CN109824320B - 装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，属于水泥基灌浆料技术领域，其技术方案要点是，包括按重量份计的如下组分：硅酸盐水泥40‑50份、建筑用砂55‑65份、减水剂6‑10份、早强剂3‑5份、膨胀剂3‑5份、减震颗粒1‑5份、膨润土1‑3份、混合醇1‑3份、水10‑18份。本发明的灌浆料具有流动性佳、抗压抗折强度好的特点，且在低温环境下仍能保持高强度，适于在低温环境施工。本发明还相应公开了一种上述装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料的制备方法，其工艺步骤简单、原材料成本低，适于推广应用。

Description

装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及水泥基灌浆料技术领域，更具体地说，它涉及一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料及其制备方法。

背景技术

预制装配式混凝土结构简称PC（Prefabricated Concrete），其工艺是以预制混凝土构件为主要构件，经装配、连接，结合部分现浇而形成的混凝土结构。预制装配式混凝土构件因其施工便利，质量稳定可靠，目前国内外都在积极探索其性能的改进并逐渐在推广使用，但预制构件连接的可靠性一直是影响预制结构质量的关键因素，怎样连接两个预制构件之间的钢筋，使之如同一体，成为了预制构件技术和产品推广的难点与重点。

由于预制构件中的钢筋已经固定在混凝土中，无法像常规钢筋那样自由转动，因此无法采用常用的连接器旋接方式加以连接。目前针对于预制构件中的钢筋连接，通常都是采用灌浆套筒连接工艺，而灌浆料作为灌浆套筒连接工艺中的粘结剂，是预制构件之间粘结连接部位连接质量好坏和可靠与否的关键所在，解决灌浆料的性能问题已然成为解决预制构件推广使用的重中之重。

目前，采用灌浆套筒连接工艺进行预制构件钢筋连接时所常用的灌浆料主要存在如下几个重大缺陷：

1、初始流动度不高，导致施工时间紧迫，施工的便捷性受到约束；

2、初始强度不足，无法满足预制结构快速施工的进度要求；

3、灌浆料性能受施工季节影响大，不具备较强的适应性；

4、灌浆套筒连接工艺中所使用的连接套筒内空间比较有限，要求定量的灌浆料必须提供足够的强度；

5、预制构件连接方向存在多样性，意味着连接部位受力方向也是多样性的，但传统灌浆料的强度性能更主要侧重于抗压强度，而抗折强度性能非常有限，使其难以满足多种情况下的预制构件连接要求；

6、连接套筒作为一种横向约束存在，传统灌浆料没有充分利用其对于强度的加强作用，甚至反而出现混凝土收缩等不利情况；

7、预制结构在性能检测时要进行低周往复循环实验来模拟地震时结构在往复振动中的受力特点和变形特点。

现有技术中不乏以解决上述问题对灌浆料改进的例子。如现有技术中申请公开号为CN104944869A的中国专利公开了一种预制装配式混凝土构件套筒连接用灌浆料，其硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、石膏、矿石粉、建筑用中砂、复合减水剂、调凝剂、纤维素醚配制而成。该灌浆料通过引入的无机减水剂以减少聚羧酸减水剂的掺量降低减水剂对后期强度、环保的影响，增加灌浆料的密实度，提高灌浆料的后期强度，但是配方中掺有石膏使得灌浆料固化后脆性较强，抗折性偏弱，难以满足多种情况下的预制构件连接要求；而申请公开号为CN106830817A的中国专利一种装配式混凝土结构预制楼板灌浆材料，其各组分按重量份数的含量为：水泥80-100份，细砂90-110份，复合膨胀剂5-8份，聚羧酸减水剂0.4-0.6份，消泡剂0.1-0.2份，硅藻泥40-55份、聚乙二醇2-4份、丙烯酸树脂2-4份、二甲基亚砜0.2-0.3份、单氟磷酸钠0.1-0.2份、二甲基乙醇胺0.1-0.2份、膨胀蛭石1-2份、托马琳0.8-1.2份、碳酸锶0.4-0.6份、氧化铕0.5-1.0份、氧化镝0.2-0.8份、甲基苯乙烯3-7份、六氟乙酰丙酮钙0.1-0.3份、硅酸镁锂1.5-3份、吩噻嗪0.1-0.2份、苯骈三氮唑0.1-0.2份、2-咪唑烷酮0.1-0.9份，其虽然具有较好的强度和流动性，但是其配方中含有碳酸锶、氧化铕、氧化镝、托马琳等非建筑用灌浆料领域常用、价格偏高的物质，极大增加了制备成本；其中氧化铕能与蒸汽一同挥发，有碱性，有毒，对眼睛、呼吸道、皮肤有刺激性，不适于推广应用。

