一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆及其制备、施工方法

技术领域

本发明涉及寒区建筑工程抗冻技术领域，尤其涉及一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆及其制备、施工方法。

背景技术

随着寒区经济的发展，工程建设用砂浆需求日益增大。寒区建筑物如公路路面、桥墩、高压铁塔桩基础等易受冻融破坏产生裂隙；热棒基坑在回填过程中需要流动性高、均匀、快速回填基坑缝隙的等问题。此外，寒区广泛分布有沙漠沙，目前，针对寒区工程开发的碱激发砂浆技术中还未见到相关报道。

专利申请CN202011347104.1中公开了一种矿渣基碱激发胶凝材料及其制备方法和应用，该碱激发胶凝材料组分为：矿渣70-99质量份、硅钙渣1-30质量份、碱激发剂1％-5％，碱激发液体是模数为2.2-3.4的硅酸钠。专利申请CN201510810774.5中公开了一种改性碱激发胶凝材料，按质量份数计，原料包含：粉煤灰和矿渣100份、碱激发剂25-50份、缓凝剂0.5-2份、聚合物胶粉2-15份，其中碱激发剂的固含量为30％-40％，聚合物胶粉选自丁二烯-苯乙烯共聚物胶粉、苯乙烯-丙烯酸共聚物胶粉、丙烯酸酯共聚物胶粉、乙烯醋酸乙烯酯共聚物胶粉、醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯共聚物胶粉或醋酸乙烯酯-叔碳酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物胶粉中的一种或多种。

上述现有的碱激发胶凝材料存在以下缺陷：(1)大部分碱激发材料砂浆都从材料学的角度去设计，没有工程针对性，尤其是没有适用于寒区工程的碱激发砂浆；(2)碱激发多采用NaOH和Na

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆及其制备、施工方法，以寒区常见沙漠沙和粉煤灰为原料，采用复合碱激发技术和耐久性提高措施，制备了适用于寒区工程建筑的砂浆，能够解决目前寒区工程技术难题，具有就地取材、施工方便、早强快硬、抗冻性能好、充填性能佳的优势，而且充分利用了当地资源，降低了工程造价。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆，按重量份数计包含以下组分：粉煤灰100份、生石灰20-30份、碱激发剂10-15份、沙漠沙500-800份、复合减水剂4-8份，水35-50份。

所述粉煤灰包括占粉煤灰质量50％-70％的任意比例的活性SiO

所述生石灰为常见磨细生石灰，CaO占生石灰质量大于70％，中速灰。

所述碱激发剂为复合激发剂，包括均匀混合的占碱激发剂质量1％-2％的NaOH和2％-3％的CaCl

所述沙漠沙粒径25um-400um，细度模数0.2-0.3。

所述复合减水剂为引气型减水剂，减水率大于25％，引气量6％-15％。

所述水的温度在60℃-80℃间。

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)按权利要求1所述抗冻砂浆配合比取60℃-80℃的水和碱激发剂充分搅拌混合，待充分溶解后置于60℃-80℃养护箱中备用；

(2)根据权利要求1所述抗冻砂浆配合比称量粉煤灰、生石灰和沙漠沙，混合搅拌均匀，再将步骤(1)配置好的碱激发剂溶液缓慢加入；

(3)将步骤(2)得到的砂浆，以100-150r/min的速度搅拌5-8min，搅拌的过程中缓慢加入复合减水剂和水。

步骤(3)中用水量＝总用水量-碱激发中的用水量。

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤一、准备好水、电及管道等施工材料，将岩石裂缝、孔洞的地面整平，再将流水注入裂缝、孔洞将其内部冲刷干净；

步骤二、将沙漠沙碱激发抗冻砂浆制备步骤(3)中拌合好的砂浆进行灌注施工，施工为连续施工，避免出现离析、漏浆，并保证在砂浆初凝前完成灌注；

步骤三、在对缝隙、孔洞充填完成后，对灌注表面进行抹平与清理，并覆盖塑料膜养护。

本发明的有益效果是：

(1)采用北方广泛分布的沙漠沙为主要原料，具有取材方便，价格低廉，绿色环保，工程应用性好，在经济环保上具有显著优势。沙漠沙粒度组成如表1所示，沙漠沙的平均粒径在0.04mm-0.08mm，由于粒径细小，用其配置得到砂浆流动性具有流动性好的先天优势；沙漠沙颗粒特征如表2及图1所示，其表面较为粗糙，配置砂浆时黏结力与标准砂接近；沙漠沙化学成分如表3所示，其CaO、K

