CN113880535B - 一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，属于建筑材料技术领域。所述套筒灌浆料由以下重量份的原料组成：胶凝材料850～1000份，混合骨料950～1150份，活性掺合料50～100份，外加剂22～53份。其中，胶凝材料由硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料混合改性后制备而成。本发明提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料在‑5～10℃条件下使用不仅具有优良的流动性，还具有优异的力学性能，早期强度也能满足实际应用的需求。

Description

一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料

技术领域

本发明涉及建筑材料领域，具体涉及一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料。

背景技术

装配式建筑是指由钢筋混凝土材料先在工厂内使用精良的设备预制好标准规格的构件，把其运输至施工现场，将预先制作的建筑构件在施工现场组装而成的建筑，是一种全新的建筑工业化的建造模式。装配式建筑能减少现场施工对场地、温度等环境条件的要求，降低建筑垃圾占用面积和对环境的污染，提高建筑外表美观性和结构性能，使构件质量得到保证，使施工安全等级、施工效率、资源循环利用率得到提高，使施工周期缩短。同时装配式建筑具有机械工厂化、装修一体化的优点，是有效实现建筑业节约资源能源、大规模建设工程量、解决劳动力短缺、改善劳动环境和保护自然环境的必然选择。为保证装配式建筑中整体性及构件之间连接的强度，构成建筑结构整体的关键技术之一是预制构件的钢筋连接技术，其中钢筋套筒连接就是最有效的技术之一。钢筋套筒连接是在插入钢筋的套筒内注入高强度的灌浆料，将钢筋与套筒牢固地结合在一起。钢筋套筒灌浆料的质量以及其与套筒内钢筋粘结的程度直接决定着装配式建筑的质量、安全及服役时间。因此，为了能够使灌浆料充填密实，套筒灌浆料必须具有良好的流动度、高强度和微膨胀性。

中国专利CN106699077B中公开了一种装配式建筑钢筋连接用套筒灌浆料，由以下原料按质量百分比组成：水泥40～45％，细骨料45～55％，硅灰2～3％，超细粒化高炉矿渣2～3％，膨胀剂2～3％，缓凝剂0.1～0.2％；消泡剂0.15～0.25％；所述水泥是由硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥混合而成的复配水泥，硫铝酸盐水泥占水泥总质量的7～9％，余量为早强型普通硅酸盐水泥；所述硅灰的比表面积为20000～21000m²/kg，所述超细粒化高炉矿渣的比表面积为850～900m²/kg。

专利申请CN105236869A中公开了一种钢筋套筒连接专用高强灌浆料，包括灌浆料干粉和水，其灌浆料干粉由以下重量百分比原料制备而成：水泥45％～50％；减水剂0.1％～0.3％；消泡剂0.06％～0.1％；保水增粘剂1％～3％；复合缓凝剂0.025％～0.05％；复合膨胀剂1％～2％；石英砂掺足至100％；灌浆料干粉与水的质量比为1︰0.23～0.28；所述水泥由以下重量百分比的原料组成：硫铝酸盐水泥占水泥总量的0％～15％，纯硅酸盐水泥PI52.5或PII52.5占水泥总量的85％～100％。

中国专利CN110128088B中公开了一种高流动度钢筋连接用套筒灌浆材料，包括如下质量份数的组分：复合凝胶材料400-550份，细骨料450-600份，功能型组分40-100份，孔隙结构调节剂0.5-2份，早强剂1-5份；所述功能型组分包括聚羧酸减水剂、缓凝剂、增稠剂、螯合剂、硅藻土和硅灰，所述聚羧酸减水剂、缓凝剂、增稠剂、螯合剂、硅藻土和硅灰的质量比为(0.28-0.4)：(0.01-0.03)：(0.01-0.02)：(0.005-0.01)：(20-50)：(20-50)；所述功能型组分的制备方法包括，将硅烷偶联剂与硅藻土分散在环己烷中形成悬浊液，然后加入聚羧酸减水剂、缓凝剂和增稠剂，超声震荡，分散均匀，然后固液分离，干燥分离出来的固体，最后将干燥的固体与硅灰混合均与即可；所述螯合剂为硅烷偶联剂，所述复合凝胶材料包括52.5级普通硅酸盐水泥和42.5级快硬硫铝酸盐水泥。

