CN113336505B - 一种低温型装配式建筑用座浆砂浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种低温型装配式建筑用座浆砂浆及其制备方法，属于建筑材料技术领域，其原料包括普通水泥5‑15wt％、特种水泥15‑50wt％、骨料35‑50wt％、矿物掺合料3‑15wt％、塑性膨胀组分0.01‑1wt％、膨胀剂1‑10wt％、调凝剂0.05‑1wt％、防冻剂0.05‑5wt％、施工性能改善剂0.1‑5wt％、外加剂0.01‑1wt％；其中，塑性膨胀剂是将偶氮化合物、三盐基硫酸铅加至无水乙醇中，搅拌、干燥后制成的粉体颗粒；调凝剂是以缓凝剂为外壳，早强剂为内芯组成的“汤圆”结构粉体颗粒。本发明通过选用由特定的原料和特定的制备方法制成塑性膨胀组分和调凝剂，有效提升了‑5℃时的装配式建筑用座浆砂浆的工作性能，提升了砂浆力学强度，有效补偿塑性阶段的收缩，施工过程所有材料以及设施不需加热处理，施工部位不需要封闭、加热、保温措施。

Description

一种低温型装配式建筑用座浆砂浆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，特别是低温型装配式建筑用座浆砂浆。

背景技术

装配式建筑作为目前正在大力发展的建筑形式，预计会成为以后主流建筑形式之一。装配式建筑具有绿色、环保、施工方便快捷等特点。随着装配式建筑的不断推广，钢筋套筒灌浆连接技术也得到了社会各界的高度认可，装配式建筑用座浆砂浆作为一种连接材料，座浆砂浆主要用于预制构件吊装后墙柱与底板间缝隙封边处理、分仓施工、坐浆法施工。新实施的国家标准JG/T 408-2019《钢筋连接用套筒灌浆料》中明确规定了，套筒灌浆料的最低施工温度为-5℃，而目前市面上常见的装配式建筑用座浆砂浆适用的最低温度仅为5℃，难以满足低温施工的需求。采用这些现有的座浆砂浆对凝结时间的把控较差，在用于低温环境的装配式建筑施工时，座浆砂浆凝结时间过快会导致有效施工时间很短，凝结时间过长会导致早期强度很低，封边材料强度达不到灌浆施工的需求，这些问题都严重制约了施工进度。受特殊地区和秋冬季的气温和工期进度的影响，实际工程对于能在低温条件下使用的座浆砂浆材料提出了需求。

座浆砂浆的质量直接制约了灌浆施工的质量，目前市面上常见的座浆砂浆施工过程中比较容易开裂，导致灌浆施工过程很容易出现漏浆甚至座浆层完全崩裂的情况，座浆层漏浆在实际施工过程中很难进行有效封堵，一旦出现漏浆的情况就需要完全凿开座浆层，用高压水枪冲洗已灌注套筒灌浆料，这样就会对施工造成很大的麻烦。因此研发出一种能够在低温(-5℃)条件下施工且不容易开裂、施工性能优良装配式建筑用座浆砂浆能够积极推动装配式行业的发展。

现有技术中，中国专利申请CN108017327A公开了一种能够应用于-5℃低温环境的低温套筒灌浆料，其原料包括水泥、多元醇防冻剂、调凝剂、氢氧化锂塑性膨胀剂等。又例如中国专利申请CN111116150A提供了一种低温环境水泥基灌浆材料，其原料包括水泥、骨料、矿物掺合料、纤维、外加剂(减水剂、塑性膨胀剂、消泡剂、乳胶粉、早强剂、调凝剂)等。又例如中国专利申请CN109020435A公开了一种耐高低温套筒灌浆料，其原料包括水泥、骨料、石膏、聚羧酸减水剂、促凝剂、缓凝剂、掺合料(硅灰、粉煤灰微珠、磨细矿渣等)。然而，上述这些现有专利技术的应用方法都是用于钢筋套筒灌浆料，并非用于装配式建筑的接缝密封封边。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种低温型装配式建筑用座浆砂浆，能够应用于低温/负温条件下的装配式建筑的装配接缝处的密封封边，具有非常好的工作性能，养护结束后力学强度高，不会产生开裂。具体通过以下技术实现。

一种低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料包括普通水泥5-15wt％、特种水泥15-50wt％、骨料35-50wt％、矿物掺合料3-15wt％、塑性膨胀组分0.01-1wt％、膨胀剂1-10wt％、调凝剂0.05-1wt％、防冻剂0.05-5wt％、施工性能改善剂0.1-5wt％、外加剂0.01-1wt％；

