CN110540401B - 一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑材料技术领域，公开了一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，按重量百分比包括胶凝材料45～57％、骨料36～52％、稳定剂0.5～5％、有机覆膜剂0.25～0.75％、温度调节剂0.25～1.25％和功能外加剂0.35～0.65％；一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括步骤：步骤一：称取稳定剂、有机覆膜剂、温度调节剂和功能外加剂，混匀；步骤二：称取胶凝材料，在边搅拌的状态下加入混合物，混匀；步骤三：再边搅拌边加入骨料，混匀；步骤四：称取所述一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料与水拌合，边搅拌边向拌合水中加入一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，混合拌制均匀制得成品；解决了钢筋连接用套筒灌浆料在高温环境下使用时需采取降温措施且灌浆效果不理想的问题。

Description

一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑材料技术领域，具体为一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法。

背景技术

钢筋连接用套筒灌浆料作为钢筋与套筒的主要粘结材料，在越来越广泛应用的装配式混凝土建筑领域具有重要作用，其品质直接关系着钢筋与套筒的连接可靠性，甚至影响着建筑结构的安全性。

作为一种水泥基建筑材料，钢筋连接用套筒灌浆料在装配式混凝土建筑灌浆施工工程中深受环境温度的影响，为此，国家行业规范《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》(JGJ355-2015)明确提及：“灌浆施工时，环境温度应符合灌浆料产品使用说明书要求；当环境温度高于30℃时，应采取降低灌浆料拌合物温度的措施”，这样做，是由于环境温度过高时，会造成灌浆料拌合物流动度降低并加快凝结硬化，因此，现有的施工技术手段多是采用降低水温甚至加冰块搅拌等措施来降低灌浆料拌合物温度，从而改善高温环境下灌浆料拌合物的工作性能。

现有技术手段极大地增大了施工时的成本投入，同时也浪费了大量的人力，这些都严重制约了钢筋连接用套筒灌浆料的使用效果，且影响了高温环境下钢筋套筒连接处的连接质量。因此，研制一种高温环境下无需采取降温措施、能直接使用的钢筋连接用套筒灌浆料，且具有良好的工作性能、流动度经时损失小，对于高温环境下加快推进建筑工业化发展意义重大。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法，解决了钢筋连接用套筒灌浆料在高温环境下使用时需采取降温措施且灌浆效果不理想的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，由胶凝材料、骨料、稳定剂、有机覆膜剂、温度调节剂和功能外加剂组成，其中各材料按重量百分比计分别为胶凝材料45～57％、骨料36～52％、稳定剂0.5～5％、有机覆膜剂0.25～0.75％、温度调节剂0.25～1.25％和功能外加剂0.35～0.65％。

进一步，所述胶凝材料按重量百分比由80～92％水泥、3～15％矿渣粉、4～8％硬石膏组配而成。

进一步，所述水泥为强度等级高于42.5的硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥。

更进一步地，所述水泥强度等级为52.5，所述矿渣粉比表面积≥800m²/kg，28d活性指数≥105％；所述硬石膏比表面积≥300m²/kg。

进一步，所述骨料为水洗烘干河砂、石英砂、金刚砂、金属粉末中的至少一种，所述骨料的级配组成为粒径0.42～0.84mm骨料占比55～65％、粒径0.21～0.42mm骨料占比35～45％。

进一步，所述稳定剂为膨润土、沸石粉、偏高岭土中的至少一种，所述稳定剂的比表面积≥350m²/kg。

进一步，所述有机覆膜剂按重量百分比由15～40％纤维素醚、15～25％柠檬酸、3～8％生物多糖胶和40～65％硬脂酸钙组配而成；所述纤维素醚选用400粘度羟丙基甲基纤维素醚，生物多糖胶为文莱胶、黄原胶、定优胶中的至少一种。

