一种负温钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法
技术领域
本发明属于灌浆料制备领域,尤其涉及一种负温钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法。
背景技术
随着我国城市化进程的快速推进和节能环保意识的提高,传统的现浇混凝土建筑施工模式存在的建筑效率低下、资源浪费严重、环境污染大及工程质量差等问题日益凸显。装配式建筑所具有的建筑工程质量好、节能环保、效率高等优点,使其在建筑行业具有一定的竞争力。装配式构件在工厂直接预制,在施工现场进行拼接,构件之间可以通过套筒灌浆技术连接,由此高性能的钢筋连接用套筒灌浆料是保证构件之间连接质量的关键。
普通的套筒灌浆料在低温环境条件(≤5℃)下,强度发展十分缓慢,必须在有效的保温养护条件下,才能够达到最终设计强度;在负温条件下,问题则更为突出。耗费大量人力、物力,造成施工成本加大,不仅影响工程进度,而且极易出现由于措施不到位而导致材料冻坏无法服役的问题,施工质量因而也无法得到可靠的保障。
因此,研究开发低温条件下可施工时间长、只需常规养护且满足强度发展要求的、具有高流态性能负温套筒灌浆料显得尤为重要。
发明内容
发明目的:本发明的第一目的是提供一种能够在负温条件下施工,同时具有较高的早期强度和后期强度,流动性优异的钢筋连接用套筒灌浆料;
本发明的第二目的是提供该灌浆料的制备方法。
技术方案:本发明的负温钢筋连接用套筒灌浆料,按重量份数包括如下原料:水泥420~440份,石英砂420~580份,掺合料8~36份,复合膨胀剂42~50份,消泡剂0.05~0.15份,塑性膨胀剂0.05~0.15份,缓凝剂1.7~1.9份,早强剂1.7~1.9份,减水剂1.7~1.9份及水100~108份。
本发明将上述原料复配制得灌浆料,该灌浆料能够在负温条件下施工,同时具有较高的早期强度和后期强度,流动性优异。优选的,该灌浆料可包括如下原料:水泥425~435份,石英砂480~520份,掺合料14~31份,复合膨胀剂44~48份,消泡剂0.05~0.1份,塑性膨胀剂0.1~0.15份,缓凝剂1.75~1.85份,早强剂1.75~1.85份,减水剂1.75~1.85份,水102~106份。
进一步说,该灌浆料中所采用的复合膨胀剂按重量比计包括硫铝酸钙50~70%、铁粉10~30%及铬酸钠10~30%。其中,铁粉和铬酸钠反应,金属铁被氧化生产Fe(OH)3,引起膨胀,提供早期膨胀源,而硫铝酸钙在水泥水化进程中与水泥和掺合料水化生成的氢氧化钙反应形成水化硫铝酸钙晶体,提供后期膨胀源,从而保证套筒灌浆料早期微膨胀,后期无收缩,反应如下所示:
C3A+3(CaSO4·2H2O)+2Ca(OH)2+24H2O→3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O。
此外,该灌浆料中采用的塑性膨胀剂由偶氮二甲酰胺通过溶液插层法在75℃下插层到层状结构的高岭土片层中制成。该塑型膨胀剂中偶氮二甲酰胺在高岭土层状结构中的均匀分布,从而降低偶氮二甲酰胺分解温度,保证气体产生的均匀性,制成的塑性膨胀剂与水泥水化产生的OH-离子发生反应,释放出NH3,确保了套筒灌浆料的1d内的膨胀。
再进一步说,该灌浆料中所采用的水泥包括重量份数比为3~4:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥。采用磷酸镁水泥和硫铝酸盐水泥为主要的胶凝材料,硫铝酸盐水泥在复合体系中具有填充效应、交互效应及包裹效应,保证套筒灌浆料在负温下的工作性,确保了套筒灌浆料在负温下的凝结强度,同时具有较高的早期强度。掺合料包括重量份数比为2:1~1:1的超细微珠粉及超细矿粉,其中,超细微珠粉粒度≤8μm,超细矿粉的粒度≤7μm,超细矿粉比表面积≥800m2/kg,复合掺合料细度小,比表面积大,能够促进水泥的水化进程,确保套筒灌浆料的早期和后期强度。早强剂包括重量份数比为1:3~1:2的氢氧化锂及硫酸钠。
更进一步说,该灌浆料中采用的缓凝剂包括重量份数比为1:1~2:1的硼砂及磷酸二氢钾。采用硼砂和磷酸二氢钾为缓凝剂,减缓了套筒灌浆料的凝结时间,使套筒灌浆料在30min时仍具有较高的流动度。
