CN110128088A - 一种高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其主要包括：复合胶凝材料、细骨料、工作性能改性组分、孔隙结构调节剂、早强剂和水，本发明制备的套筒灌浆材料初始流动度高达340‑360mm，无经时损失，甚至半小时流动度比初始还高，可以达到360‑380mm，不泌水不沉底，施工性能极其优异，克服了现有套筒灌浆材料流动度损失大，可操作时间短，灌浆不密实等缺点，且强度、竖向膨胀率等指标远高于同类灌浆材料。

Description

一种高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，尤其涉及一种高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料。
背景技术
目前，装配式混凝土结构广泛采用钢筋套筒灌浆连接技术，套筒灌浆料作为粘结材料，使套筒、被连接钢筋能有效地结合在一起共同工作。
在钢筋连接用套筒灌浆料的工程应用中，灌浆料的流动度是影响施工质量和进度的重要指标，灌浆料的初始流动度不足或者半小时流动度损失过大都会导致灌浆不充盈、不密实，需要补灌或返工，从而在一定程度上对工程质量与进度带来不良影响。
现有技术生产的灌浆料大多存在经时损失，流动度优势不好，且用料多，生产工艺复杂，在满足强度，竖向膨胀率的前提下，套筒灌浆料不离析不泌水时，流动度越大越好，既可保证施工质量，又可加快灌浆施工的工作进度，因此进一步提高灌浆料的流动度极具现实意义。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种解决套筒灌浆材料流动度的经时损失，保证施工质量，加快灌浆施工进度的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，包括如下质量份数的组分：
在以上技术方案的基础上，优选的，包括如下质量份数的组分：
通过以上技术方案，功能型组分赋予灌浆材料极其优异的流动性，初始流动度高，半小时流动度无损失，甚至比初始的流动度更高，浆体不泌水，不分层；孔隙结构调节剂让灌浆材料早期具备一定的微膨胀能力，有效改善了浆体硬化后的孔隙结构，消除搅拌和灌浆过程中形成的大气泡，转化分布均匀的小气泡，有效提高了灌浆材料的抗压强度，复合胶凝材料解决了单一品种水泥早期强度不足后期收缩，或者后期强度倒缩的问题，赋予灌浆材料优异的早期强度和后期强度，改善了体积稳定性。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述复合凝胶材料包括52.5级普通硅酸盐水泥和42.5级快硬硫铝酸盐水泥，所述52.5级普通硅酸盐水泥和42.5级快硬硫铝酸盐水泥的质量比为(43-50)∶(2-5)。
普通硅酸盐水泥的水化速率较慢，无法满足套筒灌浆材料对早期强度的要求，同时，硫铝酸盐水泥灌浆材料流动度损失较大，后期强度会倒缩，两者复配可以解决上述问题。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述功能型组分包括聚羧酸减水剂、缓凝剂、增稠剂、螯合剂、硅藻土和硅灰，所述聚羧酸减水剂、缓凝剂、增稠剂、螯合剂、硅藻土和硅灰的质量比为(0.28-0.4)∶(0.01-0.03)∶(0.01-0.02)∶(0.005∶0.01)∶(20-50)∶(20-50)。
更进一步优选的，所述聚羧酸减水剂为缓释型聚羧酸减水剂，所述缓凝剂为硼酸、酒石酸中的一种或两种的混合物，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为400，所述螯合剂为硅烷偶联剂，优选KH550所述硅灰为加密硅灰，平均粒径为0.1-0.3μm，容重为0.6-0.7g/cm3，比表面积为20-28g/m2，所述硅藻土为精选硅藻土，SiO2含量≥90％，比表面积为50-70g/m2，孔体积为0.7-09g/cm3。
