锚固材料,其特征在于所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为1413。4根据权利要求3所述碱矿渣植筋锚固材料,其特征在于所述氟化钾的溶液密度为125130G/ML。5根据权利要求3所述碱矿渣植筋锚固材料,其特征在于所述硅酸钠溶液的模数为1015、密度为125130G/ML。权利要求书CN104193270A1/6页3碱矿渣植筋锚固材料技术领域0001本发明属于建筑材料领域,涉及一种含无机黏结剂的砂浆,特。
4、别涉及碱矿渣植筋锚固材料。背景技术0002植筋技术是一种建筑物加固改造技术,具有设计灵活、定位精准、施工简便等优点,其研究开发已成为现代建筑结构加固改造技术中极具活力的分支。0003锚固材料对增强植筋结构的可靠度具有重要影响,当前,植筋锚固材料主要分为有机粘结材料和无机粘结材料,以有机粘结类为主。有机粘结材料主要包括环氧树脂、聚酯树脂胶、乙烯基树脂胶等,具有早期强度高、技术相对成熟、握裹强度高、施工快捷方便的优点,但是有机粘结材料与混凝土的弹性模量和线弹性系数相差较远,在使用过程中容易造成粘结强度减弱甚至脱落,成为锚固结构的不安全元素;另外,有机粘结胶料耐久性较差,在混凝土的高碱度环境中易碱化。
5、变脆,影响结构稳定性;进一步的,有机粘结胶料还存在耐水性差、价格高、具有毒性的缺点。无机粘结材料主要包括普通混凝土锚固材料和高强混凝土锚固材料,与有机粘结材料相反,无机粘结材料与混凝土弹性模量和线弹性系数基本一致,其耐热性、耐老化性能优异,且材料无毒、价格低廉,具有广阔的运用前景。0004但是,目前常用的无机锚固材料普遍存在握裹强度不高,施工不方便的缺陷,因此,开发价格合理、性能优良的新型高性能无机锚固材料就显得尤为重要和迫切。发明内容0005有鉴于此,本发明的目的在于提供碱矿渣植筋锚固材料。0006为达到上述目的,本发明提供如下技术方案0007碱矿渣植筋锚固材料,包括粉剂和水剂,使用时将两者。
6、均匀混合,所述粉剂包括矿粉、熟料和细砂,所述水剂由氟化钾溶液和硅酸钠溶液混合制得,所述水剂和粉剂的质量比为030045。0008作为本发明碱矿渣植筋锚固材料的优选,所述粉剂中熟料与矿粉质量比为1946,熟料与矿粉的总重与细砂的质量比为0812。0009作为本发明碱矿渣植筋锚固材料的另一种优选,所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为1413。0010作为本发明碱矿渣植筋锚固材料的另一种优选,所述氟化钾的溶液密度为125130G/ML。0011作为本发明碱矿渣植筋锚固材料的进一步优选,所述硅酸钠溶液的模数为1015、密度为125130G/ML。0012本发明的有益效果在于0013本发明碱矿渣植。
7、筋材料具有优良的性能00141强度高。这主要是与矿渣粉及熟料有关,在不掺缓凝剂的情况下,矿渣经过碱激说明书CN104193270A2/6页4发可得到快硬和超快硬混凝土。而且,熟料会加快早期水化反应,使该植筋锚固材料具有较高的早期强度。00152耐久性好。鉴于碱矿渣水泥水化后毛细孔率较低,特别是孔径大于2M的毛细孔率仅为03,加之凝胶孔的孔隙率较高,因而碱矿渣水泥混凝土具有良好的抗渗性及高抗侵蚀性能。另外,由于碱金属R的水化能仅为碱土金属R2的2/7,所以碱矿渣水泥水化热仅为硅酸盐水泥的1/31/2左右。碱矿渣水泥混凝土具有良好的抗冻性能是因为在碱矿渣混凝土中的毛细孔隙中存在强电解质的真溶液,降。
8、低了水的冰点,促成了水的逐渐冻结。00163与钢筋的握裹力强。这是由于碱矿渣水泥是一种碱度很高的水泥,其砂浆、混凝土结构致密,而且碱矿渣水泥混凝土与钢筋的粘接强度较普通水泥混凝土高,因此碱矿渣水泥混凝土具有良好的护筋性能。00174施工方便。在施工现场直接将粉料与水剂配合均匀后即可使用,非常方便。00185价格低。该材料的主要原材料为炼钢的工艺废弃物矿渣,少量的熟料,以及水玻璃和少量氟化钾,其成本较现在工程上通用的有机植筋锚固材料的价格要低很多。00196无毒性。由于各组分均为无机物,不会挥发出对人体有害的气体。0020另外,本发明的主体原材料用到了矿渣,对节能降耗,资源的合理利用具有重要意义。