本发明制备上述灌浆料的方法,包括如下步骤:将水泥、石英砂、掺合料、复合膨胀剂搅拌混合2~3min,再加入消泡剂、塑性膨胀剂、缓凝剂、早强剂及减水剂搅拌3~4min,制得灌浆料干粉;最后将该灌浆料干粉与水混合搅拌4~5min制得灌浆料。
有益效果:与现有技术相比,本发明的显著优点为:该灌浆料能够在负温条件下施工应用,且具有较高的早期强度和后期强度,流动性强;同时,其制备方法简单,可操作性强。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步详细说明。
本发明采用的原料均可购自市售。其中,石英砂细度模数为2.8~3.2,最大粒径不超过2.36mm。减水剂包括聚羧酸类减水剂或三聚氰胺类减水剂。超细微珠粉粒度≤8μm,超细矿粉的粒度≤7μm,超细矿粉比表面积≥800m2/kg。消泡剂为市售的环氧乙烷与甘油制备的聚醚类消泡剂。
塑性膨胀剂由如下步骤制得:将高岭土以1:3的比例溶于去离子水中,在55℃下搅拌15~30min,采用NaOH调节pH至9,将偶氮二甲酰胺溶于上述溶液,继续搅拌12h,反应完成进行离心处理,将未插层到高岭土中的偶氮二甲酰胺除去,剩余产物于50℃下烘干粉磨,即得塑性膨胀剂。
实施例1
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥420份,石英砂500份,掺合料36份,复合膨胀剂42份,聚醚类消泡剂0.05份,塑性膨胀剂0.05份,缓凝剂1.9份,早强剂1.7份,减水剂1.9份,水108份。
其中,水泥包括重量份数比为3:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥;掺合料包括重量份数比为2:1的超细微珠粉及超细矿粉;复合膨胀剂包括硫铝酸钙60%、铁粉20%及铬酸钠20%;缓凝剂包括重量份数比为1:1的硼砂及磷酸二氢钾;早强剂包括重量份数比为1:3的氢氧化锂及硫酸钠。
该灌浆料的制备方法包括如下步骤:水泥、石英砂、掺合料、复合膨胀剂用搅拌机搅拌2~3min,再将消泡剂、塑性膨胀剂、缓凝剂、早强剂及减水剂投入搅拌机中,搅拌3~4min,即得灌浆料干粉;混合后的干粉料导入成品均化库;采用电子计量自动包装,按每袋25kg重量包装;在使用现场,加入水,使用砂浆搅拌机搅拌4~5min制得负温钢筋连接用套筒灌浆料。
实施例2
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥425份,石英砂500份,掺合料31份,复合膨胀剂44份,消泡剂0.1份,塑性膨胀剂0.05份,缓凝剂1.9份,早强剂1.7份,减水剂1.85份及水106份。
其中,水泥包括重量份数比为3:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥;掺合料包括重量份数比为2:1的超细微珠粉及超细矿粉;复合膨胀剂包括硫铝酸钙60%、铁粉20%及铬酸钠20%;缓凝剂包括重量份数比为1:1的硼砂及磷酸二氢钾;早强剂包括重量份数比为1:3的氢氧化锂及硫酸钠。
该灌浆料的制备方法包括如下步骤:将水泥、砂、膨胀剂、掺合料用搅拌机搅拌2~3min,再将缓凝剂、早强剂、减水剂、竖向膨胀剂、消泡剂投入搅拌机中,搅拌3~4min,即得灌浆料干粉;混合后的干粉料导入成品均化库;采用电子计量自动包装,按每袋25kg重量包装;在使用现场,加入水,使用砂浆搅拌机搅拌4~5min制得负温钢筋连接用套筒灌浆料。
实施例3
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥430份,石英砂500份,掺合料22份,复合膨胀剂46份,消泡剂0.1份,塑性膨胀剂0.1份,缓凝剂1.9份,早强剂1.7份,减水剂1.8份及水106份。
其中,水泥包括重量份数比为3:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥;掺合料包括重量份数比为2:1的超细微珠粉及超细矿粉;复合膨胀剂包括硫铝酸钙60%、铁粉20%及铬酸钠20%;缓凝剂包括重量份数比为1:1的硼砂及磷酸二氢钾;早强剂包括重量份数比为1:3的氢氧化锂及硫酸钠。