表1青藏高原沙漠沙粒度组成(W％)

表2沙漠沙特征

表3沙漠沙化学成分表

(2)采用粉煤灰和生石灰的优化配比。粉煤灰属于Cao-SiO

表4粉煤灰化学成分表

(3)采用NaOH和CaCl

(4)采用复合减水剂，增大强度的同时提高耐久性。复合减水剂为高效引气型减水剂，对粉体颗粒具有分散作用，能改善其工作性，减少单位用水量，改善流动性，节约粉体材料。添加量为粉土的总质量的1.5％-2.5％，在保持塌落度不变的情况下，减少拌合用水量10％-20％；或者在水胶比不变的情况下，增大砂浆的流动性25％-35％。同时，该复合减水剂能够在在拌合的过程中引入大量微小、封闭且均匀分布的气泡，以减少拌合物的泌水、离析，改善和易性，显著提高砂浆抗冻性、耐久性。该复合减水剂可以使砂浆在获得高强度同时具有高耐久性，经检测，基本性能如表5所示。

表5砂浆耐久性基本参数

综上所述，本发明以寒区常见沙漠沙和粉煤灰为原料，采用碱激发技术和耐久性提高措施，制备了适用于寒区工程建筑的砂浆，能够解决目前寒区工程技术难题；技术方案简单、资源丰富、绿色环保、成本低廉；灌注浆液流动性高，充填性好，浆液成型早强快硬，且具有硬化材料耐久的优势，可广泛应用于北方寒区孔洞、基坑、裂缝充填施工。

附图说明

图1为电镜放大1000倍不同种类砂特征图，其中(a)为标准砂，(b)为青藏高原沙漠沙，(c)为毛乌素沙漠沙。

图2为本发明复合激发剂强度结果图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆，主要应用于北方寒区工程建设中，包括以下组分：

粉煤灰100份、生石灰20份、碱激发剂10份、沙漠沙500份、复合减水剂4份，水35份；粉煤灰为工业粉煤灰，如燃煤电厂排除的固体废弃物，任意比的活性SiO

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备复合碱激发剂：取10份均匀混合的占碱激发剂质量1％的NaOH和占碱激发剂质量2％的CaCl

(2)取粉煤灰100份、生石灰20份和沙漠沙500份，反复搅拌，待均匀混合后备用；

(3)将步骤(1)配置好的复合激发剂溶液缓慢加入步骤(2)得到的砂浆中，在搅拌器中以120r/min的速度搅拌，搅拌的过程中缓慢加入4份引气型减水剂和水，其中用水量＝总用水量-碱激发中的用水量；

由于减水剂的作用，砂浆会变得粘稠，因此整个加水搅拌时间为8min，得到沙漠沙碱激发抗冻砂浆材料密封保存备用，砂浆工程参数见表6所示。

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、准备好水、电及管道等施工材料，将岩石裂缝的地面整平，再将流水注入裂缝将其内部冲刷干净，增大岩石与胶凝材料的黏结力；

步骤二、将拌合好制备的沙漠沙碱激发抗冻砂浆进行灌注施工，应注意需进行连续施工，避免出现离析、漏浆，并保证在砂浆初凝前完成灌注；

步骤三、在充填完成后，对灌注表面进行抹平与清理，并覆盖塑料膜，避免养护过程中水分流失、表面干燥开裂，从而提高砂浆强度。

表6砂浆工程参数

实施例2

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆，主要应用于北方寒区工程建设中，包括以下组分：

粉煤灰100份、生石灰25份、碱激发剂13份、沙漠沙600份、复合减水剂6份，水40份；粉煤灰为工业粉煤灰，如燃煤电厂排除的固体废弃物，任意比的活性SiO

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备复合碱激发剂：取13份均匀混合的占碱激发剂质量1.5％的NaOH和占碱激发剂质量2.3％的CaCl

(2)取粉煤灰100份、生石灰25份和沙漠沙600份，反复搅拌，待均匀混合后备用；

(3)将步骤(1)配置好的复合激发剂溶液缓慢加入步骤(2)得到的砂浆中，在搅拌器中以120r/min的速度搅拌，搅拌的过程中缓慢加入6份引气型减水剂和水，其中用水量＝总用水量-碱激发中的用水量；