进一步，所述温度调节剂按重量百分比由1～4％硝酸钠和/或硝酸钙、6～9％多元醇乙氧基化合物、7.5～11％多片层状石墨烯溶于80％无水乙醇中，超声分散混合15～20min后微波烘干至无水状态，于干燥器中自然冷却至室温，取出，于研钵中磨至比表面积≥350m²/kg，制得温度调节剂。

进一步，所述功能外加剂按重量百分比由75～85％聚羧酸高性能减水剂、3.5～10.5％塑性膨胀剂和10～15.5％聚醚改性有机硅消泡剂组配而成，其中，所述塑性膨胀剂为黄酰肼类化合物、偶氮化合物、动物蛋白发泡剂、硝酸取代物中的至少一种。

一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：称取稳定剂、有机覆膜剂、温度调节剂和功能外加剂，混匀；

步骤二：称取胶凝材料，在边搅拌的状态下加入步骤一中的混合物，混匀；

步骤三：再边搅拌边加入骨料，混匀；

步骤四：称取灌浆料重量百分比12～14％的拌合水，边搅拌边向拌合水中加入混合料，混合拌制均匀制得灌浆料成品。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、本发明提供的灌浆料，在40℃的高温环境下，无需采取辅助降温措施即可获得初始流动度≥330mm，30min流动度≥300mm的效果。施工前、施工过程中、施工后，均不需对原材料、灌浆机具、施工作业面进行降温处理，在高温环境下施工时能有效降低施工成本、提高施工效率，并保证灌浆密实度；

2、本发明提供的灌浆料，通过使用有机覆膜剂，在灌浆料拌合物表面能有效形成一层有机憎水膜，大幅减少了拌合物内部自由水分的散失，使自由水分在高温环境下保持较长时间存在于拌合物内部，延长了高温环境下拌合物的可工作时间；

3、本发明提供的灌浆料，通过使用特殊工艺制成的温度调节剂，能有效吸收高温环境下来自外界及灌浆料内部水化产生的热量，使灌浆料拌合物维持在平稳的温度下，减缓因温度过高导致的水化进程加快、水分散失、凝结硬化等负面问题，保证了高温环境下套筒灌浆料的工作性能。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的技术方案进一步详细说明。

实施例一：

一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按重量百分比称取稳定剂0.5％、有机覆膜剂0.25％、温度调节剂0.25％和功能外加剂0.35％，混匀；

其中，稳定剂为膨润土、沸石粉、偏高岭土中的至少一种，稳定剂的比表面积≥350m²/kg；

有机覆膜剂按重量百分比由15％纤维素醚、15％柠檬酸、8％生物多糖胶和62％硬脂酸钙组配而成；纤维素醚选用400粘度羟丙基甲基纤维素醚，生物多糖胶为文莱胶、黄原胶、定优胶中的至少一种；

温度调节剂按重量百分比由3％硝酸钠和/或硝酸钙、6％多元醇乙氧基化合物、11％多片层状石墨烯溶于80％无水乙醇中，超声分散混合15～20mi n后微波烘干至无水状态，于干燥器中自然冷却至室温，取出，于研钵中磨至比表面积≥350m²/kg制成；

功能外加剂按重量百分比由80％聚羧酸高性能减水剂、4.5％塑性膨胀剂和15.5％聚醚改性有机硅消泡剂组配而成，塑性膨胀剂为黄酰肼类化合物、偶氮化合物、动物蛋白发泡剂、硝酸取代物中的至少一种；

步骤二：按重量百分比称取胶凝材料47.5％，在边搅拌的状态下加入步骤一中的混合物，混匀；

其中，胶凝材料按重量百分比由85％水泥、10％矿渣粉、5％硬石膏组配而成；水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥，矿渣粉比表面积≥800m²/kg，28d活性指数≥105％；硬石膏比表面积≥300m²/kg；

步骤三：再边搅拌边加入按重量百分比称取的骨料51.15％，混匀；

其中，骨料为水洗烘干河砂、石英砂、金刚砂、金属粉末中的至少一种，骨料的级配组成为粒径0.42～0.84mm骨料占比65％、粒径0.21～0.42mm骨料占比35％；

