CN113024201B - 一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法 - Google Patents

一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，以重量份计，包括以下组分：水泥40‑60份，增强材料1‑2份，机制砂30‑50份，硅灰粉5‑10份、减水剂0.1‑0.3份、消泡剂0.1‑0.2份、增稠剂0.1‑0.2份、缓凝剂0.1‑0.3份；所述增强材料为聚丙烯酰胺改性的蜂窝状细菌纤维素材料。本发明还公开了该套筒灌浆料的制备方法。本发明制得的套筒灌浆料稳定性好，强度大，无沁水现象的发生。

Description

一种利用机制砂制备的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，具体涉及一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料及其制备方法。
背景技术
我国近年来大力推进建筑工业化发展，而装配式混凝土结构是其主要的一种实现形式，从中央到地方各级政府密集出台了大量鼓励、引导和推广装配式建筑发展的政策和具体措施。装配式建筑结构顾名思义即为“现场拼装结构”，其将建筑的外墙、楼梯、楼板、柱、梁和阳台等构件在工厂预制完成后，将各独立构件运输到工地现场进行拼装，共同组成一座完整的建筑物。梁、板、柱和墙等构件之间的连接大多采用钢筋套筒灌浆连接技术进行连接，在连接过程中需要使用灌浆料。
钢筋连接用套筒灌浆料是以水泥为基本材料，配以细骨料、外加剂及其它材料混合而成的干混料，主要有常温灌浆料和低温灌浆料。专利CN201410471040.4提供了一种钢筋连接用套筒灌浆料，由钢筋连接用套筒灌浆料干粉在现场按100重量份干粉加13-14重量份水搅拌制成，所述干粉是由以下组分原料组成的混合物，混合物中各组分含量以重量份数计算为：由普通硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥混合而成的复配水泥1350-1450份；石英粉250-550份，硅微粉350-500份，微硅粉150-250份，轻质碳酸钙50-100份，复合膨胀剂：50-150份，聚羧酸减水剂20-25份，改性剂2.15-2.30份；所述改性剂包括：聚醚改性硅消泡剂0.15-0.2份，葡萄糖酸钠0.8-1.0份，氧化锌0.4-0.5份，碳酸锂0.6-0.8份；该灌浆料性能稳定可靠，其制作方法简单科学。专利CN201810230700.8提供了一种低温环境钢筋连接用灌浆料及其应用，其中低温环境钢筋连接用灌浆料由如下重量份的各原料组成：水泥35-55份，矿物掺合料5-20份，早强组分0-30份，骨料30-50份，减水剂0.1-0.5份，塑性膨胀剂0-0.03份，消泡剂0-0.1份，稳定剂0-0.05份，引气剂0-0.05份，缓凝剂0-1份，促凝剂0-0.05份。本发明的灌浆料在-5℃环境下加0℃水拌合后制成的灌浆料拌合物30分钟后流动度大于260mm，保证低温下足够的灌浆时间，具有水料比低、流动性高的特点，且在负温环境下仍具有膨胀性能和良好的低温水化特性，适用于-10℃～10℃环境的钢筋灌浆连接施工，解决了低温环境特别是低于0℃环境的灌浆施工的难题，最后本发明的灌浆料不含氯盐等对钢筋有腐蚀作用的早强成分。由上述现有技术可知，在灌浆料中添加适量的外加剂可有效改善其性能，但是目前制得的灌浆料的强度改善的不明显。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术存在的不足，提供一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，本发明以聚乙烯醇为模板制得具有蜂窝状微结构的细菌纤维素材料，然后采用聚丙烯酰胺进行改性，最后加入到灌浆料中进行改性，制得的灌浆料稳定性好，机械性能优异。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，以重量份计，包括以下组分：水泥40-60份，增强材料1-2份，机制砂30-50份，硅灰粉5-10份、减水剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.2份、增稠剂0.1-0.2份、缓凝剂0.1-0.3份；
所述增强材料为聚丙烯酰胺改性的蜂窝状细菌纤维素材料。
作为上述技术方案的优选，所述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥和42.5级硫铝酸盐水泥，二者质量比为1：(0.5-1)。
作为上述技术方案的优选，所述机制砂的细度模数为2.6-3.0，含泥量小于1.0％，MB值小于1.0g/kg，石粉含量为8-10％。
作为上述技术方案的优选，所述减水剂为木质素磺酸钠减水剂；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述增稠剂为羧甲基纤维素；所述缓凝剂为酒石酸。
为更好的解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中制得混合液，然后高温灭菌处理5-10min，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌，30℃下发酵10天，制得细菌纤维素/聚合物复合膜；
(2)将上述制得的细菌纤维素/聚合物复合膜转移至培养皿中，冷冻处理，然后室温下解冻，如此反复处理3-5次，之后对溶液进行煮沸处理，过滤，最后将固体进行干燥，干燥后的固体重新分散在水中得到细菌纤维素分散液；
