CN108424066A - 一种灌浆料及其制备方法和用途 - Google Patents

一种灌浆料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种灌浆料及其制备方法和用途。以灌浆料的总重量计，所述灌浆料中含有的原料包括：45～49％水泥、0.2～4％粉煤灰、0.2～4％微硅粉、0.01～0.03％膨胀剂、0.025～0.20％消泡剂、0.25～0.6％聚羧酸减水剂粉剂、0.025～0.20％硅酸镁铝触变润滑剂、0.2～4％矿粉和45～50％水洗河砂或石英砂。

Description

一种灌浆料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域。更具体地涉及一种适用于装配式混凝土预制构件中钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法和用途。
背景技术
目前我国大力发展绿色节能装配式混凝土结构建筑。采用预制装配式混凝土结构，装配式建筑具有很好的发展前景且即将进入快速发展时期。而钢筋连接用套筒灌浆料必然在装配式建筑中得到大量运用。然而目前市场上的灌浆料种类特别多良莠不齐，例如存在质量稳定差、用水量带宽较小、流动性保坍性差、强度不足、无早期膨胀等缺陷。
因此，本领域迫切需要提供一种具有早强、高强、流动性好、微膨胀、无泌水、不离析，不分层，不沉降，不扒底，开放操作时间长，施工润滑性好，易泵送等特点的钢筋套筒连接用灌浆料。
发明内容
本发明旨在提供一种具有早强、高强、流动性好、微膨胀、无泌水、不离析，不分层，不沉降，不扒底，开放操作时间长，施工润滑性好，易泵送等特点的钢筋套筒连接用灌浆料。
在本发明的第一方面，提供了一种灌浆料，以灌浆料的总重量计，所述灌浆料中含有的原料包括：
在另一优选例中，所述水泥为强度等级为52.5硅酸盐水泥。
在另一优选例中，所述粉煤灰为F类Ⅰ级粉煤灰。
在另一优选例中，所述膨胀剂为HH－102塑性膨胀剂。
在另一优选例中，所述硅酸镁铝触变润滑剂为硅酸镁铝触变润滑剂987。
在另一优选例中，所述水洗河砂或石英砂中20～40目占砂重量比22.5～25％,40～70目占砂重量比11.25～12.5％，70～100目占砂重量比11.25～12.5％。
在另一优选例中，所述矿粉为S95级矿粉。
在本发明的第二方面，提供了一种如上所述的本发明提供的灌浆料的制备方法，所述方法包括步骤：将如上所述的本发明提供的灌浆料中含有的原料按照用量混合，得到如上所述的本发明提供的灌浆料。
在另一优选例中，所述混合中加入的水量为干料的11.5％～12.0％。
在本发明的第三方面，提供了一种如上所述的本发明提供的灌浆料的用途，所述灌浆料用作装配式混凝土预制构件中钢筋连接用套筒灌浆料。
据此，本发明提供了一种具有早强、高强、流动性好、微膨胀、无泌水、不离析，不分层，不沉降，不扒底，开放操作时间长，施工润滑性好，易泵送等特点的钢筋套筒连接用灌浆料。
具体实施方式
发明人经过广泛而深入的研究，发现了一种可用作装配式混凝土预制构件中钢筋连接用套筒灌浆料，这种灌浆料具有早强、高强、流动性好、微膨胀、无泌水、不离析、不分层、不沉降、不扒底、开放操作时间长和施工润滑性好，易泵送等特点的钢筋套筒连接用灌浆料。在此基础上，完成了本发明。
如本文所用，“水泥”是指一种粉状水硬性无机胶凝材料。加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。长期以来，作为一种重要的胶凝材料，广泛应用于土木建筑、水利、国防等工程。本发明优选使用通用水泥，即GB175—2007规定的六大类水泥，即硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥；更优选使用普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥。
如本文所用，“水洗河砂”是指天然硅砂经水洗、分级的铸造用原砂，含泥量(质量分数)≤1.0％。河砂主要是漫滩沉积砂，其颜性呈灰白色—灰黄色，含中细砂、中粗砂、粗砂、砂砾层、砾石层组成。其产状以河床为走向，表层由河岸向河床倾斜，倾向由上游向下游倾斜,河砂表观密度2580kg/m3堆积密度1569kg/m3，细度模数2.89属中沙含泥量:1.34％，质地坚硬，色泽清亮，是良好的建筑材料。
如本文所用，“石英砂”是指石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7。本发明优选使用的石英砂中20～40目占砂重量比22.5～25％,40～70目占砂重量比11.25～12.5％，70～100目占砂重量比11.25～12.5％。