该灌浆料的制备方法包括如下步骤:将水泥、砂、膨胀剂、掺合料用搅拌机搅拌2~3min,再将缓凝剂、早强剂、减水剂、竖向膨胀剂、消泡剂投入搅拌机中,搅拌3~4min,即得灌浆料干粉;混合后的干粉料导入成品均化库;采用电子计量自动包装,按每袋25kg重量包装;在使用现场,加入水,使用砂浆搅拌机搅拌4~5min制得负温钢筋连接用套筒灌浆料。
实施例4
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥430份,石英砂500份,掺合料14份,复合膨胀剂48份,消泡剂0.1份,塑性膨胀剂0.15份,缓凝剂1.9份,早强剂1.7份,减水剂1.75份及水106份。
其中,水泥包括重量份数比为3:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥;掺合料包括重量份数比为2:1的超细微珠粉及超细矿粉;复合膨胀剂包括硫铝酸钙60%、铁粉20%及铬酸钠20%;缓凝剂包括重量份数比为1:1的硼砂及磷酸二氢钾;早强剂包括重量份数比为1:3的氢氧化锂及硫酸钠。
该灌浆料的制备方法包括如下步骤:将水泥、砂、膨胀剂、掺合料用搅拌机搅拌2~3min,再将缓凝剂、早强剂、减水剂、竖向膨胀剂、消泡剂投入搅拌机中,搅拌3~4min,即得灌浆料干粉;混合后的干粉料导入成品均化库;采用电子计量自动包装,按每袋25kg重量包装;在使用现场,加入水,使用砂浆搅拌机搅拌4~5min制得负温钢筋连接用套筒灌浆料。
实施例5
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥440份,石英砂500份,掺合料8份,复合膨胀剂50份,消泡剂0.15份,塑性膨胀剂0.15份,缓凝剂1.9份,早强剂1.7份,减水剂1.7份及水100份。
其中,水泥包括重量份数比为3:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥;掺合料包括重量份数比为2:1的超细微珠粉及超细矿粉;复合膨胀剂包括硫铝酸钙60%、铁粉20%及铬酸钠20%;缓凝剂包括重量份数比为1:1的硼砂及磷酸二氢钾;早强剂包括重量份数比为1:3的氢氧化锂及硫酸钠。
该灌浆料的制备方法包括如下步骤:将水泥、砂、膨胀剂、掺合料用搅拌机搅拌2~3min,再将缓凝剂、早强剂、减水剂、竖向膨胀剂、消泡剂投入搅拌机中,搅拌3~4min,即得灌浆料干粉;混合后的干粉料导入成品均化库;采用电子计量自动包装,按每袋25kg重量包装;在使用现场,加入水,使用砂浆搅拌机搅拌4~5min制得负温钢筋连接用套筒灌浆料。
性能检测
将上述实施例1-5制备的灌浆料的分别进行初始流动度、30min流动度、1d抗压强度、3d抗压强度、28d抗压强度、3h竖向膨胀率、24h与3h竖向膨胀率差值,泌水率检测,获得的结果如表1和表2所示。
表1灌浆料的各项性能
表2钢筋连接用套筒灌浆料的力学性能
测试项目 |
1d抗压强度/MPa |
3d抗压强度/MPa |
28d抗压强度/MPa |
实施例1 |
61.2 |
95.8 |
121.1 |
实施例2 |
60.6 |
93.5 |
120.6 |
实施例3 |
60.2 |
91.4 |
118.6 |
实施例4 |
59.1 |
89.8 |
118.0 |
实施例5 |
58.3 |
88.5 |
116.1 |
由表1可得,本发明实施例制得的钢筋连接用套筒灌浆料的初始流动度在350~370mm;30min流动度在325~350mm;3h竖向膨胀率在0.12~0.14%;24h与3h竖向膨胀率差值在0.05~0.07%;泌水率为0%。各项性能指标远高于行业标准JG/T408-2013要求。
由表2可得,本发明实施例制得的钢筋连接用套筒灌浆料的1d抗压强度在58.3~61.2MPa;3d抗压强度在88.5~95.8MPa;28d抗压强度在116.1~121.1MPa,灌浆料抗压强度远高于行业标准JG/T408-2013中对各龄期抗压强度的要求。
对比例1