专利申请CN109704659A中公开了一种钢筋连接用套筒灌浆料，按重量份计包括以下组分：水泥30-35份、砂40-50份、硬石膏10-20份、活性微珠粉15-20份、聚羧酸减水剂1-3份、消泡剂0.2-0.4份、缓凝剂0.3-0.5份、水泥复合稳定剂1-2份、塑化膨胀剂0.8-1.2份、早强剂0.6-0.8份、保水增稠剂1.2-1.6份、水泥水化促进剂0.2-0.4份。

专利申请CN106699077A和CN105236869A中均采用了复掺水泥的方法，即硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥叠加使用。硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥矿物组成不同、水化产物不同、物理性能不同、反应机理不同，叠加使用时会发生速凝和闪凝现象，即使使用缓凝剂，现场操作也较为麻烦，无形之中给套筒灌浆料带来了质量上的隐患。

专利申请CN110128088A中加了硅藻土和硅灰作为掺合料，CN105236869A中加了活性微珠粉作为掺合料，虽然这两种套筒灌浆料早期力学性能可以得到保证，但后期力学性能的提升仍然存在问题。

专利申请CN110950616A提供的低温钢筋套筒连接用灌浆料中使用了占比较高的高贝利特水泥，高贝利特水泥中硅酸二钙含量较高，但硅酸二钙本身水化速度较慢，在低温环境中水化速度就更慢，因此该低温钢筋套筒连接用灌浆料早期强度难以保障。

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水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，由以下重量份的原料组成：胶凝材料850～1000份，混合骨料950～1150份，活性掺合料50～100份、外加剂22～53份；

所述胶凝材料的制备方法为：

S1、将硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料在100℃～200℃条件下烘干至恒重，冷却后混合粉磨至比表面积为340～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将粒径均≤30mm且均已烘干的石灰石和石膏混合后粉磨成80μm方孔筛筛余≤5％的初级微粉，将所述初级微粉继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉；所述硅酸盐水泥熟料与所述硫铝酸盐水泥熟料质量比为(1～2):1；所述石膏和所述石灰石的质量比为(1～1.5):1；

S2、将步骤S1中所得的熟料微粉和石膏-石灰石微粉混合均匀，得到胶凝材料；所述熟料微粉的质量为所述石膏-石灰石微粉质量的6～9倍。

硫铝酸盐水泥的特点是低温条件下早期强度高，并具有膨胀性，但后期强度增长率低，甚至出现倒缩现象。因此，低温条件下仅采用硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥互掺的技术方案，势必导致套筒灌浆料后期强度难以保证。硫铝酸盐水泥强度的倒缩程度与其比表面积有着很大的关系，比表面积越大，早期强度越高，后期强度的倒缩越加明显。故若采用硫铝酸盐水泥和硅酸盐水泥互掺的技术方案，并同时满足套筒灌浆料具有较高早期强度且后期强度不倒缩的需求，则必须处理好两种水泥的细度，特别是硫铝酸盐水泥的细度。而硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料由于原材料和烧结工艺的不同，其易磨性也不同。硅酸盐水泥熟料较硫铝酸盐水泥熟料具有更好的易磨性，在相同粉磨条件下粉磨，得到的硅酸盐水泥熟料的粒径要小于硫铝酸盐水泥熟料的粒径。例如，将硫铝酸盐水泥熟料和硅酸盐水泥熟料混合粉磨至比表面积为350m²/kg时，硅酸盐水泥熟料部分的比表面积其实高于350m²/kg，硫铝酸盐水泥熟料部分的比表面积却低于350m²/kg。因此，本发明中通过分别对硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料进行处理，既保证了硅酸盐水泥的强度，又可以延迟硫铝酸盐水泥的水化进程，进而降低其后期倒缩的程度，保证套筒灌浆料的后期强度。低温条件下，石膏和石灰石在水泥中的比例对硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的水化进程和强度的发展有着重要的作用，两者比例的改变可使水泥适应不同的温度条件。在低温条件下，水泥的水化过程会受到较大影响，但是加入石膏不仅可以加速钙矾石的生成，提高早期强度；同时由于此反应放热反应，还可以利用反应过程中释放的热量使水泥水化过程正常进行。本发明中通过调整硫铝酸盐水泥熟料和硅酸盐水泥熟料的用量比例以及加入不同比例的石膏和石灰石，制备出既可以满足早期和后期强度，又可以适应不同低温条件的胶凝材料，从而保证套筒灌浆料能在不同的低温条件下使用，并具有良好的性能。