步骤四：称取灌浆料重量百分比12％的拌合水，边搅拌边向拌合水中加入混合料，混合拌制均匀制得灌浆料成品。

实施例二：

一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按重量百分比称取稳定剂1.5％、有机覆膜剂0.45％、温度调节剂1.05％和功能外加剂0.45％，混匀；

其中，稳定剂为膨润土、沸石粉、偏高岭土中的至少一种，稳定剂的比表面积≥350m²/kg；

有机覆膜剂按重量百分比由25％纤维素醚、18％柠檬酸、4.5％生物多糖胶和52.5％硬脂酸钙组配而成；纤维素醚选用400粘度羟丙基甲基纤维素醚，生物多糖胶为文莱胶、黄原胶、定优胶中的至少一种；

温度调节剂按重量百分比由2.5％硝酸钠和/或硝酸钙、7.5％多元醇乙氧基化合物、10％多片层状石墨烯溶于80％无水乙醇中，超声分散混合15～20min后微波烘干至无水状态，于干燥器中自然冷却至室温，取出，于研钵中磨至比表面积≥350m²/kg制成；

功能外加剂按重量百分比由81％聚羧酸高性能减水剂、6.5％塑性膨胀剂和12.5％聚醚改性有机硅消泡剂组配而成，塑性膨胀剂为黄酰肼类化合物、偶氮化合物、动物蛋白发泡剂、硝酸取代物中的至少一种；

步骤二：按重量百分比称取胶凝材料52％，在边搅拌的状态下加入步骤一中的混合物，混匀；

其中，胶凝材料按重量百分比由85％水泥、7.5％矿渣粉、7.5％硬石膏组配而成；水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥，矿渣粉比表面积≥800m²/kg，28d活性指数≥105％；硬石膏比表面积≥300m²/kg；

步骤三：再边搅拌边加入按重量百分比称取的骨料44.55％，混匀；

其中，骨料为水洗烘干河砂、石英砂、金刚砂、金属粉末中的至少一种，骨料的级配组成为粒径0.42～0.84mm骨料占比63％、粒径0.21～0.42mm骨料占比37％；

步骤四：称取灌浆料重量百分比13％的拌合水，边搅拌边向拌合水中加入混合料，混合拌制均匀制得灌浆料成品。

实施例三：

一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按重量百分比称取稳定剂4％、有机覆膜剂0.75％、温度调节剂1.25％和功能外加剂0.65％，混匀；

其中，稳定剂为膨润土、沸石粉、偏高岭土中的至少一种，稳定剂的比表面积≥350m²/kg；

有机覆膜剂按重量百分比由27％纤维素醚、25％柠檬酸、3％生物多糖胶和45％硬脂酸钙组配而成；纤维素醚选用400粘度羟丙基甲基纤维素醚，生物多糖胶为文莱胶、黄原胶、定优胶中的至少一种；

温度调节剂按重量百分比由4％硝酸钠和/或硝酸钙、8.5％多元醇乙氧基化合物、7.5％多片层状石墨烯溶于80％无水乙醇中，超声分散混合15～20mi n后微波烘干至无水状态，于干燥器中自然冷却至室温，取出，于研钵中磨至比表面积≥350m²/kg制成；

功能外加剂按重量百分比由85％聚羧酸高性能减水剂、4％塑性膨胀剂和11％聚醚改性有机硅消泡剂组配而成，塑性膨胀剂为黄酰肼类化合物、偶氮化合物、动物蛋白发泡剂、硝酸取代物中的至少一种；

步骤二：按重量百分比称取胶凝材料57％，在边搅拌的状态下加入步骤一中的混合物，混匀；

其中，胶凝材料按重量百分比由90％水泥、5％矿渣粉、5％硬石膏组配而成；水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥，矿渣粉比表面积≥800m²/kg，28d活性指数≥105％；水泥中硬石膏比表面积≥300m²/kg；