如本文所用，“减水剂”是指一种在维持混凝土坍落度不变的条件下，能减少拌合用水量的混凝土外加剂。本发明优选使用“聚羧酸减水剂”或可称为“聚羧酸系高性能减水剂(polycarboxylates high performance water～reduding admixture)”，是指一种由含有羧基的不饱和单体和其他单体共聚而成，使混凝土在减水、保坍、增强、收缩及环保等方面具有优良性能的系列减水剂。更优选砂浆减水率大于等于20％的聚羧酸减水剂；最优选堆积密度500～550g/l，pH值(20％溶液)7.0～8.0，水泥净浆流动度大于等于240mm，砂浆减水率大于等于20％的聚羧酸减水剂。
如本文所用，“粉煤灰”是指从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，可资源化利用，如作为混凝土的掺合料等。本发明中优选使用F类Ⅰ级粉煤灰，相关技术要求可参见GB/T 1596《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》。
如本文所用，“微硅粉”也叫硅灰或称凝聚硅灰，是铁合金在冶炼硅铁和工业硅(金属硅)时，矿热电炉内产生出大量挥发性很强的SiO2和Si气体，气体排放后与空气迅速氧化冷凝沉淀而成。它是大工业冶炼中的副产物，整个过程需要用除尘环保设备进行回收，因为密度较小，还需要用加密设备进行加密。从粒度上来说，硅微粉由天然石英加工而成的，粒度比较大，有200目，300目，400目、500目、600目、800目、1000目、1250目、3000目、5000目、10000目等是一种粉状态。而微硅粉的细度小于1μm的占80％以上，平均粒径在0.1～0.3μm，是一种灰状态。微硅粉和硅灰粉拥有相互替代性。
如本文所用，“膨胀剂”是指一种可以通过理化反应引起体积膨胀的材料，其体积膨胀可被应用于材料生产、无声爆破等多个领域。较为常见的有混凝土膨胀剂、耐火材料膨胀剂，主要用于补偿材料硬化过程中的收缩，防止开裂。近年根据材料特性，也开发出静态爆破剂，主要通过材料带来的体积膨胀对结构造成破坏。本发明优选使用HH－102型塑性膨胀剂。
如本文所用，“矿粉”是指符合工程要求的石粉及其代用品的统称。是将矿石粉碎加工后的产物，是矿石加工冶炼等的第一步骤，也是最重要的步骤之一。矿粉的亲水系数是单位矿粉在同体积水(极性分子)中和同体积煤油(非极性分子)中的膨胀的体积之比值。本发明优选使用“S95级矿粉”，其技术指标详见GB/T 18046《用于水泥和混凝土中的粒化高炉矿渣粉》。
如本文所用，“触变润滑剂”是指经过特殊加工处理的，适用于矿物基(干粉料)系统和膏状系统的粉状流变添加剂。本发明优选使用硅酸镁铝触变润滑剂。
具体地，本发明提供的装配式钢筋连接用套筒高性能灌浆料，其原料组成包括水泥、水洗河砂、微硅粉、粉煤灰、矿粉、膨胀剂、聚羧酸减水剂粉剂以及硅酸镁铝触变润滑剂；以灌浆料的总重量计，其中原料配比按质量计为：
45％～49％水泥；
45％～50％水洗河砂或石英砂；
0.2％～4％微硅粉；
0.01％～0.03％膨胀剂；
0.25％～0.6％聚羧酸减水剂粉剂；
0.025％～0.2％硅酸镁铝触变润滑剂；
0.2％～4％粉煤灰；
0.2％～4％矿粉；和
0.025～0.1％(优选0.025～0.08％)消泡剂。
所述灌浆料水胶比在0.23～0.24之间时,本发明提供的灌浆料初始流动度≧300mm，30min≧300mm,60min≧260mm；抗折强度(MPa)为：1d≧8.5MPa；3d≧15MPa；28d≧18MPa；抗压强度(MPa)为：1d≧45MPa；3d≧80MPa；28d≧110MPa；氯离子含量/％≦0.03；泌水率/％0。
在本发明的一种实施方式中，使用的粉煤灰等级是Ι级，矿粉是S95级；水泥为强度等级52.5普通硅酸盐盐水泥或硅酸盐水泥。
在本发明的一种实施方式中，使用的水洗河砂或石英砂最大粒径为1.18mm，含泥量≦1％，泥块含量％0；所述水洗河砂或石英砂最大紧密密度(即骨料按规定颠实后单位体积的质量。详见JGJ 52《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》)为1820kg/m3。
在本发明的一种实施方式中，所述微硅粉采用原态灰，比表面积不低于25m2/g，优选25～28m2/g。
在本发明的另一种实施方式中，使用的微硅粉SiO2≧92％,平均粒径在0.1～0.3μm。发明人发现，掺入微硅粉对早期强度没有负面影响，提高灌浆料后期强度，还有灌浆料则不会泌水、不扒底、润滑性好，可以提升灌浆料流变性能。