优选的，步骤S2中所述石膏中硫酸钙含量≥75％。

进一步优选的，步骤S2中所述石膏中硫酸钙含量≥80％。

优选的，步骤S2中将所述初级微粉继续粉磨时加入了增强剂，所述增强剂与所述初级微粉的质量比为(0.01～0.05)：1。

进一步优选的，所述增强剂与所述初级微粉的质量比为0.03:1。

优选的，所述增强剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氨基钠中的至少一种。

优选的，所述混合骨料由砂和骨料按质按量比1：(0.3～0.7)组成；所述混合骨料的粒径为40～70目、70～120目和大于120目，且三种粒径的质量比为(3～8)：(2～6)：1。

进一步优选的，所述骨料为砂岩骨料，所述砂岩骨料的制备方法包括如下步骤：

W1、将聚萘甲醛磺酸钠盐、七铝酸十二钙和氧化镁加入水中，搅拌混合后形成料浆；将大块砂岩破碎成粒径为4.75～9.5mm的砂岩颗粒，将所述砂岩颗粒放入所述料浆中浸泡0.5～1.5h，然后在15～30℃、湿度为90±5％的条件下养护24h；所述聚萘甲醛磺酸钠盐的用量为所述七铝酸十二钙和所述氧化镁质量总和的0.6～1.2％；所述七铝酸十二钙和所述氧化镁的质量比为(2.5～5.5)：1；所述浆料与所述砂岩颗粒的质量比为(2～5):1；

W2、将步骤W1中养护后的固体粉碎并筛选成40～70目、70～120目和大于120目三个粒径的颗粒；

W3、将步骤W2中三个粒径级别的颗粒分别用甲基硅酸钾溶液浸泡，烘干，即得三个粒径级别的砂岩骨料。

砂岩是源区岩石经风化、剥蚀等自然运动后堆积形成的，属于沉积岩的一种，与石英岩相比，砂岩抗压强度较差。破碎后的砂岩颗粒不仅存在微裂纹，而且自身孔隙率也较大，很难作为高强度套筒灌浆料的骨料。将砂岩颗粒浸入由聚萘甲醛磺酸钠盐、七铝酸十二钙、氧化钙和水形成料浆中，氧化钙晶体水化生成的氢氧化钙晶体会填充于砂岩颗粒的孔隙中，降低其孔隙率；此外，七铝酸十二钙会包覆在砂岩颗粒表面，由于七铝酸十二钙水化速度快，在短时间内就会使砂岩颗粒形成一个致密的整体，提高了砂岩颗粒的坚硬程度。粉碎后得到的更细的砂岩颗粒表面依然残留有七铝酸十二钙的水化产物，由于七铝酸十二钙水化产物与水会发生强烈倒缩，为了避免砂岩骨料与水接触后发生倒缩而影响套筒灌浆料的强度，将粉碎后得到的更细砂岩颗粒使用甲基硅酸钾溶液处理，以隔绝其与套筒灌浆料的拌合水接触。

更进一步优选的，步骤W1中所述七铝酸十二钙和所述氧化镁的质量比为(3～5):1。

更进一步优选的，所述步骤W3中用质量浓度为1.0％～1.5％的甲基硅酸钾溶液浸泡24h，在60～80℃下烘干备用；所述甲基硅酸钾溶液与每个粒径级别的颗粒的质量比均为(5～8):1。