步骤三：再边搅拌边加入按重量百分比称取的骨料36.35％，混匀；

其中，骨料为水洗烘干河砂、石英砂、金刚砂、金属粉末中的至少一种，骨料的级配组成为粒径0.42～0.84mm骨料占比57％、粒径0.21～0.42mm骨料占比43％；

步骤四：称取灌浆料重量百分比14％的拌合水，边搅拌边向拌合水中加入混合料，混合拌制均匀制得灌浆料成品。

比较例一：(此比较例中，无有机覆膜剂)

一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按重量百分比称取稳定剂1.5％、温度调节剂1.05％和功能外加剂0.45％，混匀；

其中，稳定剂为膨润土、沸石粉、偏高岭土中的至少一种，稳定剂的比表面积≥350m²/kg；

温度调节剂按重量百分比由2.5％硝酸钠和/或硝酸钙、7.5％多元醇乙氧基化合物、10％多片层状石墨烯溶于80％无水乙醇中，超声分散混合15～20min后微波烘干至无水状态，于干燥器中自然冷却至室温，取出，于研钵中磨至比表面积≥350m²/kg制成；

功能外加剂按重量百分比由81％聚羧酸高性能减水剂、6.5％塑性膨胀剂和12.5％聚醚改性有机硅消泡剂组配而成，塑性膨胀剂为黄酰肼类化合物、偶氮化合物、动物蛋白发泡剂、硝酸取代物中的至少一种；

步骤二：按重量百分比称取胶凝材料52％，在边搅拌的状态下加入步骤一中的混合物，混匀；

其中，胶凝材料按重量百分比由85％水泥、7.5％矿渣粉、7.5％硬石膏组配而成；水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥，矿渣粉比表面积≥800m²/kg，28d活性指数≥105％；硬石膏比表面积≥300m²/kg；

步骤三：再边搅拌边加入按重量百分比称取的骨料45％，混匀；

其中，骨料为水洗烘干河砂、石英砂、金刚砂、金属粉末中的至少一种，骨料的级配组成为粒径0.42～0.84mm骨料占比63％、粒径0.21～0.42mm骨料占比37％；

步骤四：称取灌浆料重量百分比13％的拌合水，边搅拌边向拌合水中加入混合料，混合拌制均匀制得灌浆料成品。

比较例二：(此比较例中，无温度调节剂)

一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一：按重量百分比称取稳定剂1.5％、有机覆膜剂0.45％和功能外加剂0.45％，混匀；

其中，稳定剂为膨润土、沸石粉、偏高岭土中的至少一种，稳定剂的比表面积≥350m²/kg；

有机覆膜剂按重量百分比由25％纤维素醚、18％柠檬酸、4.5％生物多糖胶和52.5％硬脂酸钙组配而成；纤维素醚选用400粘度羟丙基甲基纤维素醚，生物多糖胶为文莱胶、黄原胶、定优胶中的至少一种；

功能外加剂按重量百分比由81％聚羧酸高性能减水剂、6.5％塑性膨胀剂和12.5％聚醚改性有机硅消泡剂组配而成，塑性膨胀剂为黄酰肼类化合物、偶氮化合物、动物蛋白发泡剂、硝酸取代物中的至少一种；

步骤二：按重量百分比称取胶凝材料52％，在边搅拌的状态下加入步骤一中的混合物，混匀；

其中，胶凝材料按重量百分比由85％水泥、7.5％矿渣粉、7.5％硬石膏组配而成；水泥为强度等级为52.5的硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥，矿渣粉比表面积≥800m²/kg，28d活性指数≥105％；硬石膏比表面积≥300m²/kg；

步骤三：再边搅拌边加入按重量百分比称取的骨料45.6％，混匀；

其中，骨料为水洗烘干河砂、石英砂、金刚砂、金属粉末中的至少一种，骨料的级配组成为粒径0.42～0.84mm骨料占比63％、粒径0.21～0.42mm骨料占比37％；