因而，如何研发一种成本低廉、且具有良好的流动性、良好的抗压抗折性能的灌浆料是业内有待解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，其具有流动性佳、抗压抗折强度好的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，包括按重量份计的如下组分，

硅酸盐水泥 40-50份

建筑用砂 55-65份

减水剂 6-10份

早强剂 3-5份

膨胀剂 3-5份

减震颗粒 1-5份

膨润土 1-3份

混合醇 1-3份

水 10-18份。

通过采用上述技术方案，至少具有如下优点：1、以硅酸盐水泥和建筑用砂作为主要原料，使得灌浆料固化后能够获得足够的强度；2、减水剂的掺入极大降低了水含量，早强剂则提升了灌浆料灌注后的早期强度，膨胀剂的掺入使得灌浆料固化后填充密实、不留间隙，增加了套筒连接的钢筋之间的牢固度；3、减震颗粒均匀分布于灌浆料中，极大提升了灌浆料的抗压抗冲击能力，使得灌浆料固化后不易因冲击造成开裂或与套筒、钢筋分离；4、膨润土一方面可以起到润滑作用，另一方面可使得各组分均匀分散，提升了灌浆料分散稳定性；5、混合醇的掺入使得在水含量较低的前提下，灌浆料具有极佳的流动性和表面润湿性，灌注时能快速填满套筒且不与套筒壁之间留间隙 ；同时混合醇的掺入使得在制备、浇注灌浆料的过程中不易产生气泡；此外，混合醇还具有提升灌浆料抗冻性能的作用，且与减震颗粒配合使用效果更佳，极大提升了灌浆料的耐候性能；6、本发明灌浆料配方中不含有非常见、昂贵的原料，生产制备成本低，且制得的灌浆料流动性佳、可施工性好、抗压抗折强度高且具有极佳的耐候性能。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述早强剂为葡萄糖酸钠。

通过采用上述技术方案，聚羧酸减水剂具有掺量低、减水率高、延长灌浆料施工时间、大幅延长灌浆料早期和后期强度的作用；葡萄糖酸钠与聚羧酸减水剂具有协同作用，可以配合起到减水、增加早期强度的作用。

进一步地，所述膨胀剂为氧化钙膨胀剂。

通过采用上述技术方案，氧化钙膨胀剂水化产生膨胀结晶体，以此补偿灌浆料中水泥水化时产生的收缩，使得灌浆料固化无裂缝、填充紧密，增加了灌浆料的抗压抗折强度。

进一步地，所述减震颗粒为粒径≤1.5mm的POE塑料颗粒。

通过采用上述技术方案，POE塑料可以是乙烯-丁烯共聚物、乙烯-己烯共聚物或乙烯-辛烯共聚物，具有良好的韧性。POE塑料颗粒均布于灌浆料中，进一步提升了各组分之间的粘结牢度，可以作为减震节点起到分散灌浆料受到的冲击振动力的作用提升灌浆料的抗折性能。同时，选择球形度较好、粒径≤1.5mm的POE塑料颗粒易于随灌浆料流动，具有一定的润滑作用。

进一步地，所述POE塑料颗粒经由15wt%的纳米二氧化钛水分散液浸渍处理，所述POE塑料颗粒与纳米二氧化钛水分散液的质量比为1:20。

通过采用上述技术方案，经由纳米二氧化钛水分散液处理后的POE塑料颗粒表面亲水性增加，更容易在灌浆料中稳定均匀分散、与其他组分之间的粘结强度进一步提升，最终使得灌浆料的抗折强度进一步提升。

进一步地，所述混合醇含有至少一种一元醇和至少一种多元醇，所述一元醇选自C4-C7醇中的一种或多种，所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇或山梨醇中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，一元醇和多元醇混合使用可同时起到增加流动性、抑泡和促进灌浆料后期强度的作用。其中作为一元醇的丁醇、戊醇、己醇、庚醇均含有烃基和羟基，可以进一步提升减震颗粒的分散稳定性，并使得灌浆料具有良好的流动性；多元醇乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇和山梨醇具有良好的吸水性，能够吸附水分子，减少水泥水化产热造成的水分快速流失，水泥水化过程中水分子缓慢释放并参与水化反应，促进水泥水化的进行，进而使得灌浆料固化后具有较高的抗压强度。