由于减水剂的作用，砂浆会变得粘稠，因此整个加水搅拌时间为8min，得到沙漠沙碱激发抗冻砂浆材料密封保存备用，砂浆工程参数见表7所示。

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、准备好水、电及管道等施工材料，将岩石裂缝的地面整平，再将流水注入裂缝将其内部冲刷干净，增大岩石与胶凝材料的黏结力；

步骤二、将拌合好制备的沙漠沙碱激发抗冻砂浆进行灌注施工，应注意需进行连续施工，避免出现离析、漏浆，并保证在砂浆初凝前完成灌注；

步骤三、在充填完成后，对灌注表面进行抹平与清理，并覆盖塑料膜，避免养护过程中水分流失、表面干燥开裂，从而提高砂浆强度。

表7砂浆工程参数

实施例3

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆，包括以下组分：

粉煤灰100份、生石灰23份、碱激发剂14份、沙漠沙620份、复合减水剂6份，水42份；粉煤灰为工业粉煤灰，如燃煤电厂排除的固体废弃物，任意比的活性SiO

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备复合碱激发剂：取14份均匀混合的占碱激发剂质量1.4％的NaOH和占碱激发剂质量2.3％的CaCl

(2)取粉煤灰100份、生石灰23份和沙漠沙620份，反复搅拌，待均匀混合后备用；

(3)将步骤(1)配置好的复合激发剂溶液缓慢加入步骤(2)得到的砂浆中，在搅拌器中以120r/min的速度搅拌，搅拌的过程中缓慢加入6份引气型减水剂和水，其中用水量＝总用水量-碱激发中的用水量；

由于减水剂的作用，砂浆会变得粘稠，因此整个加水搅拌时间为8min，得到沙漠沙碱激发抗冻砂浆材料密封保存备用，砂浆工程参数见表8所示。

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、准备好水、电及管道等施工材料，将岩石裂缝的地面整平，再将流水注入裂缝将其内部冲刷干净，增大岩石与胶凝材料的黏结力；

步骤二、将拌合好制备的沙漠沙碱激发抗冻砂浆进行灌注施工，应注意需进行连续施工，避免出现离析、漏浆，并保证在砂浆初凝前完成灌注；

步骤三、在充填完成后，对灌注表面进行抹平与清理，并覆盖塑料膜，避免养护过程中水分流失、表面干燥开裂，从而提高砂浆强度。

表8砂浆工程参数

实施例4

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆，包括以下组分：

粉煤灰100份、生石灰28份、碱激发剂13份、沙漠沙700份、复合减水剂7份，水47份；粉煤灰为工业粉煤灰，如燃煤电厂排除的固体废弃物，任意比的活性SiO

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的制备方法，包括以下步骤：

(1)准备复合碱激发剂：取13份均匀混合的占碱激发剂质量1.3％的NaOH和占碱激发剂质量2.6％的CaCl

(2)取粉煤灰100份、生石灰28份和沙漠沙700份，反复搅拌，待均匀混合后备用；

(3)将步骤(1)配置好的复合激发剂溶液缓慢加入步骤(2)得到的砂浆中，在搅拌器中以120r/min的速度搅拌，搅拌的过程中缓慢加入7份引气型减水剂和水，其中用水量＝总用水量-碱激发中的用水量；

由于减水剂的作用，砂浆会变得粘稠，因此整个加水搅拌时间为8min，得到沙漠沙碱激发抗冻砂浆材料密封保存备用，砂浆工程参数见表8所示。

一种寒区沙漠沙复合碱激发抗冻砂浆的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、准备好水、电及管道等施工材料，将岩石裂缝的地面整平，再将流水注入裂缝将其内部冲刷干净，增大岩石与胶凝材料的黏结力；

步骤二、将拌合制备好的砂浆进行灌注施工，应注意需进行连续施工，避免出现离析、漏浆，并保证在砂浆初凝前完成灌注；

步骤三、在充填完成后，对灌注表面进行抹平与清理，并覆盖塑料膜，避免养护过程中水分流失、表面干燥开裂，从而提高砂浆强度。

表9砂浆工程参数

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求保护范围内，对本发明做出的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。