本发明中加入的适量的外掺料(粉煤灰、矿粉和微硅粉)，还包括聚羧酸减水剂粉剂和触变润滑剂，都是有助于改善灌浆料性能。优选的触变润滑剂采用硅酸镁铝触变润滑剂987。触变润滑剂有助于延长可操作时间，提高施工润滑性，减少流动时的阻力，以便更容易泵送；也有助于减缓凝固时间和减少浆体沉降分层。
在本发明的一种实施方式中，所掺粉煤灰质量要求其性能指标符合GB/T1596的I级标准要求。细度(45um方孔筛筛余)，不大于/％12％，需水量比，不大于/％95％。
本发明提供的灌浆料掺入的粉煤灰能明显的改善和增强灌浆料的结构强度，提高匀质性和致密性，提高灌浆料的抗腐蚀能力，起到增强作用和堵塞灌浆料中的毛细组织，能起到良好的润滑作用。
在本发明的一种实施方式中，所掺矿粉质量要求其性能指标符合GB/T18046的S95级以上标准要求。
本发明提供的灌浆料掺入的矿粉对灌浆料有填充增密、增加流动性、增强与提高耐久性、降低早期水化热，延长凝结时间增加灌浆开放时间。
本发明提供的灌浆料使用时，加入占灌浆料质量11.5％～12.0％的拌合用水，水胶比在0.23～0.24。
本发明提供的灌浆料初始流动度≧300mm，30min≧300mm,60min≧260mm。
本发明提供的灌浆料抗折强度(MPa)为：1d≧8.5MPa；3d≧15MPa；28d≧18MPa。
本发明提供的灌浆料抗压强度(MPa)为：1d≧45MPa；3d≧80MPa；28d≧110MPa。
本发明提供的灌浆料氯离子含量/％≦0.03。
本发明提供的灌浆料泌水率/％0。
本发明提供的一种钢筋连接用套筒高性能灌浆料已经通过国家建筑工程质量监督检验中心型式检验各项性能指标完全符合JG/T 408～2013《钢筋连接用套筒灌浆料》标准要求。检测报告编号：BETC～CL2～2016～00998。
本发明提供的一种钢筋连接用套筒高性能灌浆料制作的GT12、GT 22半灌浆套筒连接件已经过能过国家建筑工程材料质量监督检验中心型式检验各项性能指标完全符合JGJ355～2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》标准要求。检测报告编号：LX666～170002。
本发明提到的上述特征，或实施例提到的特征可以任意组合。本案说明书所揭示的所有特征可与任何组合物形式并用，说明书中所揭示的各个特征，可以任何可提供相同、均等或相似目的的替代性特征取代。因此除有特别说明，所揭示的特征仅为均等或相似特征的一般性例子。
本发明的主要优点在于：
1、本发明提供的钢筋连接用套筒高性能灌浆料具有早强、超高强、施工性能好、可操作时间长、微膨胀等性能特点。
2、本发明使用水洗河砂可降低灌浆料的成本。
3、本发明利用外掺料粉煤灰及矿粉替代化学成分类缓凝剂，品质可控更好。
4、本发明提供的灌浆料中化学类添加剂品种及总量极少，灌浆料可靠性、稳定性更好，更加绿色环保，在环境方面，该灌浆料无毒、无害、对水质及周围环境无污染。
5、本发明提供的灌浆原材料无复配，其材料间相容性好，安全质量稳定性更好。
6、本发明提供的高性能灌浆料具有早强高强的性能特点，适合钢筋套筒连接，其抗压强度1d可达45MPa以上，3d强度不低于80MPa，28d强度不低于110MPa；初始流动度320mm以上，30min后流动度不低于300mm。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则所有的百分数、比率、比例、或份数按重量计。本发明中的重量体积百分比中的单位是本领域技术人员所熟知的，例如是指在100毫升的溶液中溶质的重量。除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
实施例中使用的原料为：
实施例1
利用配套的全自动干粉砂浆生产线按设定好的灌浆料生产配比进行自动生产、包装、仓储机械化流水线作业，保证产品的质量。
所述生产配比按重量比：水泥47.2785％，微硅粉1.2442％，塑性膨胀剂0.0184％，聚羧酸减水剂粉剂0.2986％，触变润滑剂0.0498％，粉煤灰0.4977％，矿粉0.7465，水洗河砂49.7668％(其中20～40目24.8834％,40～70目12.4417％，70～100目12.4417％)，消泡剂0.0995％，水胶比0.23。拌合时加入灌浆料干料质量11.5％的水。按GB/T2419《水泥胶砂流动度测试方法》、GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》、JG/T 408《钢筋连接用套筒灌浆料》、GB/T 8077《混凝土外加剂匀质性试验方法》、GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法》测试灌浆料的流动度、抗压强度、竖向膨胀率、氯离子含量、泌水率性能指标。