基本步骤与实施例1相同,不同之处在于复合膨胀剂按重量比计包括硫铝酸钙50~70%及余量铬酸钠。将该实施例制备的灌浆料进行性能检测,获得的结果如下表3及表4所示。
表3灌浆料的各项性能
表4钢筋连接用套筒灌浆料的力学性能
测试项目 |
1d抗压强度/MPa |
3d抗压强度/MPa |
28d抗压强度/MPa |
实施例1 |
61.2 |
95.8 |
121.1 |
对比例1 |
58.3 |
91.2 |
115.6 |
由表3可得,本发明实施例1制得的钢筋连接用套筒灌浆料与对比例1相比,3h竖向膨胀率和24h与3h竖向膨胀率差值都较大,表明本发明制备的复合膨胀剂在灌浆料水化前期提供了部分膨胀源,保证了灌浆料的初始流动度。同时,由表4可知,本发明实施例1制得的钢筋连接用套筒灌浆料较对比例1在各个龄期的抗压强度都有所提高,表明复合膨胀剂在灌浆料水化过程中与其他组分发生反应,形成钙矾石等水化晶体,填充了灌浆料试件内部孔隙,从而改善了灌浆料抗压强度。
实施例6
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥435份,石英砂480份,掺合料14份,复合膨胀剂48份,消泡剂0.05份,塑性膨胀剂0.15份,缓凝剂1.75份,早强剂1.75份,减水剂1.75份及水102份。
其中,水泥包括重量份数比为4:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥;掺合料包括重量份数比为1:1的超细微珠粉及超细矿粉;复合膨胀剂包括硫铝酸钙50%、铁粉30%及铬酸钠20%;缓凝剂包括重量份数比为2:1的硼砂及磷酸二氢钾;早强剂包括重量份数比为1:2的氢氧化锂及硫酸钠。
该灌浆料的制备方法与实施例1相同。
实施例7
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥430份,石英砂520份,掺合料20份,复合膨胀剂46份,消泡剂0.08份,塑性膨胀剂0.15份,缓凝剂1.85份,早强剂1.85份,减水剂1.75份及水102份。
其中,水泥包括重量份数比为3.5:1的磷酸镁水泥及硫铝酸盐水泥;掺合料包括重量份数比为1.5:1的超细微珠粉及超细矿粉;复合膨胀剂包括硫铝酸钙70%、铁粉20%及铬酸钠10%;缓凝剂包括重量份数比为1.5:1的硼砂及磷酸二氢钾;早强剂包括重量份数比为1:2.5的氢氧化锂及硫酸钠。
该灌浆料的制备方法与实施例1相同。
实施例8
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥430份,石英砂420份,掺合料25份,复合膨胀剂45份,消泡剂0.1份,塑性膨胀剂0.1份,缓凝剂1.7份,早强剂1.9份,减水剂1.8份及水106份。
其中,复合膨胀剂包括硫铝酸钙60%、铁粉10%及铬酸钠30%;其余物质组分与实施例1相同。
该灌浆料的制备方法与实施例1相同。
实施例9
该实施例的灌浆料包括如下原料:水泥440份,石英砂580份,掺合料30份,复合膨胀剂44份,消泡剂0.05份,塑性膨胀剂0.1份,缓凝剂1.8份,早强剂1.8份,减水剂1.8份及水108份。其余物质组分与实施例1相同。
该灌浆料的制备方法与实施例1相同。
将上述实施例6-9制备的灌浆料的分别进行初始流动度、30min流动度、1d抗压强度、3d抗压强度、28d抗压强度、3h竖向膨胀率、24h与3h竖向膨胀率差值,泌水率检测,获得的结果如表5和表6所示。
表5灌浆料的各项性能
表6钢筋连接用套筒灌浆料的力学性能
由表5可得,本发明实施例6-9制得的钢筋连接用套筒灌浆料的初始流动度在350~370mm;30min流动度在330~355mm;3h竖向膨胀率在0.10~0.14%;24h与3h竖向膨胀率差值在0.03~0.06%;泌水率为0%。各项性能指标远高于行业标准JG/T408-2013要求。
由表6可得,本发明实施例6-9制得的钢筋连接用套筒灌浆料的1d抗压强度在58.3~60.1MPa;3d抗压强度在89.7~91.7MPa;28d抗压强度在117.1~119.2MPa,灌浆料抗压强度远高于行业标准JG/T408-2013中对各龄期抗压强度的要求。