更进一步优选的，所述甲基硅酸钾溶液与每个粒径级别的颗粒的质量比均为7:1。

优选的，所述活性掺合料的制备方法如下：将块状生石灰和粒化高炉矿渣混合后粉磨至比表面积≥800m²/kg，然后再与比表面积为12000～15000m²/kg的硅灰混合均匀；所述块状生石灰、粒化高炉矿渣、硅灰的质量比为(5～9)：(1.5～3)：1。

优选的，所述外加剂包括减水剂3～4.5份，消泡剂4.5～13.5份，早强剂4.5～14份，防冻剂10～21份。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，通过共同粉磨硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料并按照限定方法制成孰料微粉，并最终形成胶凝材料，可以满足在-5～10℃的条件下使用；不仅具有优良的流动性，而且抗压强度满足JG/T 408-2019《钢筋连接用套筒灌浆料》的要求；

(2)本发明中胶凝材料通过两次粉磨，具有更好的质量稳定性和活性；在第二次粉磨过程中加入增强剂，最大程度地提高低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的力学性能；

(3)采用改性后的砂岩作为骨料，提高了砂岩的附加值，降低了套筒灌浆料的生产成本；起到了节能环保、废物利用的目的。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。本领域技术人员依据以下实施方式所作的任何等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

以下实施例和对比例中，所选用的硅酸盐水泥熟料采购自沈阳冀东水泥有限公司；硫铝酸盐水泥熟料采购自唐山六九水泥有限公司；石灰石和石膏采购自辽阳市灯塔市塔东水泥有限公司；砂岩选自辽宁省本溪市郊区；混合骨料中的砂可以为河砂、海砂、沙漠砂和机制砂等各种符合条件的砂，优选石英砂，所使用的石英砂采购自沈阳山城石英砂厂；七铝酸十二钙、氧化镁和聚萘甲醛磺酸钠盐采购自沈阳化工集团公司；粒化高炉矿渣采购自本溪钢铁(集团)有限责任公司；块状生石灰和硅灰采购自沈阳赛尼欧化工有限公司。

实施例和对比例中的外加剂为低温钢筋连接用套筒灌浆料中常用的原料，包括减水剂、消泡剂、早强剂、防冻剂，可以选择其中一种或多种添加，作为优选的实施例，以下实施例中均全部添加。所述外加剂均选用市面上常用的类型；例如，减水剂可以选择减水率不低于30％的聚羧酸粉体减水剂，采购自辽宁科隆精细化工股份有限公司；消泡剂可以选用聚甲基苯基硅氧烷；早强剂可以选用甲酸钙、碳酸锂、硫酸钠中至少一种；防冻剂选用亚硝酸钙和亚硝酸钠按质量比1:(0.4～1)的组合物。

除特别说明外，所有实施例和对比例中的份数都是指重量份数。

实施例1

本实施例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，由以下重量份的原料组成：胶凝材料900份，混合骨料1000份，活性掺合料65份、外加剂35份；即所述胶凝材料占所述低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料组分总质量的45.0％；所述混合骨料由296份粒径为40～70目、296份粒径为70～120目、74份粒径大于120目的石英砂和148份粒径为40～70目、148份粒径为70～120目、38份粒径大于120目的砂岩骨料组成；所述外加剂由3.5份减水剂、9.5份消泡剂、8份早强剂和14份防冻剂组成，所述防冻剂由8.5份亚硝酸钙和5.5份亚硝酸钠组成；

其中，所述胶凝材料的制备方法为：

S1、将530份硅酸盐水泥熟料和270份硫铝酸盐水泥熟料在150℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为340～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将60份粒径≤30mm且已烘干的硫酸钙含量为83％的二水石膏和40份粒径≤30mm且已烘干的石灰石混合后在球磨机中粉磨得到经80μm方孔筛的筛余≤5％的初级微粉，将所述初级微粉在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉；

S2、将步骤S1中所得的熟料微粉和石膏-石灰石微粉混合均匀，得到胶凝材料；

所述砂岩骨料的制备方法为：

W1、按质量比4:1的比例称取100份七铝酸十二钙和25份氧化镁，连同1份聚萘甲醛磺酸钠盐加入1000份水中，搅拌混合后形成料浆，备用；将大块砂岩破碎成粒径为4.75～9.5mm的砂岩颗粒，取375份所述砂岩颗粒放入所述浆料中浸泡1h，然后在温度为25℃、湿度为90±5％的条件下养护24h；