9、。0021本发明可广泛用于房建工程、水利水电工程、道路桥梁等工程中的钢筋锚固。具体实施方式0022下面对本发明的优选实施例进行详细的描述。0023实施例10024本实施例的碱矿渣植筋锚固材料,包括粉剂和水剂,所述粉剂包括矿粉、熟料和细砂,所述水剂由氟化钾溶液和硅酸钠溶液混合制得,所述水剂和粉剂的质量比为0375。0025本实施例中0026所述粉剂中熟料与矿粉质量比为19,熟料与矿粉的总重与细砂的质量比为11;0027所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为13。0028本实施例中,所述水玻璃模数为15,密度为130G/ML,所述氟化钾溶液的密度为130G/ML。0029本实施例中所用原材料如。
10、下00301、矿粉重庆钢铁集团煤铁厂水淬高炉矿渣,经烘干,粉磨后使用4900孔筛余约25,成份及性能如表1所示0031表1实施例1矿粉的化学成分及性能指标003200332、熟料重庆腾辉地维水泥有限公司生产的硅酸盐水泥熟料,化学成份如表2,内掺4石膏经MZL100型双筒振动磨粉磨制成水泥,4900孔筛余约20,其所配制的水泥的说明书CN104193270A3/6页5力学性能性能如表3所示0034表2实施例1熟料的化学成分及烧失量0035化学成分CAOSIO2AL2O3FE2O3TIO2MGOSO3NA2OEQ烧失量质量百分比634719795785740301220860831030036表3。
11、实施例1熟料配制的水泥的力学性能003700383、细砂简阳细砂筛除粒径25MM者,细度模数192,堆积密度1409KG/M3,含泥量05,含水率0。00394、水玻璃硅酸钠溶液重庆东风化工厂生产,成份及性能如表4所示。0040表4实施例1水玻璃的主要性能指标0041SIO2含量WTNA2O含量WT模数M密度G/ML含水率13183224252415349370042使用时先用NAOH将水玻璃模数调整为15,并加水将水玻璃溶液密度调整为130G/ML。00435、氟化钾溶液重庆东风化工厂生产,使用时将其溶于水中配制成密度为130G/ML溶液。0044本实施例的碱矿渣植筋锚固材料将粉剂和水剂均匀。
12、分散后即可使用。0045实施例20046本实施例与实施例1的区别在于,本实施例中所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为14。0047实施例30048本实施例与实施例1的区别在于,本实施例中所述粉剂中熟料与矿粉质量比为28,所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为14。0049实施例40050本实施例与实施例1的区别在于,本实施例中所述粉剂中熟料与矿粉质量比为37,所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为14。0051实施例50052本实施例与实施例1的区别在于,本实施例中所述粉剂中熟料与矿粉质量比为37,所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为13。0053实施例60054本实施例与。
13、实施例1的区别在于,本实施例中所述粉剂中熟料与矿粉质量比为46,所述水剂中氟化钾溶液和硅酸钠溶液的质量比为14。说明书CN104193270A4/6页60055性能检测00561、取实施例16的碱矿渣植筋锚固材料进行性能测试,结果如表5所示0057其中稠度、抗压强度测试按JGJ/702009建筑砂浆基本性能的试验方法规定的方法进行,扩展度的测定按GB/T24192005水泥胶砂流动度测定方法规定的方法进行,抗折强度按GB/T176711999水泥胶砂强度检验方法规定的方法进行;测试抗压强度测试时试验试件尺寸为707707707MM,测试抗折强度时试件尺寸为4040160MM。0058表5无机植。
14、筋锚固材料基本性能测试结果00590060由表5中实施例2、3、4、6可以看出熟料与矿粉质量C/S比对锚固材料的活性具有一定影响,在锚固砂浆水化龄期较短1D、3D,当该比值从19变至46时,锚固砂浆强度增长迅速,这主要由熟料矿物的快速水化所致;且锚固砂浆后期强度增长幅度减缓,即强度储备能力下降;随水化龄期的延长,胶砂强度随C/S的变化有一定波动,但变化幅度不大,抗压强度对C/S的敏感性下降存在一最佳的C/S,在此C/S下胶砂强度最高,但砂浆强度最高时的C/S随龄期增长而逐渐降低,且抗压强度和抗折强度两者与C/S的相关性不完全一致,C/S不同时对砂浆的稠度和扩散度无明显影响。0061由表5中实施。