所述塑性膨胀剂的制备方法为：按质量比1-18:2取偶氮化合物、三盐基硫酸铅加至无水乙醇中，100-200rpm搅拌3-5min得到分散液，干燥(干燥方法一般采用20-40℃条件下烘干即可)后制成塑性膨胀剂粉体颗粒；

所述是由外壳和内芯组成的“汤圆”结构的粉体颗粒，所述外壳的原料包括缓凝剂45-58wt％、第一填充剂16-26wt％、第一粘合剂16-26wt％和第一崩解剂6-10wt％，所述内芯的原料包括早强剂45-58wt％、第二填充剂16-26wt％、第二粘合剂16-26wt％和第二崩解剂6-10wt％；所述早强剂、缓凝剂的质量比为0.25-1.5:1。

上述低温型装配式建筑用座浆砂浆，采用的塑性膨胀组分选用偶氮化合物和三盐基硫酸铅按照特定的制备方法复配而成；无水乙醇起到溶剂的作用，其用量以能够使偶氮化合物和三盐基硫酸铅能够混合型成溶液(混悬液)状即可。相比于简单的混合，或者只采用偶氮化合物或三盐基硫酸铅，能够明显提高塑性阶段的膨胀率，减少材料开裂的风险。本发明采用的调凝剂是将早强剂、缓凝剂制备成早强剂内芯和缓凝剂外壳的“汤圆”状结构，相比于简单地在砂浆中加入早强剂和缓凝剂，将早强剂和缓凝剂按照本发明的特殊结构形式组合在一起，既能保证施工时间，又能保证材料的早期强度。

优选地，所述塑性膨胀剂的原料偶氮化合物、三盐基硫酸铅的质量比为1:1。采用该比例时，塑性膨胀剂的效果最佳。

优选地，所述调凝剂的原料早强剂、缓凝剂的质量比为1:1。采用该比例时，塑性膨胀剂的调凝效果最佳。

优选地，所述调凝剂的制备方法为：先取所述内芯的原料混合均匀后，用压片剂压制成球形；再取所述外壳的原料混合均匀后，用压片剂压制在所述内芯的表面即得。所选用的压片方法是本领域的常规技术，例如压片机参数可以选择为10-20MPa压制5-10min。

更优选地，所述调凝剂的原料中，所述早强剂为硫酸锂、碳酸锂、硫酸钠、硅酸钠中的至少一种，所述缓凝剂为酒石酸、硼酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸、蔗糖中的至少一种。

优选地，普通水泥10wt％、特种水泥40wt％、骨料42wt％、矿物掺合料4wt％、塑性膨胀组分0.13wt％、膨胀剂2wt％、调凝剂0.17wt％、防冻剂1wt％、施工性能改善剂0.6wt％、外加剂0.1wt％。

优选地，所述普通水泥和特种水泥的质量比为1:1-10；所述普通水泥为强度不低于52.5的普通硅酸盐水泥和/或硅酸盐水泥；所述特种水泥由高贝利特硫铝酸盐水泥30-90wt％、高铝水泥5-50wt％、磷酸镁水泥5-30wt％组成。按照上述比例范围内各种不同比例调配的特种水泥，对最终的影响差异不大。

优选地，所述骨料(细骨料)为河砂、石英砂、金刚砂、玻璃珠、棕刚玉中的至少一种，且级配为10-20目和20-40目的质量比为3-8:2-7。一般而言，两个目数的骨料比例为6:4，采用上述范围内的其他比例，效果差异不大。

优选地，所述矿物掺合料包括超细矿粉0-30wt％(型号可以选用S105级别，即可选或不选)、灰钙粉5-30wt％、玻璃微珠30-60wt％、粉煤灰0-30wt％(即可选或不选)、石膏粉10-60wt％、硅灰0-30wt％(即可选或不选)；一般而言，矿物掺合料的原料为超细矿粉10wt％、灰钙粉5wt％、玻璃微珠40wt％、粉煤灰20wt％、石膏粉20wt％，硅灰5wt％，采用上述比例范围内各种不同比例调配的原料制备的矿物掺合料，对最终砂浆的效果影响差异不大。

所述膨胀剂为氧化钙类、硫铝酸盐类、氧化镁类膨胀剂中的至少一种；

所述防冻剂由硝酸钠68-75wt％、甲酸钙24-35wt％、引气剂0.03-0.06wt％组成；所述引气剂为皂苷类、烷基苯磺酸中的至少一种；一般而言，防冻剂可以选用硝酸钠70wt％、甲酸钙29.95wt％、引气剂0.05wt％组成。