W2、将步骤W1中养护后的固体粉碎并筛选成40～70目、70～120目和大于120目三个粒径的颗粒；

W3、取步骤W2中40～70目的颗粒148份、70～120目的颗粒148份、大于120目的颗粒38份分别用1036份、1036份、266份质量浓度为1.0％的甲基硅酸钾溶液中浸泡24h，过滤，固体在70℃条件下烘干即得到三个粒径级别的砂岩骨料；

所述活性掺合料的制备方法为：将45份块状生石灰和15份粒化高炉矿渣在立磨中共同粉磨至比表面积≥800m²/kg，然后再与5份比表面积在12000～15000m²/kg的硅灰混合均匀。

实施例2

本实施例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1完全相同；其中，所述砂岩骨料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述胶凝材料的制备方法为：

其中，所述胶凝材料的制备方法为：

S1、将480份硅酸盐水泥熟料和320份硫铝酸盐水泥熟料在100℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为340～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将55份粒径≤30mm且已烘干的硫酸钙含量为83％的二水石膏和45份粒径≤30mm且已烘干的石灰石混合后在球磨机中粉磨得到经80μm方孔筛的筛余≤5％的初级微粉，将所述初级微粉在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉；

S2、将步骤S1中所得的熟料微粉和石膏-石灰石微粉混合均匀，得到胶凝材料。

实施例3

本实施例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1完全相同；其中，所述砂岩骨料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述胶凝材料的制备方法为：

其中，所述胶凝材料的制备方法为：

S1、将400份硅酸盐水泥熟料和400份硫铝酸盐水泥熟料在200℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为340～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将50份粒径≤30mm且已烘干的硫酸钙含量为83％的二水石膏和50份粒径≤30mm且已烘干的石灰石混合后在球磨机中粉磨得到经80μm方孔筛的筛余≤5％的初级微粉，将所述初级微粉在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉；

S2、将步骤S1中所得的熟料微粉和石膏-石灰石微粉混合均匀，得到胶凝材料。

实施例4

本实施例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，由以下重量份的原料组成：胶凝材料850份，混合骨料1150份，活性掺合料100份、外加剂22份；即所述胶凝材料占所述低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料组分总质量的40.0％；所述混合骨料由358份粒径为40～70目、269份粒径为70～120目、45份粒径大于120目的石英砂和255份粒径为40～70目、191份粒径为70～120目、32份粒径大于120目的砂岩骨料组成；所述外加剂由3份减水剂、9.5份消泡剂、8份早强剂和14份防冻剂组成，所述防冻剂由8.5份亚硝酸钙和5.5份亚硝酸钠组成；

其中，所述胶凝材料的制备方法为：

S1、将480份硅酸盐水泥熟料和250份硫铝酸盐水泥熟料在150℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为340～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将70份粒径≤30mm且已烘干的硫酸钙含量为80％的氟石膏和50份粒径≤30mm且已烘干的石灰石混合后在球磨机中粉磨得到经80μm方孔筛的筛余≤5％的初级微粉，向所述初级微粉中加入1.2份氢氧化钠固体，混合均匀后在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉；

S2、将步骤S1中所得的熟料微粉和石膏-石灰石微粉混合均匀，得到胶凝材料；

所述砂岩骨料的制备方法为：

W1、按质量比3:1的比例称取七铝酸十二钙90份和氧化镁30份，连同0.75份聚萘甲醛磺酸钠盐加入1100份水中，搅拌混合后形成料浆，备用；将大块砂岩破碎成粒径为4.75～9.5mm的砂岩颗粒，取560份所述砂岩颗粒放入所述浆料中浸泡1.5h，然后在温度为15℃、湿度为90±5％的条件下养护24h；

