CN110950616B - 一种低温钢筋套筒连接用灌浆料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种低温钢筋套筒连接用灌浆料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种低温钢筋套筒连接用灌浆料及其制备方法和应用。本发明提供了一种低温钢筋套筒连接用灌浆料，以质量份数计，包括以下组分：凝胶材料100份；骨料100份；矿物掺合料22～25份；减水剂0.5～0.8份；消泡剂0.08～0.12份；早强剂0.05～0.08份；缓凝剂0.02～0.04份；塑性膨胀剂0.03～0.05份；防冻剂0.05～0.15份。实验结果表明，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料适用‑5～10℃的施工环境，流动性达330mm；施工固化后抗压强度达96.5MPa；3h竖向膨胀率达到0.08％，具有良好的强度和膨胀率。

Description

一种低温钢筋套筒连接用灌浆料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种低温钢筋套筒连接用灌浆料及其制备方法和应用。
背景技术
钢筋套筒连接用灌浆料是以高强度材料为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成，在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用。装配式混凝土预制构件采用钢筋套筒灌浆方式进行节点连接时，钢筋套筒连接用灌浆料的早期强度和膨胀率等，从根本上影响着施工质量和工期。
与混凝土工程相比，灌浆料在套筒中厚度不足10mm，体积不足0.2L，冬期施工情况下靠自身水化热保证较高的养护温度基本不可能，对于一些必须在低温条件下进行的建筑施工，就必须对套筒进行保温加热处理。然而采用蓄热保温或者外部热源加热法提高灌浆料养护温度存在很多困难，能耗高；此外，低温条件下灌浆料又普遍具有强度、流动性和耐久性不足的缺点，无法满足低环境温度条件下，复杂的建筑施工的需求。
所以，寻求一种高强度、高流动性、高耐久性的低温型灌浆料，来满足装配式建筑冬季施工的要求，提高施工质量和施工效率，具有重要的产业意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低温钢筋套筒连接用灌浆料，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料在低温条件下具有较高的流动性，固化后具有较高的强度和优良的耐久性；本发明还提供了一种低温钢筋套筒连接用灌浆料的制备方法和应用。
为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种低温钢筋套筒连接用灌浆料，以质量份数计，包括以下组分：
凝胶材料100份；
骨料100份；
矿物掺合料22～25份；
减水剂0.5～0.8份；
消泡剂0.08～0.12份；
早强剂0.05～0.08份；
缓凝剂0.02～0.04份；
塑性膨胀剂0.03～0.05份；
防冻剂0.05～0.15份。
优选的，所述凝胶材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高贝利特水泥；所述硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高贝利特水泥的质量比为1：1：1。
优选的，所述骨料包括河沙；所述河沙包括粗河沙和细河沙；所述粗河沙的粒径为20～40目；所述细河沙的粒径大于40目小于等于70目；所述粗河沙和细河沙的质量比为3：(1～1.2)。
优选的，所述矿物掺合料包括一级粉煤灰和玻璃微珠；所述玻璃微珠的粒径为10～250μm，壁厚为1～2μm；所述一级粉煤灰和玻璃微珠的质量比为1：(1～1.2)。
优选的，所述减水剂包括聚羧酸减水剂；所述消泡剂包括聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述早强剂包括甲酸钙；所述防冻剂包括硝酸钠。
优选的，所述缓凝剂包括葡萄糖酸钠和柠檬酸钠；所述葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的质量比为(0.15～0.25)：(0.05～0.15)。
优选的，所述塑性膨胀剂包括HLC-PE。
本发明还提供了上述技术方案所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
将凝胶材料、骨料、矿物掺合料、减水剂、消泡剂、早强剂、缓凝剂、塑性膨胀剂和防冻剂混合，得到所述低温钢筋套筒连接用灌浆料。
本发明还提供了上述技术方案所述低温钢筋套筒连接用灌浆料或上述技术方案所述制备方法制备的低温钢筋套筒连接用灌浆料在建筑领域中的应用。
优选的，所述应用包括以下步骤：
将所述低温钢筋套筒连接用灌浆料与水混合，得到低温钢筋套筒连接用灌浆浆料；
将所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料进行低温钢筋套筒连接节点灌浆施工；
所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料的水料比为0.12～0.13；