采用上述技术方案，缓释型减水剂和缓凝剂改善初始流动度的同时，改善了流动度的经时损失，增稠剂与硅灰增加了浆体的粘稠度，可有效的防止浆体泌水离析，同时硅灰的体积效应和火山灰活性可提高灌浆料的后期强度，硅藻土作为载体材料，在硅烷偶联剂的螯合作用下，吸附减水剂、缓凝剂和增稠剂，缓慢释放，从而消除了流动度的经时损失，同时硅藻土的微孔结构与表面大量的硅羟基使其具有良好的吸附性，其悬浮在浆体中可进一步缓解浆体的泌水离析。
功能型组分的制备方法包括，将硅烷偶联剂与硅藻土分散在环己烷中形成悬浊液，然后加入缓释型聚羧酸减水剂、缓凝剂和增稠剂，超声震荡，分散均匀，然后固液分离，干燥分离出来的固体，最后将干燥的固体与硅灰混合均与即可。
硅藻土因多孔结构具有优良的吸附性与较大的吸附容量，同时其表面大量的硅羟基使其具备良好的静电吸力，在硅烷偶联剂的螯合作用下，减水剂、缓凝剂和增稠剂通过超声震荡，可均匀、稳定地吸附在硅藻土表面，从而达到缓释的效果。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述孔隙结构调节剂包括发泡剂和消泡剂，所述发泡剂和消泡剂的质量比为(0.5-1)∶1。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述消泡剂为有机硅类粉末消泡剂。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述消泡剂为有机硅类粉末消泡剂。
采用以上技术方案，发泡剂偶氮二甲酰胺在水泥浆体的碱性环境下分解，释放出N2，在水泥浆体硬化过程中在其内部形成微孔，产生微膨胀，有机硅消泡剂可以消除浆体在搅拌及灌浆过程中引入的大气泡，将其转化成无害的微小气泡，两者复合使用，一方面提供了灌浆材料早起所需的竖向膨胀率，另一方面有效的改善了浆体硬化后的孔隙结构，提高抗压强度及其他力学性能。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述早强剂为锂盐早强剂。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述早强剂为硫酸锂、碳酸锂和氢氧化锂中的一种。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述细骨料为20-40目，40-80目，80-120目的砂按照质量比为(35-55)∶(20-40)∶(15-30)级配而成。
在以上技术方案的基础上，优选的，所述细骨料为石英砂，细骨料为20-40目，40-80目，80-120目的石英砂按质量比为(40-45)∶(25-35)∶(20-30)级配而成。
采用以上技术方案，利用粗砂良好的力学性能与细砂良好的流动性和和易性，使砂浆获得更好的综合性能。
在以上技术方案的基础上，优选的，本发明中的灌浆材料在使用前搅拌混合均匀，再加入重量比为12％的水，搅拌均匀，静置2-3min，即可施工。
本发明的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料相对于现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明掺入功能型组分，其中缓释型减水剂和缓凝剂改善初始流动度的同时，改善了流动度的经时损失；增稠剂与硅灰增加了浆体的粘稠度，有效的防止浆体泌水离析，同时硅灰的体积效应和火山灰活性可提高灌浆料的后期强度，灌浆料初始流动度高，半小时流动度无损失，不离析泌水，后期强度高；
(2)硅藻土作为载体材料，吸附减水剂、缓凝剂及增稠剂，缓慢释放，进一步改善流动度的经时损失，半小时流动度比初始更高，同时硅藻土良好的吸附性，进一步缓解浆体的泌水离析；
(3)孔隙结构调节剂，有效的改善浆体硬化后的孔隙结构，提高灌浆料的抗压强度。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
以下实施例中使用的52.5级普通硅酸盐水泥由黄石华新水泥有限公司提供；
42.5级快硬硫铝酸盐水泥由郑州盾泥建材有限公司提供；
聚羧酸减水剂由苏州弗克新型建材有限公司提供，型号为FOX Cerago-900；
硅藻土由宁波鼎创新材料有限公司提供；
硅灰由武汉新必达有限公司提供。
实施例1
一种高流动度钢筋套筒连接用灌浆料由以下材料组成：