W2、将步骤W1中养护后的固体粉碎并筛选成40～70目、70～120目和大于120目三个粒径的颗粒；

W3、取步骤W2中40～70目的颗粒255份、70～120目的颗粒191份、大于120目的颗粒32份分别用2040份、1528份、256份质量浓度为1.0％的甲基硅酸钾溶液中浸泡24h，过滤，固体在60℃条件下烘干即得到三个粒径级别的砂岩骨料；

所述活性掺合料的制备方法为：将70份块状生石灰和20份粒化高炉矿渣在立磨中共同粉磨至比表面积≥800m²/kg，然后再与10份比表面积在12000～15000m²/kg的硅灰混合均匀。

实施例5

本实施例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，由以下重量份的原料组成：胶凝材料1000份，混合骨料950份，活性掺合料50份、外加剂53份；即所述胶凝材料占所述低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料组分总质量的48.7％；所述混合骨料由365份粒径为40～70目、243份粒径为70～120目、122份粒径大于120目的石英砂和110份粒径为40～70目、73份粒径为70～120目、37份粒径大于120目的砂岩骨料组成；所述外加剂由4.5份减水剂、13.5份消泡剂、14份早强剂和21份防冻剂组成，所述防冻剂由15份亚硝酸钙和6份亚硝酸钠组成；

其中，所述胶凝材料的制备方法为：

S1、将600份硅酸盐水泥熟料和300份硫铝酸盐水泥熟料在200℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为340～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将58份粒径≤30mm且已烘干的硫酸钙含量为84％的脱硫石膏和42份粒径≤30mm且已烘干的石灰石混合后在球磨机中粉磨得到经80μm方孔筛的筛余≤5％的初级微粉，向所述初级微粉中加入5份氢氧化钙固体，混合均匀后在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉；

S2、将步骤S1中所得的熟料微粉和石膏-石灰石微粉混合均匀，得到胶凝材料；

所述砂岩骨料的制备方法为：

W1、按质量比5:1的比例称取七铝酸十二钙120份和氧化镁24份，连同1.7份聚萘甲醛磺酸钠盐加入1200份水中，搅拌混合后形成料浆，备用；将大块砂岩破碎成粒径为4.75～9.5mm的砂岩颗粒，取269份所述砂岩颗粒放入所述浆料中浸泡1.5h，然后在温度为30℃、湿度为90±5％的条件下养护24h；

W2、将步骤W1中干燥后的固体粉碎并筛选成40～70目、70～120目和大于120目三个粒径的颗粒；

W3、取步骤W2中40～70目的颗粒110份、70～120目的颗粒73份、大于120目的颗粒37份分别用550份、365份、185份质量浓度为1.0％的甲基硅酸钾溶液中浸泡24h，过滤，固体在80℃条件下烘干即得到三个粒径级别的砂岩骨料；

所述活性掺合料的制备方法为：将34份块状生石灰和9.5份粒化高炉矿渣在立磨中共同粉磨至比表面积≥800m²/kg，然后再与6.5份比表面积在12000～15000m²/kg的硅灰混合均匀。

实施例6

本实施例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1完全相同；其中，所述砂岩骨料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述胶凝材料的制备方法中，步骤S1中向所述初级微粉中加入3份氨基钠固体，混合均匀后在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉。

对比例1

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料由以下重量份的原料组成：硅酸盐水泥熟料530份，硫铝酸盐水泥熟料270份，粒径≤30mm且已烘干的硫酸钙含量为83％的二水石膏60份，粒径≤30mm且已烘干的石灰石40份，混合骨料1000份，活性掺合料65份、外加剂35份；将所述硅酸盐水泥熟料在球磨机中粉磨至比表面积为340～360m²/kg，将所述硫铝酸盐水泥熟料在球磨机中粉磨至比表面积为340～360m²/kg；将所述二水石膏在球磨机中粉磨至比表面积≥600m²/kg，将所述石灰石在球磨机中粉磨至比表面积≥600m²/kg；所述混合骨料组成与实施例1相同，其中砂岩骨料的制备方法与实施例1相同；所述活性掺合料的制备方法与实施例1相同；所述外加剂组成与实施例1相同。