所述施工性能改善剂由可再分散乳胶粉(市售)75-85wt％、硬脂酸钙5-15wt％、纤维10wt％组成；所述纤维为聚酯纤维和/或聚丙烯纤维；一般而言施工性能改善剂可以选用可再分散乳胶粉(市售)80wt％、硬脂酸钙10wt％、纤维10wt％组成。

所述外加剂由聚羧酸减水剂30-50wt％、聚醚改性有机硅消泡剂(市售的常见消泡剂种类)20-40wt％、保水剂30-50wt％组成，一般而言，外加剂可以由聚羧酸减水剂40wt％、聚醚改性有机硅消泡剂30wt％、保水剂30wt％组成。所述保水剂为纤维素醚、生物多糖胶中的至少一种。

上述矿物掺合料、膨胀剂、施工性能改善剂、外加剂均为市面上能够采购到的常规商品。生物多糖胶可以采用果胶、黄原胶、温轮胶(文莱胶、温莱胶)、瓜尔胶等从植物或微生物提取的多糖胶类原料。

上述低温型装配式建筑用座浆砂浆的制备方法为：首先取占普通水泥总重量10％的普通水泥，加入塑性膨胀剂、调凝剂、施工性能改善剂、外加剂混合均匀；然后再加入剩余的普通水泥、特种水泥、矿物掺合料、膨胀剂、防冻剂混合均匀；最后加入骨料充分混匀，即得成品。

上述低温型装配式建筑用座浆砂浆在使用时，按水料比为0.14-0.17加水后，用搅拌机200-400r/min搅拌3-5min，即可直接使用。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明通过选用由特定的原料和特定的制备方法制成塑性膨胀组分，将早强剂和缓凝剂结合复配制成特殊“汤圆”结构的整体，从而有效提升了在-5℃下的装配式建筑用座浆砂浆的流动度等工作性能，以及不同时段的养护的力学强度；并且可以有效补偿塑性阶段的收缩，调整座浆砂浆的施工性能，防止座浆砂浆开裂，保障工程结构的质量安全；施工过程中所有的材料以及设施不需进行加热处理，施工部位不需要进行封闭、加热、保温等措施。

附图说明

图1为本发明的座浆砂浆的施工示意图；

图2为实施例1的座浆砂浆的实际施工图；

图3为对比例5的座浆砂浆的实际施工图。

具体实施方式

下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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条件下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例和对比例中，普通水泥为标号为52.5的普通硅酸盐水泥(采购自华新水泥公司)。特种水泥由高贝利特硫铝酸盐水泥(申请人武汉三源公司自产)60wt％、高铝水泥(采购自郑州嘉耐特公司)20wt％、磷酸镁水泥(申请人武汉三源公司自产)20wt％组成。

骨料为河砂(采购自武汉恒兴建材公司)，级配为10-20目和20-40目的质量比为6:4。

矿物掺合料采用超细矿粉10wt％、灰钙粉5wt％、玻璃微珠40wt％、粉煤灰20wt％、石膏粉20wt％，硅灰5wt％，简单混合而成。超细矿粉采购自济南荣兴达矿粉公司，灰钙粉、玻璃微珠、石膏粉、硅灰采购自灵寿县顺凯矿产公司，粉煤灰采购自济南黄台电厂。

膨胀剂选用氧化钙类膨胀剂(申请人武汉三源公司自产，国标Ⅰ型)。防冻剂选用硝酸钠70wt％、甲酸钙29.95wt％、十二烷基磺酸钠(引气剂)0.05wt％。施工性能改善剂由胶粉80wt％、硬脂酸钙10wt％、聚丙烯纤维10wt％。外加剂由聚羧酸减水剂(采购自江苏兆佳科技公司)40wt％、聚醚改性有机硅消泡剂(采购自江苏兆佳科技股份有限公司)30wt％、温轮胶(保水剂)30wt％组成。

所述塑性膨胀剂如果不作限定，其原料和制备方法均为：按特定质量比取偶氮化合物(为申请人武汉三源公司自产)、三盐基硫酸铅加至无水乙醇中，无水乙醇质量为偶氮化合物和三盐基硫酸铅总重量的8倍，200rpm搅拌3-5min得到分散液，干燥后制成粒径不超过10μm的塑性膨胀剂粉体颗粒。

所述调凝剂如果不作限定，均由特定比例的碳酸锂(早强剂)、柠檬酸(缓凝剂)组成，并且所述调凝剂是以缓凝剂为外壳，早强剂为内芯组成的粉体颗粒，其制备方法为：先取所述内芯的原料混合均匀后，用压片剂压制成球形，压片机参数为20MPa压制5min；再取所述外壳的原料混合均匀后，用压片剂压制在所述内芯的表面即得，压片机参数为10MPa压制5min。