其中，复合胶凝材料的复配比例为：52.5级普通硅酸盐水泥380g，42.5级硫铝酸盐水泥20g。
细骨料的复配比例为：20-40目石英砂250g，40-80目石英砂200g，80-120目石英砂150g。
功能型组分的复配比例为：聚羧酸减水剂1.54g，硼酸0.05g，羟丙基甲基纤维素醚0.05g，硅藻土109.6g，硅灰109.6g。
功能性组分的制备方法如下：将109.6g硅藻土加入到100g环己烷中分散均匀，形成悬浮液，加入0.025g的硅烷偶联剂KH550继续分散5分钟，然后加入1.54g聚羧酸减水剂、0.05g硼酸、0.05g羟丙基甲基纤维素醚，在500W功率超声波下高速震荡20min，抽滤，干燥，然后将干燥物与109.6g硅灰混合均匀。
其中，孔隙结构调节剂的复配比例为：偶氮二甲酰胺0.28g和0.22g明凌P803。
将上述材料混合均匀，再加入重量比为125g的水，搅拌均匀，静置2分钟得到灌浆材料。
实施例2
一种高流动度钢筋套筒连接用灌浆料由以下材料组成：
其中，复合胶凝材料的复配比例为：52.5级普通硅酸盐水泥430g，42.5级硫铝酸盐水泥20g。
细骨料的复配比例为：20-40目石英砂350g，40-80目石英砂100g，80-120目石英砂100g。
功能型组分的复配比例为：聚羧酸减水剂9.45g，硼酸0.07g，羟丙基甲基纤维素醚0.05g，硅藻土274g，硅灰274g。
功能性组分的制备方法如下：将274g硅藻土加入到100g环己烷中分散均匀，形成悬浮液，加入0.03g的硅烷偶联剂KH550继续分散6分钟，然后加入9.45g聚羧酸减水剂、0.07g硼酸、0.05g羟丙基甲基纤维素醚，在500W功率超声波下高速震荡20min，抽滤，干燥，然后将干燥物与274g硅灰混合均匀。
其中，孔隙结构调节剂的复配比例为：偶氮二甲酰胺0.29g和0.41g明凌P803。
将上述材料混合均匀，再加入重量比为125.7g的水，搅拌均匀，静置2分钟得到灌浆材料。
实施例3
一种高流动度钢筋套筒连接用灌浆料由以下材料组成：
其中，复合胶凝材料的复配比例为：52.5级普通硅酸盐水泥450g，42.5级硫铝酸盐水泥50g。
细骨料的复配比例为：20-40目石英砂150g，40-80目石英砂200g，80-120目石英砂150g。
功能性组分的复配比例为：聚羧酸减水剂2.50g，硼酸0.13g，羟丙基甲基纤维素醚0.07g，硅藻土164.4g，硅灰164.4g。
功能性组分的制备方法如下：将164.4g硅藻土加入到100g环己烷中分散均匀，形成悬浮液，加入0.035g的硅烷偶联剂KH550继续分散7分钟，然后加入2.50g聚羧酸减水剂、0.13g酒石酸、0.07g羟丙基甲基纤维素醚，在500W功率超声波下高速震荡20min，抽滤，干燥，然后将干燥物与164.4g硅灰混合均匀。
其中，孔隙结构调节剂的复配比例为：偶氮二甲酰胺0.6g和0.9g明凌P 803。
将上述材料混合均匀，再加入重量比为128.9g的水，搅拌均匀，静置3分钟得到灌浆材料。
实施例4
一种高流动度钢筋套筒连接用灌浆料由以下材料组成：
其中，复合胶凝材料的复配比例为：52.5级普通硅酸盐水泥500g，42.5级硫铝酸盐水泥50g。
细骨料的复配比例为：20-40目石英砂150g，40-80目石英砂150g，80-120目石英砂150g。
功能性组分的复配比例为：聚羧酸减水剂16.61g，硼酸0.17g，羟丙基甲基纤维素醚0.17g，硅藻土219.2g，硅灰219.2g。
功能性组分的制备方法如下：将219.2g硅藻土加入到100g环已烷中分散均匀，形成悬浮液，加入0.04g的硅烷偶联剂KH550继续分散8分钟，然后加入16.61g聚羧酸减水剂、0.17g酒石酸、0.17g羟丙基甲基纤维素醚，在500W功率超声波下高速震荡20min，抽滤，干燥，然后将干燥物与219.2g硅灰混合均匀。
其中，孔隙结构调节剂的复配比例为：偶氮二甲酰胺1g和1g明凌P 803。
将上述材料混合均匀，再加入重量比为132.8g的水，搅拌均匀，静置2分钟得到灌浆材料。
实施例5
一种高流动度钢筋套筒连接用灌浆料由以下材料组成：
其中，复合胶凝材料的复配比例为：52.5级普通硅酸盐水泥440g，42.5级硫铝酸盐水泥30g。