对比例2

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1相同；其中，所述砂岩骨料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述胶凝材料的制备方法中步骤S1：将530份硅酸盐水泥熟料和270份硫铝酸盐水泥熟料在150℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为304～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将100份粒径≤30mm且已烘干的石灰石在球磨机中粉磨得到经80μm方孔筛的筛余≤5％的初级微粉，将所述初级微粉在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石灰石微粉。即与实施例1相比，所述胶凝材料的制备方法中不添加二水石膏。

对比例3

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1相同；其中，所述砂岩骨料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述胶凝材料的制备方法中步骤S1：将530份硅酸盐水泥熟料和270份硫铝酸盐水泥熟料在150℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为340～360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将100份粒径≤30mm且已烘干的硫酸钙含量为83％的二水石膏在球磨机中粉磨得到经80μm方孔筛的筛余≤5％的初级微粉，将所述初级微粉在立磨中继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏微粉。即与实施例1相比，所述胶凝材料的制备方法中不添加石灰石。

对比例4

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1相同；其中，所述砂岩骨料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述胶凝材料的制备方法中，步骤S1中取580份硅酸盐水泥熟料和320份硫铝酸盐水泥熟料在150℃条件下烘干至恒重，冷却后在球磨机中共同粉磨至比表面积为340～360m²/kg，即得胶凝材料。即与实施例1相比，所述胶凝材料中不添加石膏-石灰石微粉。

对比例5

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1相同；其中，所述胶凝材料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述砂岩骨料的制备方法中步骤W1中称取125份七铝酸十二钙，连同1份聚萘甲醛磺酸钠盐加入1000份水中，搅拌混合后形成料浆，备用。即与实施例1相比，步骤W1中不添加氧化镁。

对比例6

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1相同；其中，所述胶凝材料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述砂岩骨料的制备方法中步骤W1中称取125份氧化镁，连同1份聚萘甲醛磺酸钠盐加入1000份水中，搅拌混合后形成料浆，备用。即与实施例1相比，步骤W1中不添加七铝酸十二钙。

对比例7

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1相同；其中，所述胶凝材料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述砂岩骨料的制备方法中步骤W1中称取100份七铝酸十二钙和25份氧化镁，加入1000份水中，搅拌混合后形成料浆，备用。即与实施例1相比，步骤W1中不添加聚萘甲醛磺酸钠盐。

对比例8

本对比例提供的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料的组成与实施例1相同；其中，所述胶凝材料和所述活性掺合料的制备方法都与实施例1中相同；不同之处在于，所述砂岩骨料的制备方法中没有步骤W3。

性能测试

分别取实施例1～6和对比例1～8制备的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，分别在不同温度下加入占所述套筒灌浆料质量13％的水进行拌合，然后灌入全灌浆套筒內。参照JGT408-2019《钢筋连接用套筒灌浆料》中的方法测定各个实施例和对比例制备的套筒灌浆料的初始流动度、30min后的流动度、1d和3d和28d的抗压强度、竖向膨胀率。检测结果如下表1。

表1低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料性能检测结果

参照JGT 408-2019《钢筋连接用套筒灌浆料》对实施例1～6和对比例1～8制备的低温钢筋连接用套筒灌浆料进行性能测试时，未发现有泌水现象。从表1的数据可以看出，各个实施例所制备的钢筋连接用套筒灌浆料，竖向膨胀率满足要求，流动度较为优异，初始流动度为340-350mm，30min流动度为330-345mm，变化量相对较小；力学性能最佳，1d抗压强度超过40MPa，3d抗压强度超过70MPa，28d抗压强度超过90MPa，远远超过技术标准所要求的强度。对比实施例1～3的数据可以看出，调整胶凝材料中各组分的占比后，套筒灌浆料即可适应不同的温度条件。对比实施例6和实施例1的数据可以看出，在制备胶凝材料时，步骤S3中加入增强剂后进行粉磨，能进一步提升套筒灌浆料的力学性能。