(3)将丙烯酰胺单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和去离子水混合搅拌均匀，然后滴加上述制得的细菌纤维素分散液以及过硫酸钾，升温至60-70℃，反应2-4h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体进行干燥，制得聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料；
(4)按配比，将水泥、聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料、机制砂、硅灰粉、减水剂、消泡剂、增稠剂和缓凝剂混合搅拌均匀，得到套筒灌浆料干粉。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述HS培养基溶液为5g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、2.7g磷酸氢二钠、1.5g柠檬酸、20g葡萄糖加1L水混合制得。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述混合液中聚乙烯醇的质量浓度为8-15％。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述冷冻处理的时间为-20℃，冷冻时间为20h；所述解冻的时间为5-6h。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，所述细菌纤维素分散液的质量浓度为3-5％。
作为上述技术方案的优选，步骤(3)中，以重量份计，各组分的用量具体为：5-10份丙烯酰胺单体、0.1-0.2份N,N-亚甲基双丙烯酰胺、10-20份去离子水、30-50份细菌纤维素分散液、0.01-0.03份过硫酸钾。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，包括：水泥、聚丙烯酰胺改性的蜂窝状细菌纤维素材料、机制砂、硅灰粉、减水剂、消泡剂、增稠剂、缓凝剂，有效调节各组分的用量，制得的套筒灌浆料稳定性好，耐久性优异，强度大，长时间无沁水现象。本发明提供的聚丙烯酰胺改性的蜂窝状细菌纤维素材料是自组装形成的高度组织化的螺旋蜂窝状微结构的细菌纤维素材料经过聚丙烯酰胺原位改性，其分散性好，力学性能优异，加入到水泥基体中，可有效改善水泥的抗折、抗压强度。
本发明将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌进行发酵，汉逊氏葡萄糖杆菌可有效产生细菌纤维素，产生的细菌纤维素在气液界面聚集，通过氢键结合形成无规则纳米纤维网络，聚乙烯醇扩散至该纳米纤维网络内，之后冷冻条件下形成PVA晶体，此时，PVA晶体可作为模板使得细菌纤维素形成高度有序的结构，解冻条件下聚乙烯醇再次变为水溶性，经过如此反复冷冻-解冻，细菌纤维素自组装成为具有螺旋蜂窝状微结构，在后续煮沸过程中，除去聚乙烯醇模板，然后将螺旋蜂窝状细菌纤维素材料分散在水中，加入丙烯酰胺单体进行原位聚合改性，形成的大分子链聚丙烯酰胺与螺旋蜂窝状细菌纤维素互穿交联，形成高强度的聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料，其加入到灌浆料中可有效改善基体的强度。本发明提供的灌浆料稳定性好，强度大。
具体实施方式
下面结合实施例进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
(1)将5g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、2.7g磷酸氢二钠、1.5g柠檬酸、20g葡萄糖加1L水混合制得HS培养基溶液，将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中制得混合液，控制聚乙烯醇的质量浓度为8％，然后高温灭菌处理5min，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌，30℃下发酵10天，制得细菌纤维素/聚合物复合膜；
(2)将上述制得的细菌纤维素/聚合物复合膜转移至培养皿中，-20℃下冷冻处理20h，然后室温下解冻5h，如此反复处理3次，之后对溶液进行煮沸处理，过滤，最后将固体进行干燥，干燥后的固体重新分散在水中得到质量浓度为5％的细菌纤维素分散液；
(3)以重量份计，将5份丙烯酰胺单体、0.1份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和10份去离子水混合搅拌均匀，然后滴加30份上述制得的细菌纤维素分散液以及0.01份过硫酸钾，升温至60℃，反应2h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体进行干燥，制得聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料；
(4)以重量份计，将40份水泥、1份聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料、30份机制砂、5份硅灰粉、0.1份木质素磺酸钠减水剂、0.1份聚二甲基硅氧烷、0.1份羧甲基纤维素和0.1份酒石酸混合搅拌均匀，得到套筒灌浆料干粉。
实施例2
(1)将5g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、2.7g磷酸氢二钠、1.5g柠檬酸、20g葡萄糖加1L水混合制得HS培养基溶液，将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中制得混合液，控制聚乙烯醇的质量浓度为10％，然后高温灭菌处理10min，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌，30℃下发酵10天，制得细菌纤维素/聚合物复合膜；