实施例1

本实施例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料包括普通水泥10wt％、特种水泥40wt％、骨料42wt％、矿物掺合料4wt％、塑性膨胀组分0.13wt％、膨胀剂2wt％、调凝剂0.17wt％、防冻剂1wt％、施工性能改善剂0.6wt％、外加剂0.1wt％。

所述塑性膨胀剂的原料偶氮化合物和三盐基硫酸铅的重量比例为1:1。所述调凝剂的原料早强剂、缓凝剂的重量比例为1:1。

实施例2

本实施例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料包括普通水泥5wt％、特种水泥50wt％、骨料35wt％、矿物掺合料10.29wt％、塑性膨胀组分0.01wt％、膨胀剂2wt％、调凝剂1wt％、防冻剂1wt％、施工性能改善剂0.6wt％、外加剂0.1wt％。所述塑性膨胀剂和调凝剂的原料和质量比与实施例1相同。

实施例3

本实施例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料包括普通水泥15wt％、特种水泥27.25wt％、骨料50wt％、矿物掺合料3wt％、塑性膨胀组分1wt％、膨胀剂2wt％、调凝剂0.05wt％、防冻剂1wt％、施工性能改善剂0.6wt％、外加剂0.1wt％。所述塑性膨胀剂和调凝剂的原料和质量比与实施例1相同。

实施例4

本实施例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述塑性膨胀剂的原料偶氮化合物和三盐基硫酸铅的重量比例为1:2。

实施例5

本实施例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述塑性膨胀剂的原料偶氮化合物和三盐基硫酸铅的重量比例为9:1(即18:2)。

实施例6

本实施例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述调凝剂的原料早强剂、缓凝剂的重量比例为0.25:1。

实施例7

本实施例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述调凝剂的原料早强剂、缓凝剂的重量比例为1.5:1。

对比例1

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述塑性膨胀剂的原料偶氮化合物和三盐基硫酸铅的重量比例为0.5:2。

对比例2

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述塑性膨胀剂的原料偶氮化合物和三盐基硫酸铅的重量比例为10:1(即20:2)。

对比例3

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述调凝剂的原料早强剂、缓凝剂的重量比例为0.1:1。

对比例4

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述调凝剂的原料早强剂、缓凝剂的重量比例为2:1。

对比例5

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述塑性膨胀剂的原料是将与实施例1相同用量的偶氮化合物、三盐基硫酸铅，直接简单混合而成。即本对比例未采用特殊方法将偶氮化合物、三盐基硫酸铅制成粉体颗粒。

对比例6

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，所述调凝剂的原料、用量和制备方法与实施例1相同，不同之处在于：所述调凝剂的原料中，早强剂为外壳，缓凝剂为内芯。

对比例7

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述调凝剂的原料是将与实施例1相同用量的早强剂、缓凝剂，直接简单混合而成。即本对比例的调凝剂可以看作未进行任何预先处理，而是分别直接与其他座浆砂浆的原料混合制成座浆砂浆。

对比例8

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述塑性膨胀剂全部为偶氮化合物。

对比例9

本对比例提供的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其原料与实施例1相同，不同之处在于：所述塑性膨胀剂全部为三盐基硫酸铅。

试验例：座浆砂浆性能测试结果

按照GB/T-2419，GB/T-17671和JG/T408的方法，对实施例1-7和对比例1-9制备的座浆砂浆进行流动度、抗压强度和竖向膨胀率的测试。流动度包括初始流动度和30min流动度；抗压强度包括在-5±1℃条件下进行养护4h、1d、3d的抗压强度，还包括在相同养护条件下先养护3d，然后转标准养护条件再养护25d时的抗压强度；竖向膨胀率测试了3h竖向膨胀率，以及24h与3h竖向膨胀率的差值。具体结果如下表1所示。

上述实施例1的实际施工水料比为0.14，采用500r/min搅拌机搅拌4min，施工示意图如图1所示，对比例5的实际施工图如图2所示。

表1座浆砂浆性能测试结果

由上表可以看到，实施例1-7的砂浆在30min时还具有较好的流动性，施工时间较长，抗压强度和竖向膨胀率也较高。当对比例5的塑性膨胀剂的原料不进行预处理，而是直接与其他砂浆原料混合时，对比例8的塑性膨胀剂全部采用偶氮化合物，对比例9的塑性膨胀剂全部采用三盐基硫酸铅时，制备的砂浆流动度、抗压强度和竖向膨胀率均不如实施例1；当对比例6的调凝剂调换内芯和外壳的原料，制备的砂浆流动度、抗压强度和竖向膨胀率同样不如不如实施例1；对比例7的调凝剂不做成“汤圆”状，而是直接将原料与砂浆其他原料混合，制备的砂浆在30min就失去了流动性，无法继续施工。由此可见，只有采用本发明的原料按照特定的制备方法制备的塑性膨胀剂和调凝剂，才能在砂浆中相应地发挥最大的作用。