所述混合与施工的温度独立地为-5～10℃。
本发明提供了一种低温钢筋套筒连接用灌浆料，以质量份数计，包括以下组分：凝胶材料100份；骨料100份；矿物掺合料22～25份；减水剂0.5～0.8份；消泡剂0.08～0.12份；早强剂0.05～0.08份；缓凝剂0.02～0.04份；塑性膨胀剂0.03～0.05份；防冻剂0.05～0.15份。
在本发明中，所述凝胶材料为低温钢筋套筒连接用灌浆料的基料，并且有利于保证所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的强度；所述缓凝剂有利于延缓所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的凝固时间，进而延长施工可操作时间；所述塑性膨胀剂低温下可产生气体，有利于保证浆体的低温膨胀效果；多种试剂复合，协同提高所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的低温性能。
实验结果表明，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料适用低温-5～10℃的施工环境，流动性为325～330mm，流动性佳；施工固化后抗压强度达到95.8～96.5MPa；3h竖向膨胀率达到0.08％，24h与3h竖向膨胀率差值为0.03％，具有良好的强度和膨胀率，施工效果优良。
具体实施方式
本发明提供了一种低温钢筋套筒连接用灌浆料，以质量份数计，包括以下组分：
凝胶材料100份；
骨料100份；
矿物掺合料22～25份；
减水剂0.5～0.8份；
消泡剂0.08～0.12份；
早强剂0.05～0.08份；
缓凝剂0.02～0.04份；
塑性膨胀剂0.03～0.05份；
防冻剂0.05～0.15份。
在本发明中，若无特殊说明，所述各组分采用本领域技术人员熟知的市售商品。
以质量份计，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括凝胶材料100份。在本发明中，所述凝胶材料优选包括硅酸盐水泥(PI)、硫铝酸盐水泥(SAC)和高贝利特水泥(HBSAC)。在本发明中，所述硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高贝利特水泥的质量比优选为1：1：1。在本发明中，所述硅酸盐水泥优选为52.5级硅酸盐水泥。在本发明的实施例中，所述凝胶材料的化学成分如表1所示：
表1凝胶材料的化学成分(wt.％，余量为杂质)
CaO SiO<sub>2</sub> AI<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> SO<sub>3</sub> MgO K<sub>2</sub>O TIO<sub>2</sub> Na<sub>2</sub>O
PI 59.79 22.43 4.46 3.94 3.8 3.68 0.99 0.42 0.16
SAC 50.03 6.58 23.76 2.16 14.73 1.05 0.28 0.97 0.08
HBSAC 48.03 17.26 14.54 0.92 13.35 3.97 0.43 0.75 0.16
在本发明中，所述凝胶材料为所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的基料，并且有利于保证所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的强度，其中，硫铝酸盐水泥和高贝利特水泥保证了所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的早期强度，硅酸盐水泥保证了所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的终强。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括骨料100份。在本发明中，所述骨料优选包括河沙。在本发明中，所述河沙优选包括粗河沙和细河沙；所述粗河沙的粒径优选为20～40目；所述细河沙的粒径优选大于40目小于等于70目。在本发明中，所述粗河沙和细河沙的质量比优选为3：(1～1.2)，更优选为3：(1～1.1)。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括矿物掺合料22～25份，优选为23～24份。在本发明中，所述矿物掺合料优选包括一级粉煤灰和玻璃微珠。在本发明中，所述玻璃微珠的粒径优选为10～250μm，更优选为30～200μm；壁厚优选为1～2μm，更优选为1.2～1.8μm。在本发明中，所述一级粉煤灰和玻璃微珠的质量比优选为1：(1～1.2)，更优选为1：(1.05～1.15)。在本发明中，所述矿物掺合料可以大幅度增加低温钢筋套筒连接用灌浆料的流动度，并且掺合料粒径较小，可以有效增加灌浆料所形成的浆体的密实程度，增加灌浆料最终的强度。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括减水剂0.5～0.8份，优选为0.6～0.7份。在本发明中，所述减水剂优选包括聚羧酸减水剂。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括消泡剂0.08～0.12份，优选为0.09～0.11份。