(2)将上述制得的细菌纤维素/聚合物复合膜转移至培养皿中，-20℃下冷冻处理20h，然后室温下解冻6h，如此反复处理5次，之后对溶液进行煮沸处理，过滤，最后将固体进行干燥，干燥后的固体重新分散在水中得到质量浓度为5％的细菌纤维素分散液；
(3)以重量份计，将10份丙烯酰胺单体、0.2份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和20份去离子水混合搅拌均匀，然后滴加50份上述制得的细菌纤维素分散液以及0.03份过硫酸钾，升温至70℃，反应4h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体进行干燥，制得聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料；
(4)以重量份计，将60份水泥、2份聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料、50份机制砂、10份硅灰粉、0.3份木质素磺酸钠减水剂、0.2份聚二甲基硅氧烷、0.2份羧甲基纤维素和0.3份酒石酸混合搅拌均匀，得到套筒灌浆料干粉。
实施例3
(1)将5g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、2.7g磷酸氢二钠、1.5g柠檬酸、20g葡萄糖加1L水混合制得HS培养基溶液，将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中制得混合液，控制聚乙烯醇的质量浓度为10％，然后高温灭菌处理10min，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌，30℃下发酵10天，制得细菌纤维素/聚合物复合膜；
(2)将上述制得的细菌纤维素/聚合物复合膜转移至培养皿中，-20℃下冷冻处理20h，然后室温下解冻6h，如此反复处理5次，之后对溶液进行煮沸处理，过滤，最后将固体进行干燥，干燥后的固体重新分散在水中得到质量浓度为5％的细菌纤维素分散液；
(3)以重量份计，将6份丙烯酰胺单体、0.1份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和20份去离子水混合搅拌均匀，然后滴加40份上述制得的细菌纤维素分散液以及0.02份过硫酸钾，升温至60℃，反应3h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体进行干燥，制得聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料；
(4)以重量份计，将50份水泥、1份聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料、40份机制砂、5份硅灰粉、0.2份木质素磺酸钠减水剂、0.1份聚二甲基硅氧烷、0.1份羧甲基纤维素和0.3份酒石酸混合搅拌均匀，得到套筒灌浆料干粉。
实施例4
(1)将5g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、2.7g磷酸氢二钠、1.5g柠檬酸、20g葡萄糖加1L水混合制得HS培养基溶液，将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中制得混合液，控制聚乙烯醇的质量浓度为12％，然后高温灭菌处理10min，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌，30℃下发酵10天，制得细菌纤维素/聚合物复合膜；
(2)将上述制得的细菌纤维素/聚合物复合膜转移至培养皿中，-20℃下冷冻处理20h，然后室温下解冻6h，如此反复处理5次，之后对溶液进行煮沸处理，过滤，最后将固体进行干燥，干燥后的固体重新分散在水中得到质量浓度为5％的细菌纤维素分散液；
(3)以重量份计，将5份丙烯酰胺单体、0.2份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和10份去离子水混合搅拌均匀，然后滴加50份上述制得的细菌纤维素分散液以及0.02份过硫酸钾，升温至60℃，反应3h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体进行干燥，制得聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料；
(4)以重量份计，将50份水泥、2份聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料、40份机制砂、10份硅灰粉、0.1份木质素磺酸钠减水剂、0.1份聚二甲基硅氧烷、0.2份羧甲基纤维素和0.2份酒石酸混合搅拌均匀，得到套筒灌浆料干粉。
实施例5
(1)将5g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、2.7g磷酸氢二钠、1.5g柠檬酸、20g葡萄糖加1L水混合制得HS培养基溶液，将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中制得混合液，控制聚乙烯醇的质量浓度为10％，然后高温灭菌处理10min，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌，30℃下发酵10天，制得细菌纤维素/聚合物复合膜；