细骨料的复配比例为：20-40目石英砂250g，40-80目石英砂180g，80-120目石英砂100g。
功能性组分的复配比例为：聚羧酸减水剂3.5g，硼酸0.2g，羟丙基甲基纤维素醚0.2g，硅藻土191.8g，硅灰191.8g。
功能性组分的制备方法如下：将191.8g硅藻土加入到100g环己烷中分散均匀，形成悬浮液，加入0.05g的硅烷偶联剂KH550继续分散10分钟，然后加入3.5g聚羧酸减水剂、0.1g硼酸、0.1g酒石酸、0.2g羟丙基甲基纤维素醚，在500W功率超声波下高速震荡20min，抽滤，干燥，然后将干燥物与191.8g硅灰混合均匀。
其中，孔隙结构调节剂的复配比例为：偶氮二甲酰胺0.35g和0.65g明凌P803。
将上述材料混合均匀，再加入重量比为126.8g的水，搅拌均匀，静置3分钟得到灌浆材料。
对比例
采用市售福特套筒灌浆料1000g，用水量为140g。
将实施例1-5和对比例应用于钢筋套筒连接，并将获得的钢筋套筒进行性能对比，实验结果如下：
由上表中数据对比可知，相比对比例制备的钢筋套筒连接用灌浆材料，实施例1-5所制备的钢筋套筒连接用灌浆料具有更好的流动度和流动度保持能力，30min流动度比初始更高；实施例1-5所制备的钢筋套筒连接用灌浆料3h竖向膨胀率更高，而24h与3h竖向膨胀率的差值交底，但均满足规范要求，实施例1-5所制备的钢筋套筒连接用灌浆料与对比制备的钢筋套筒连接用灌浆料的抗压强度基本接近，均满足规范要求。
由此可见，本发明所提供的一种高流动度钢筋套筒连接用灌浆料流动性更好，特别是30min流动度更优。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，包括如下质量份数的组分：
2.如权利要求1所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，包括如下质量份数的组分：
3.如权利要求1所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述功能型组分包括聚羧酸减水剂、缓凝剂、增稠剂、螯合剂、硅藻土和硅灰，所述聚羧酸减水剂、缓凝剂、增稠剂、螯合剂、硅藻土和硅灰的质量比为(0.28-0.4)∶(0.01-0.03)∶(0.01-0.02)∶(0.005-0.01)∶(20-50)∶(20-50)。
4.如权利要求3所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述缓凝剂为硼酸、酒石酸中的一种或两种的混合物，所述螯合剂为硅烷偶联剂。
5.如权利要求3所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素醚，所述羟丙基甲基纤维素醚的粘度为400。
6.如权利要求1所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述复合凝胶材料包括52.5级普通硅酸盐水泥和42.5级快硬硫铝酸盐水泥，所述52.5级普通硅酸盐水泥和42.5级快硬硫铝酸盐水泥的质量比为(43-50)∶(2-5)。
7.如权利要求1所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述孔隙结构调节剂包括发泡剂和消泡剂，所述发泡剂和消泡剂的质量比为(0.5-1)∶1。
8.如权利要求7所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述发泡剂为偶氮二甲酰胺，所述消泡剂为有机硅类粉末消泡剂。
9.如权利要求1所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述早强剂为锂盐早强剂。
10.如权利要求1所述的高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于，所述细骨料为20-40目，40-80目，80-120目的砂按照质量比为(35-55)∶(20-40)∶(15-30)级配而成。
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