在本发明中，所述消泡剂优选包括聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括早强剂0.05～0.08份，优选为0.06～0.07份。在本发明中，所述早强剂优选包括甲酸钙。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括缓凝剂0.02～0.04份，优选为0.025～0.035份。在本发明中，所述缓凝剂优选包括葡萄糖酸钠和柠檬酸钠。在本发明中，所述葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的质量比优选为(0.15～0.25)：(0.05～0.15)，更优选为(0.18～0.22)：(0.08～0.12)。在本发明中，所述缓凝剂针对凝胶材料，有利于延缓所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的凝固时间，进而延长施工可操作时间，其中，葡萄糖酸钠有利于延缓硅酸盐水泥在不同温度下的可操作时间，使其大于30min，柠檬酸钠有利于延缓高贝利特水泥在不同温度下的可操作时间，使其大于30min。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括塑性膨胀剂0.03～0.05份，优选为0.035～0.045份。在本发明中，所述塑性膨胀剂优选包括HLC-PE。在本发明中，所述塑性膨胀剂低温下可产生气体，提高所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的含气量，使所述低温钢筋套筒连接用灌浆料硬化后的累积孔体积增加明显，有利于保证低温钢筋套筒连接用灌浆料形成的灌浆浆料的低温膨胀效果。
以所述凝胶材料的质量份为基准，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料包括防冻剂0.05～0.15份，优选为0.08～0.12份。在本发明中，所述防冻剂优选包括硝酸钠。
本发明通过多种试剂复合，协同提高所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的低温性能。
本发明还提供了上述技术方案所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
将凝胶材料、骨料、矿物掺合料、减水剂、消泡剂、早强剂、缓凝剂、塑性膨胀剂和防冻剂混合，得到所述低温钢筋套筒连接用灌浆料。
在本发明中，所述制备方法中各组分与上述技术方案所述低温钢筋套筒连接用灌浆料中各组分一致，在此不再赘述。
本发明对所述混合没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合即可。在本发明中，所述混合的设备优选为搅拌机，更优选为机械动力灌浆搅拌器或高剪切叶片搅拌机。
本发明还提供了上述技术方案所述低温钢筋套筒连接用灌浆料或上述技术方案所述制备方法制备的低温钢筋套筒连接用灌浆料在建筑领域中的应用。
在本发明中，所述应用优选包括以下步骤：
将所述低温钢筋套筒连接用灌浆料与水混合，得到低温钢筋套筒连接用灌浆浆料；
将所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料进行低温钢筋套筒连接节点灌浆施工；
所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料的水料比为0.12～0.13；
所述混合与施工的温度独立地为-5～10℃。
本发明将所述低温钢筋套筒连接用灌浆料与水混合，得到低温钢筋套筒连接用灌浆浆料。在本发明中，所述混合的温度为-5～10℃。在本发明中，所述水的温度为-5～10℃。本发明对所述混合没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的混合即可。在本发明中，所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料的水料比为0.12～0.13，优选为0.125～0.13。
得到低温钢筋套筒连接用灌浆浆料后，本发明将所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料进行低温钢筋套筒连接节点灌浆施工。在本发明中，所述施工的温度为-5～10℃。本发明对所述施工没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知的低温钢筋套筒连接节点灌浆施工即可。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料及其制备方法和应用进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1～2
实施例1～2所用试剂均为市售。
将凝胶材料、骨料、矿物掺合料、减水剂、消泡剂、早强剂、缓凝剂、塑性膨胀剂和防冻剂在-5℃条件下混合，得到所述低温钢筋套筒连接用灌浆料，其中，凝胶材料为52.5级硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高贝利特水泥按照质量比为1：1：1混合得到；骨料为河沙，河沙中粒径为20～40目的粗河沙和粒径为大于40目且小于等于70目的细河沙质量比为3:1；矿物掺合料为一级粉煤灰和粒径为30～200μm、壁厚为1.2～1.8μm的玻璃微珠，按照质量比为1:1混合得到；减水剂为聚羧酸减水剂；消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；早强剂为甲酸钙；防冻剂为硝酸钠；缓凝剂为质量比为2:1的葡萄糖酸钠和柠檬酸钠混合得到；塑性膨胀剂为HLC-PE。