步骤四：称取灌浆料重量百分比13％的拌合水，边搅拌边向拌合水中加入混合料，混合拌制均匀制得灌浆料成品。

对比例一：

此对比例为普通灌装浆料。

将实施例一、实施例二、实施例三、比较例一、比较例二、对比例一的灌浆料成品、拌合水、实验器具等置于40℃环境下恒温24h，按对应的水料比进行拌和，搅拌制得套筒灌浆料拌合物，测试其不同时间时的流动度，如下表所示：

从上表数据可知，相比较于现有技术，本发明实现了高温环境下无需采取降温措施即可实现工作性能良好、流动度损失小的效果。通过使用有机覆膜剂以及特殊工艺制成的温度调节剂，有效降低了拌合物内部自由水分的散失，并减缓因温度过高导致的水化进程加快，二者协同作用，延长了高温环境下拌合物的可工作时间，保证了高温环境下套筒灌浆料的工作性能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：由胶凝材料、骨料、稳定剂、有机覆膜剂、温度调节剂和功能外加剂组成，其中各材料按重量百分比计分别为胶凝材料45～57％、骨料36～52％、稳定剂0.5～5％、有机覆膜剂0.25～0.75％、温度调节剂0.25～1.25％和功能外加剂0.35～0.65％；所述有机覆膜剂按重量百分比由15～40％纤维素醚、15～25％柠檬酸、3～8％生物多糖胶和40～65％硬脂酸钙组配而成；所述纤维素醚选用400粘度羟丙基甲基纤维素醚，生物多糖胶为文莱胶、黄原胶、定优胶中的至少一种；所述温度调节剂按重量百分比由1～4％硝酸钠和/或硝酸钙、6～9％多元醇乙氧基化合物、7.5～11％多片层状石墨烯溶于80％无水乙醇中，超声分散混合15～20min后微波烘干至无水状态，于干燥器中自然冷却至室温，取出，于研钵中磨至比表面积≥350m²/kg，制得温度调节剂。

2.根据权利要求1所述的一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述胶凝材料按重量百分比由80～92％水泥、3～15％矿渣粉、4～8％硬石膏组配而成。

3.根据权利要求2所述的一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述水泥为强度等级高于42.5的硅酸盐水泥和/或普通硅酸盐水泥。

4.根据权利要求2或3所述的一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述水泥强度等级为52.5，所述矿渣粉比表面积≥800m2/kg，28d活性指数≥105％；所述硬石膏比表面积≥300m2/kg。

5.根据权利要求1所述的一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述骨料为水洗烘干河砂、石英砂、金刚砂、金属粉末中的至少一种，所述骨料的级配组成为粒径0.42～0.84mm骨料占比55～65％、粒径0.21～0.42mm骨料占比35～45％。

6.根据权利要求1所述的一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述稳定剂为膨润土、沸石粉、偏高岭土中的至少一种，所述稳定剂的比表面积≥350m2/kg。

7.根据权利要求1所述的一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述功能外加剂按重量百分比由75～85％聚羧酸高性能减水剂、3.5～10.5％塑性膨胀剂和10～15.5％聚醚改性有机硅消泡剂组配而成，其中，所述塑性膨胀剂为黄酰肼类化合物、偶氮化合物、动物蛋白发泡剂、硝酸取代物中的至少一种。

8.权利要求1～7中任一项权利要求所述的一种高温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：称取稳定剂、有机覆膜剂、温度调节剂和功能外加剂，混匀；

步骤二：称取胶凝材料，在边搅拌的状态下加入步骤一中的混合物，混匀；

步骤三：再边搅拌边加入骨料，混匀；

步骤四：称取灌浆料重量百分比12～14％的拌合水，边搅拌边向拌合水中加入混合料，

混合拌制均匀制得灌浆料成品。