15、例1、2、4、5可以看出当氟化钾溶液和硅酸钠溶液质量比在1413范围内时,均对水淬高炉矿渣具有良好的激发作用。表5溶液配比变化对砂浆强度的影响数据可以看出溶液配比的改变对强度无明显规律性影响。00622、按JGJ/702009建筑砂浆基本性能的试验方法规定的方法测试实施例3碱矿渣植筋锚固材料的抗渗性能,结果如表6所示0063表6实施例3锚固材料抗渗性能测试结果0064抗渗压力/MPA渗水高度/MM至40MPA持压时间/H40210240065由表6可以看出该锚固材料具有优良的抗渗性能,由于砂浆抗渗仪的极限压力为40MPA,实验未能得出新型无机锚固砂浆的极限抗渗压力数值,但从卸载后立即劈开试件测。
16、定的渗水高度来看,其极限抗渗压力远不止40MPA。其有优异的抗渗性能主要是因为其水泥石具有高抗渗性,水泥石和集料界面结构得到了极大改善。00663、取实施例3碱矿渣植筋锚固材料进行耐热性测试,结果如表7所示0067测试耐热性所用试件尺寸为707707707MM,测试时首先将标准养护至28天的试件置于不同温度下恒温受热4小时,然后取出试件冷却至室温后检测其强度,为确说明书CN104193270A5/6页7保实验准确性,测试过程中每组取6个试样。0068表7碱矿渣植筋锚固材料耐热性能测试结果0069温度/20100150200300500800抗压强度/MPA1057133814481266116。
17、95112030070由表7可以看出该锚固材料的抗压强度随温度的变化而变化,当温度自20升至约150时,其抗压强度随温度升高而有明显的提高。这主要是由于加热至10050时,硬化锚固材料在不同的温度下产生脱水反应,其内部发生自蒸过程,自由水和凝胶水的蒸发对强度无不良的影响,而产生的水蒸气能促进胶凝材料水化,同时出现干缩现象,导致强度提高。继续升高温度,砂浆强度开始缓慢降低,但至300前,砂浆强度仍高于其在20时的抗压强度。此时,水化硅酸钙开始脱水,当加热至300以上时,锚固材料一方面发生受热膨胀,另一方面水泥浆体中的化学结合水,包括结晶水和结构水的蒸发又导致脱水收缩,这种热物理现象随着温度的增加。
18、,脱水收缩越来越占据主导地位。同时,砂中石英发生晶格转变,由于砂浆内的这种复杂的收缩、膨胀以及硬化体凝胶体结晶体等水化产物结构的破坏,导致结构松弛、变形增加、孔隙增多,使砂浆强度迅速下降;500时,砂浆强度只有20时强度的二分之一,约30MPA;800以上强度损失80。虽然无机植筋锚固材料的耐火性能有待进一步提高,但其强度的热稳定性与混凝土相近,远优于有机类植筋锚固材料。00714、取实施例3碱矿渣植筋锚固材料进行拉拔试验0072钢筋和锚固材料的粘结强度按GB5015292混凝土结构试验方法所规定的方法进行。0073表8钢筋拉拔测试结果00740075由表8可以看出在锚固钢筋满足一定长度10D。
19、的情况下,该锚固材料与混凝土的粘结能很好地保证锚固后钢筋充分发挥强度,在植筋24H小时后即能满足结构设计要求,可进行后续施工操作,节省工期。在365天龄期时,锚固强度略有上升植筋锚固构件的粘结锚固破坏实质上是钢筋锚固端头与混凝土的粘结失效。因此,植筋锚固构件锚固后钢筋的长期静力性能是可靠的。同时,试件破型后,试件中的钢筋光亮如初,基本上未受到锈蚀,失重率极低,亦证实了该锚固材料具有优良的护筋性。0076需要说明的是,当水剂和粉剂的质量比为030045,粉剂中熟料与矿粉质量比为1946,熟料与矿粉的总重与细砂的质量比为0812;水剂中氟化钾溶液和硅酸说明书CN104193270A6/6页8钠溶液的质量比为1413;氟化钾的溶液密度为125130G/ML;硅酸钠溶液的模数为1015、密度为125130G/ML时,本发明的碱矿渣植筋锚固材料均能够满足使用要求。0077最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。说明书CN104193270A。