从图1和图2也可以看到，采用实施例1的砂浆养护结束后无开裂，而图2的砂浆存在明显较多开裂。

Claims (7)

1.一种低温型装配式建筑用座浆砂浆，其特征在于，其原料包括普通水泥5-15wt%、特种水泥15-50wt%、骨料35-50wt%、矿物掺合料3-15wt%、塑性膨胀组分0.01-1wt%、膨胀剂1-10wt%、调凝剂0.05-1wt%、防冻剂0.05-5wt%、施工性能改善剂0.1-5wt%、外加剂0.01-1wt%；

所述塑性膨胀组分的制备方法为：按质量比1:1取偶氮化合物、三盐基硫酸铅，加至无水乙醇中，100-200rpm搅拌3-5min得到分散液，干燥后制成塑性膨胀剂粉体颗粒；

所述调凝剂是由外壳和内芯组成的“汤圆”结构的粉体颗粒，所述外壳的原料包括缓凝剂45-58wt%、第一填充剂16-26wt%、第一粘合剂16-26wt%和第一崩解剂6-10wt%，所述内芯的原料包括早强剂45-58wt%、第二填充剂16-26wt%、第二粘合剂16-26wt%和第二崩解剂6-10wt%；所述早强剂、缓凝剂的质量比为1:1；所述调凝剂的原料中，所述早强剂为硫酸锂、碳酸锂、硫酸钠、硅酸钠中的至少一种，所述缓凝剂为酒石酸、硼酸、葡萄糖酸钠、柠檬酸、蔗糖中的至少一种；

所述膨胀剂为氧化钙类、硫铝酸盐类、氧化镁类膨胀剂中的至少一种；

所述施工性能改善剂由可再分散乳胶粉75-85wt%、硬脂酸钙5-15wt%、纤维10wt%组成；所述纤维为聚酯纤维和/或聚丙烯纤维；

所述外加剂由聚羧酸减水剂30-50wt%、聚醚改性有机硅消泡剂20-40wt%、保水剂30-50wt%组成，所述保水剂为纤维素醚、生物多糖胶中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其特征在于，所述调凝剂的制备方法为：先取所述内芯的原料混合均匀后，用压片剂压制成球形；再取所述外壳的原料混合均匀后，用压片剂压制在所述内芯的表面即得。

3.根据权利要求1所述的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其特征在于，普通水泥10wt%、特种水泥40wt%、骨料42wt%、矿物掺合料4wt%、塑性膨胀组分0.13wt%、膨胀剂2wt%、调凝剂0.17wt%、防冻剂1wt%、施工性能改善剂0.6wt%、外加剂0.1wt%。

4.根据权利要求1所述的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其特征在于，所述普通水泥和特种水泥的质量比为1:1-10；所述普通水泥为强度不低于52.5的普通硅酸盐水泥和/或硅酸盐水泥；所述特种水泥由高贝利特硫铝酸盐水泥30-90wt%、高铝水泥5-50wt%、磷酸镁水泥5-30wt%组成。

5.根据权利要求1所述的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其特征在于，所述骨料为河砂、石英砂、金刚砂、玻璃珠、棕刚玉中的至少一种，且级配为10-20目和20-40目的质量比为3-8:2-7。

6.根据权利要求1所述的低温型装配式建筑用座浆砂浆，其特征在于，所述矿物掺合料包括超细矿粉0-30wt%、灰钙粉5-30wt%、玻璃微珠30-60wt%、粉煤灰0-30wt%、石膏粉10-60wt%、硅灰0-30wt%；

所述防冻剂由硝酸钠70wt%、甲酸钙29.95wt%、引气剂0.05wt%组成；所述引气剂为皂苷类、烷基苯磺酸中的至少一种。

7.权利要求1所述的低温型装配式建筑用座浆砂浆的制备方法，其特征在于，首先取占普通水泥总重量10%的普通水泥，加入塑性膨胀剂、调凝剂、施工性能改善剂、外加剂混合均匀；然后再加入剩余的普通水泥、特种水泥、矿物掺合料、膨胀剂、防冻剂混合均匀；最后加入骨料充分混匀，即得成品。

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