具体结果如下：流动度(mm)为：初始流动度：350mm，30min后流动度：330mm；抗压强度(MPa)为：1d：50.2MPa；3d：82.5MPa；28d：118.3MPa；3h竖向膨胀率:0.39,24h与3h差值竖向膨胀率:0.45，泌水率为0，氯离子含量0.01％，综合上述其性能指标，符合JG/T 408～2013表1中各规范要求。
实施例2
利用配套的全自动干粉砂浆生产线按设定好的灌浆料生产配比进行自动生产、包装、仓储机械化流水线作业，保证产品的质量。
所述生产配比按重量比：水泥47.7762％，矿粉0.2488％，微硅粉1.4930％，粉煤灰0.2488％，塑性膨胀剂0.0184％，聚羧酸减水剂粉剂0.2986％，触变润滑剂0.0498％，石英砂49.7668％(其中20～40目24.8834％,40～70目12.4417％，70～100目12.4417％),消泡剂0.0995％，水胶比0.23。拌合时加入灌浆料干料质量11.5％的水。按GB/T2419《水泥胶砂流动度测试方法》、GB/TI7671-1999《水泥胶砂强度检验方法》、JG/T 408《钢筋连接用套筒灌浆料》、GB/T 8077《混凝土外加剂匀质性试验方法》、GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法》测试灌浆料的流动度、抗压强度、竖向膨胀率、氯离子含量、泌水率性能指标。
具体结果如下：流动度(mm)为：初始流动度：350mm，30min后流动度：330mm；抗压强度(MPa)为：1d：49.8MPa；3d：83.5MPa；28d：115.5MPa；综合上述性能指标，符合JG/T 408～2013表1中各规范要求。
实施例3
所述生产配比按重量比：水泥48.4850％，矿粉0.2488％，微硅粉1.2759％，粉煤灰0.5104％，塑性膨胀剂0.0189％，聚羧酸减水剂粉剂0.3062％，触变润滑剂0.0510％，石英砂48.4849％(其中20～40目24.2425％,40～70目12.1212％，70～100目12.1212％),消泡剂0.1021％，水胶比0.24。拌合时加入灌浆料干料质量12.0％的水。按GB/T2419《水泥胶砂流动度测试方法》、GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》、JG/T 408《钢筋连接用套筒灌浆料》、GB/T 8077《混凝土外加剂匀质性试验方法》、GB/T50080《普通混凝土拌合物性能试验方法》测试灌浆料的流动度、抗压强度、竖向膨胀率、氯离子含量、泌水率性能指标。
具体结果如下：流动度(mm)为：初始流动度：360mm，30min后流动度：340mm；抗压强度(MPa)为：1d：47.8MPa；3d：81.5MPa；28d：117.4MPa；综合上述性能指标，符合JG/T 408～2013表1中各规范要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

Claims (10)

1.一种灌浆料，其特征在于，以灌浆料的总重量计，所述灌浆料中含有的原料包括：
2.如权利要求1所述的灌浆料，其特征在于，所述水泥为强度等级为52.5硅酸盐水泥。
3.如权利要求1所述的灌浆料，其特征在于，所述粉煤灰为F类Ⅰ级粉煤灰。
4.如权利要求1所述的灌浆料，其特征在于，所述膨胀剂为HH－102塑性膨胀剂。
5.如权利要求1所述的灌浆料，其特征在于，所述硅酸镁铝触变润滑剂为硅酸镁铝触变润滑剂987。
6.如权利要求1所述的灌浆料，其特征在于，所述水洗河砂或石英砂中20～40目占砂重量比22.5～25％,40～70目占砂重量比11.25～12.5％，70～100目占砂重量比11.25～12.5％。
7.如权利要求1所述的灌浆料，其特征在于，所述矿粉为S95级矿粉。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的灌浆料的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：将如权利要求1～7任一项所述的灌浆料中含有的原料按照用量混合，得到如权利要求1～7任一项所述的灌浆料。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合中加入的水量为干料的11.5％～12.0％。
10.一种如权利要求1～7任一项所述的灌浆料的用途，其特征在于，所述灌浆料用作装配式混凝土预制构件中钢筋连接用套筒灌浆料。
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