实施例1～2所用试剂质量份数见表2。
表2实施例1～2所用试剂质量份数
Figure BDA0002321752750000071
测试例1
将实施例1所得低温钢筋套筒连接用灌浆料进行模拟低温施工测试：
将实施例1所得低温钢筋套筒连接用灌浆料在-5℃温度条件下冷冻24h后，与0℃的水，按照水料比0.13混合，具体混合过程按照《钢筋连接用套筒灌浆料》附录B进行，得到低温钢筋套筒连接用灌浆浆料；将所得低温钢筋套筒连接用灌浆浆料浇注于40mm×40mm×160mm的模具中，在5℃的环境下氧化7天后转移至20℃标准养护箱中进行养护，按照JG/T408-2013附录A的方法，测定不同龄期低温钢筋套筒连接用灌浆浆料水化样品的性能，测试结果见表3。
表3测试例1测试结果
Figure BDA0002321752750000081
测试例2
将实施例2所得低温钢筋套筒连接用灌浆料进行模拟低温施工测试：
将实施例2所得低温钢筋套筒连接用灌浆料在-5℃温度条件下冷冻24h后，与0℃的水，按照水料比0.125混合，具体混合过程按照《钢筋连接用套筒灌浆料》附录B进行，得到低温钢筋套筒连接用灌浆浆料；将所得低温钢筋套筒连接用灌浆浆料浇注于40mm×40mm×160mm的模具中，在5℃的环境下氧化7天后转移至20℃标准养护箱中进行养护，按照JG/T408-2013附录A的方法，测定不同龄期低温钢筋套筒连接用灌浆浆料水化样品的性能，测试结果见表4。
表4测试例2测试结果
Figure BDA0002321752750000082
Figure BDA0002321752750000091
由表3和表4可见，本发明提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料适用于低温条件下的施工，且低温钢筋套筒连接用灌浆料所得的水化样品流动度为325～330mm，具有良好的流动度，进而具有良好的施工效果；-5℃养护1d抗压强度达43.5～45.6MPa，-5℃养护3d抗压强度为70.2～70.3MPa，-5℃养护7d后标养28d抗压强度达95.8～96.5MPa，具有优良的抗压强度；3h竖向膨胀率为0.07～0.08，24h与3h竖向膨胀率差值为0.03，具有良好的施工质量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低温钢筋套筒连接用灌浆料，其特征在于，以质量份数计，组分为：
凝胶材料100份；
骨料100份；
矿物掺合料22~25份；
减水剂0.5~0.8份；
消泡剂0.08~0.12份；
早强剂0.05~0.08份；
缓凝剂0.02~0.04份；
塑性膨胀剂0.03~0.05份；
防冻剂0.05~0.15份；
所述矿物掺合料包括一级粉煤灰和玻璃微珠；所述玻璃微珠的粒径为10~250μm，壁厚为1~2μm；所述一级粉煤灰和玻璃微珠的质量比为1：（1~1.2）；
所述缓凝剂包括葡萄糖酸钠和柠檬酸钠；所述葡萄糖酸钠和柠檬酸钠的质量比为（0.15~0.25）：（0.05~0.15）；
所述塑性膨胀剂包括HLC-PE；
所述凝胶材料包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高贝利特水泥；所述硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥和高贝利特水泥的质量比为1：1：1；
所述骨料包括河沙；所述河沙包括粗河沙和细河沙；所述粗河沙的粒径为20~40目；所述细河沙的粒径大于40目小于等于70目；所述粗河沙和细河沙的质量比为3：（1~1.2）。
2.根据权利要求1所述的低温钢筋套筒连接用灌浆料，其特征在于，所述减水剂包括聚羧酸减水剂；所述消泡剂包括聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述早强剂包括甲酸钙；所述防冻剂包括硝酸钠。
3.权利要求1~2任一项所述低温钢筋套筒连接用灌浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将凝胶材料、骨料、矿物掺合料、减水剂、消泡剂、早强剂、缓凝剂、塑性膨胀剂和防冻剂混合，得到所述低温钢筋套筒连接用灌浆料。
4.权利要求1~2任一项所述低温钢筋套筒连接用灌浆料或权利要求3所述制备方法制备的低温钢筋套筒连接用灌浆料在建筑领域中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述应用包括以下步骤：
将所述低温钢筋套筒连接用灌浆料与水混合，得到低温钢筋套筒连接用灌浆浆料；
将所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料进行低温钢筋套筒连接节点灌浆施工；
所述低温钢筋套筒连接用灌浆浆料的水料比为0.12~0.13；
所述混合与施工的温度独立地为-5~10℃。
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