进一步地，所述混合醇由正丁醇、丙二醇和木糖醇按质量比1:1:1的比例混合而成。

通过采用上述技术方案，灌浆料的流动性、抑泡性和固化后强度极佳。

进一步地，所述建筑用砂的包括按重量份计的如下组分，

20-40目细砂 150-180份

10-20目中砂 150-180份

6-10目粗砂 150-180份。

通过采用上述技术方案，使得灌浆料的流动性佳，易于灌注施工，固化后强度高，不易开裂。

本发明的另一目的在于提供一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料的制备方法，其具有工艺步骤简单、制得的灌浆料流动性佳、抗压抗折强度高的优势。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种上述任一项所述的装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料的制备方法，包括如下步骤，

步骤一、按照配比称取包含硅酸盐水泥、建筑用砂、减水剂、早强剂、膨胀剂、减震颗粒、膨润土、混合醇和水的原料；

步骤二、将减水剂、早强剂、混合醇和水加入搅拌设备搅拌混合均匀；

步骤三、继续加入硅酸盐水泥、建筑用砂、膨胀剂、减震颗粒和膨润土，搅拌混合均匀；

步骤四、出料得装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料。

通过采用上述技术方案，工艺步骤简单且无昂贵原料，降低了生产制备灌浆料的成本。同时，制得的灌浆料具有极佳的流动性、抑泡性，固化后能够获得较高的抗压抗折强度。

进一步地，所述混合醇含有至少一种一元醇和至少一种多元醇，所述一元醇选自C4-C7醇中的一种或多种，所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇或山梨醇中的一种或多种。

通过采用上述技术方案，一元醇和多元醇混合使用可同时起到增加流动性、抑泡和促进灌浆料后期强度的作用。其中一元醇丁醇、戊醇、己醇、庚醇均含有烃基和羟基，可以进一步提升减震颗粒的分散稳定性，并使得灌浆料具有良好的流动性；多元醇乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇和山梨醇具有良好的吸水性，能够吸附水分子，减少水泥水化产热造成的水分快速流失，水泥水化过程中水分子缓慢释放并参与水化反应，促进水泥水化的进行，进而使得灌浆料固化后具有较高的抗压强度。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、POE塑料颗粒均匀分布于灌浆料中，极大提升了灌浆料的抗压抗冲击能力，使得灌浆料固化后不易因冲击造成开裂或与套筒、钢筋分离；优选方案中，POE塑料颗粒还经由纳米二氧化钛水分散液浸渍处理，分散稳定性进一步提升；

2、混合醇的掺入使得在水含量较低的前提下，灌浆料具有极佳的流动性和表面润湿性，灌注时能快速填满套筒且不与套筒壁之间留间隙 ；同时混合醇的掺入使得在制备、浇注灌浆料的过程中不易产生气泡；此外，混合醇还具有提升灌浆料抗冻性能的作用，且与减震颗粒配合使用效果更佳，极大提升了灌浆料的耐候性能；

3、本发明灌浆料配方中不含有建筑领域不常见的昂贵原料，生产制备成本低，且制得的灌浆料流动性佳、可施工性好、抗压抗折强度高且具有极佳的耐候性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1-6：

实施例1-6均涉及一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，各实施例的原料组成如表1所示，

表1.

其中，除水外各组分均为市售商品原料。所用建筑用砂均由20-40目细砂、10-20目中砂和6-10目粗砂混配而成，具体配比如表2所示：

表2.

所用混合醇中含有至少一种C4-C7醇和至少一种多元醇。实施例1-6中的混合醇均为正丁醇和丙二醇按照质量比1:1的比例混合而成；实施例1-6所用的POE塑料的粒径均≤1.5mm，且实施例1-5的POE塑料颗粒未经处理，实施例6所用POE塑料颗粒经由纳米二氧化钛水分散液浸渍处理。具体处理工艺如下：