(2)将上述制得的细菌纤维素/聚合物复合膜转移至培养皿中，-20℃下冷冻处理20h，然后室温下解冻5h，如此反复处理5次，之后对溶液进行煮沸处理，过滤，最后将固体进行干燥，干燥后的固体重新分散在水中得到质量浓度为5％的细菌纤维素分散液；
(3)以重量份计，将8份丙烯酰胺单体、0.1份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和15份去离子水混合搅拌均匀，然后滴加40份上述制得的细菌纤维素分散液以及0.02份过硫酸钾，升温至60℃，反应3h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体进行干燥，制得聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料；
(4)以重量份计，将50份水泥、1.5份聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料、45份机制砂、7份硅灰粉、0.2份木质素磺酸钠减水剂、0.1份聚二甲基硅氧烷、0.1份羧甲基纤维素和0.1份酒石酸混合搅拌均匀，得到套筒灌浆料干粉。
对比例1
螺旋蜂窝状细菌纤维素材料不采用聚丙烯酰胺进行改性，其他条件和实施例5相同。
对比例2
采用市售的细菌纤维素材料经过聚丙烯酰胺进行原位改性，其他条件和实施例5相同。
将上述实施例和对比例中制得的灌浆料加入水混合，控制水灰比为0.3，得到的浆料置于模具内成型，20℃、相对湿度99％的标准养护箱内养护1d内脱模，然后采用CMT5105型微机控制电子试验机测试样品28d的抗折、抗压强度以及其他性能进行测试，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002965536950000081
Figure BDA0002965536950000091
从上述测试结果可以看出，本发明制得的聚丙烯酰胺改性的螺旋蜂窝状细菌纤维素材料可有效改善灌浆料的性能。
此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：以重量份计，包括以下组分：水泥40-60份，增强材料1-2份，机制砂30-50份，硅灰粉5-10份、减水剂0.1-0.3份、消泡剂0.1-0.2份、增稠剂0.1-0.2份、缓凝剂0.1-0.3份；
所述增强材料为聚丙烯酰胺改性的蜂窝状细菌纤维素材料，其制备方法包括以下步骤：
（1）将聚乙烯醇加入到HS培养基溶液中制得混合液，然后高温灭菌处理5-10min，然后接种汉逊氏葡萄糖杆菌，30℃下发酵10天，制得细菌纤维素/聚合物复合膜；
（2）将上述制得的细菌纤维素/聚合物复合膜转移至培养皿中，冷冻处理，然后室温下解冻，如此反复处理3-5次，之后对溶液进行煮沸处理，过滤，最后将固体进行干燥，干燥后的固体重新分散在水中得到细菌纤维素分散液；
（3）以重量份计，将5-10份丙烯酰胺单体、0.1-0.2份N,N-亚甲基双丙烯酰胺和10-20份去离子水混合搅拌均匀，然后滴加30-50份上述制得的细菌纤维素分散液以及0.01-0.03份过硫酸钾，升温至60-70℃，反应2-4h，反应结束后冷却至室温，过滤，将固体进行干燥，制得聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料。
2.根据权利要求1所述的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述水泥为P.O42.5硅酸盐水泥和42.5级硫铝酸盐水泥，二者质量比为1：（0.5-1）。
3.根据权利要求1所述的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述机制砂的细度模数为2.6-3.0，含泥量小于1.0%，MB值小于1.0g/kg，石粉含量为8-10%。
4.根据权利要求1所述的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：所述减水剂为木质素磺酸钠减水剂；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷；所述增稠剂为羧甲基纤维素；所述缓凝剂为酒石酸。
5.根据权利要求1至4任一所述的一种利用机制砂制备的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：
按配比，将水泥、聚丙烯酰胺改性细菌纤维素材料、机制砂、硅灰粉、减水剂、消泡剂、增稠剂和缓凝剂混合搅拌均匀，得到套筒灌浆料干粉。
6.根据权利要求1所述的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：步骤（1）中，所述HS培养基溶液为5g胰蛋白胨、5g酵母抽提物、2.7g磷酸氢二钠、1.5g柠檬酸、20g葡萄糖加1L水混合制得。
7.根据权利要求1所述的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：步骤（1）中，所述混合液中聚乙烯醇的质量浓度为8-15%。
8.根据权利要求1所述的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：步骤（2）中，所述冷冻处理的温度为-20℃，冷冻时间为20h；所述解冻的时间为5-6h。
9.根据权利要求1所述的一种利用机制砂制备的钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于：步骤（3）中，所述细菌纤维素分散液的质量浓度为3-5%。
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