P1、称取未处理的POE塑料颗粒，过筛得粒径≤1.5mm的颗粒备用；

P2、将过筛后的POE塑料颗粒投入浓度15wt%的纳米二氧化钛水分散液中，控制POE塑料颗粒与纳米二氧化钛水分散液的质量比为1:20；

P3、超声分散15min后，静置，抽滤得经过处理的POE塑料颗粒备用。

灌浆料制备方法：

步骤一、按表1配比称取普通硅酸盐水泥、建筑用砂、聚羧酸减水剂、葡萄糖酸钠、氧化钙膨胀剂、POE塑料颗粒、钠基膨润土、混合醇（正丁醇和丙二醇的混合物）和水；

步骤二、将聚羧酸减水剂、葡萄糖酸钠、混合醇和水加入搅拌设备搅拌混合均匀；

步骤三、继续加入普通硅酸盐水泥、建筑用砂、氧化钙膨胀剂、POE塑料颗粒和钠基膨润土，搅拌混合均匀；

步骤四、出料即得装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料。

实施例7-8

实施例7-8均以实施例6为基础，与实施例6的区别仅在于：配方中钠基膨润土的掺量不同，实施例7中钠基膨润土的掺量为20㎏、实施例8中钠基膨润土的掺量为30㎏。

实施例9-10

实施例9-10均以实施例8为基础，与实施例8的区别仅在于：配方中混合醇的掺量不同，实施例9中混合醇的掺量为20㎏、实施例10中混合醇的掺量为30㎏。

实施例11-16

实施例11-16均以实施例10为基础，与实施例10的区别仅在于：所用的混合醇的组成不同，具体如表3所示，

表3.

对照例1：

一种灌浆料，其与实施例16的区别仅在于：配方中不含有POE塑料颗粒。

对照例2：

一种灌浆料，其与实施例16的区别仅在于：配方中不含有钠基膨润土。

对照例3：

一种灌浆料，其与实施例16的区别仅在于：配方中不含有丁醇。

对照例4：

一种灌浆料，其与实施例16的区别仅在于：配方中不含有丙二醇和木糖醇。

性能测试：

分别测试实施例1-16、对照例1-4的灌浆料的流动度、抗压强度（常温、低温）、抗折强度、泌水率和膨胀率，测试方法参照GB/T50448-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》、GB/T17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行。测试结果如表4所示，

表4.

由上表试验数据可知：本发明的灌浆料在流动性、抗压抗折强度、耐低温方面具有较佳的性能。且通过与对照例的试验数据对比可知，本发明的灌浆料的配方配比合理，POE塑料颗粒的掺入极大增加了灌浆料的抗折强度和耐寒性，且掺加经由纳米二氧化钛水分散液浸渍处理的POE塑料颗粒效果更佳；掺加含有至少一种一元醇和至少一种多元醇的混合醇对于灌浆料流动性的提升效果显著，且具有良好的抑泡效果，相应地也使得灌浆料的强度有小幅度提升，其中以实施例16效果最佳。同时，数据表明POE塑料颗粒、混合醇和膨润土配合使用效果更佳，三者同时掺入相较于单独使用在抗压抗折强度、流动性和耐低温性方面都具有更好地提升效果。

上述具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，其特征在于：包括按重量份计的如下组分，

硅酸盐水泥 40-50份

建筑用砂 55-65份

减水剂 6-10份

早强剂 3-5份

膨胀剂 3-5份

减震颗粒 1-5份

膨润土 1-3份

混合醇 1-3份

水 10-18份；

所述减震颗粒为粒径≤1.5mm的POE塑料颗粒；

所述POE塑料颗粒经由15wt%的纳米二氧化钛水分散液浸渍处理，所述POE塑料颗粒与纳米二氧化钛水分散液的质量比为1:20。

2.根据权利要求1所述的一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述早强剂为葡萄糖酸钠。

3.根据权利要求1所述的一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，其特征在于：所述膨胀剂为氧化钙膨胀剂。

4.根据权利要求1所述的一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，其特征在于：所述混合醇含有至少一种一元醇和至少一种多元醇，所述一元醇选自C4-C7醇中的一种或多种，所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇或山梨醇中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，其特征在于：所述混合醇由正丁醇、丙二醇和木糖醇按质量比1:1:1的比例混合而成。

6.根据权利要求1所述的一种装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料，其特征在于：所述建筑用砂的包括按重量份计的如下组分，

20-40目细砂 150-180份

10-20目中砂 150-180份

6-10目粗砂 150-180份。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，步骤一、按照配比称取包含硅酸盐水泥、建筑用砂、减水剂、早强剂、膨胀剂、减震颗粒、膨润土、混合醇和水的原料；

步骤二、将减水剂、早强剂、混合醇和水加入搅拌设备搅拌混合均匀；

步骤三、继续加入硅酸盐水泥、建筑用砂、膨胀剂、减震颗粒和膨润土，搅拌混合均匀；

步骤四、出料得装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料。

8.根据权利要求7所述的装配式建筑预制混凝土构件套筒连接用灌浆料的制备方法，其特征在于：所述混合醇含有至少一种一元醇和至少一种多元醇，所述一元醇选自C4-C7醇中的一种或多种，所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、丙三醇、木糖醇或山梨醇中的一种或多种。