通过对比实施例1、对比例1～4可知，在套筒灌浆料组分中加入采用本发明的方法制备的胶凝材料可以显著提升套筒灌浆料的力学性能，改善套筒灌浆料的流动性能；同时也可以看出，如果改变胶凝材料的制备方法或者将本发明中胶凝材料的各种原料直接与其他原料简单混合，对套筒灌浆料流动性能的改善和力学性能的提升均不明显。

通过对比实施例1、对比例5～8可知，采用本发明的方法所制备的砂岩骨料，对套筒灌浆料的抗压强度有明显的促进作用；改变砂岩骨料的制备方法，都会使套筒灌浆料抗压强度明显下降。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。对于任何熟悉本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。任何依据本发明申请保护范围及说明书内容所作的简单的等效变化和修饰，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于，由以下重量份的原料组成：胶凝材料850~1000份，混合骨料950~1150份，活性掺合料50～100份，外加剂22~53份；

所述胶凝材料的制备方法为：

S1、将硅酸盐水泥熟料和硫铝酸盐水泥熟料在100℃～200℃条件下烘干至恒重，冷却后混合粉磨至比表面积为340~360m²/kg，得到熟料微粉以备用；将粒径均≤30mm且均已烘干的石灰石和石膏混合后粉磨成80μm方孔筛筛余≤5%的初级微粉，将所述初级微粉继续粉磨至比表面积≥600m²/kg，得到石膏-石灰石微粉；所述硅酸盐水泥熟料与所述硫铝酸盐水泥熟料质量比为(1~2):1；所述石膏和所述石灰石的质量比为(1~1.5):1；

S2、将步骤S1中所得的熟料微粉和石膏-石灰石微粉混合均匀，得到胶凝材料；所述熟料微粉的质量为所述石膏-石灰石微粉质量的6~9倍；

步骤S2中将所述初级微粉继续粉磨时加入了增强剂，所述增强剂与所述初级微粉的质量比为（0.01~0.05）：1；

所述混合骨料由砂和骨料按质按量比1：（0.3~0.7）组成；所述混合骨料的粒径为40~70目、70~120目和大于120目，且三种粒径的质量比为（3~8）：（2~6）：1；所述骨料为砂岩骨料，所述砂岩骨料的制备方法包括如下步骤：

W1、将聚萘甲醛磺酸钠盐、七铝酸十二钙和氧化镁加入水中，搅拌混合后形成料浆；将大块砂岩破碎成粒径为4.75~9.5mm的砂岩颗粒，将所述砂岩颗粒放入所述料浆中浸泡0.5~1.5h，然后在15~30℃、湿度为90±5%的条件下养护24h；所述聚萘甲醛磺酸钠盐的用量为所述七铝酸十二钙和所述氧化镁质量总和的0.6~1.2%；所述七铝酸十二钙和所述氧化镁的质量比为（2.5~5.5）：1；所述浆料与所述砂岩颗粒的质量比为(2~5):1；

W2、将步骤W1中养护后的固体粉碎并筛选成40~70目、70~120目和大于120目三个粒径的颗粒；

W3、将步骤W2中三个粒径级别的颗粒分别用甲基硅酸钾溶液浸泡，烘干，即得三个粒径级别的砂岩骨料；

所述活性掺合料的制备方法如下：将块状生石灰和粒化高炉矿渣混合后粉磨至比表面积≥800m²/kg，然后再与比表面积为12000～15000 m²/kg的硅灰混合均匀；所述块状生石灰、粒化高炉矿渣、硅灰的质量比为（5~9）：（1.5~3）：1。

2.根据权利要求1所述的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于，步骤S2中所述石膏中硫酸钙含量≥75%。

3.根据权利要求1所述的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于，所述增强剂与所述初级微粉的质量比为0.03:1。

4.根据权利要求1或3所述的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于，所述增强剂为氢氧化钠、氢氧化钙、氨基钠中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于，所述步骤W3中用质量浓度为1.0%~1.5%的甲基硅酸钾溶液浸泡24h，在60~80℃下烘干备用；所述甲基硅酸钾溶液与每个粒径级别的颗粒的质量比均为(5~8):1。

6.根据权利要求5所述的低温水泥基钢筋连接用套筒灌浆料，其特征在于，所述甲基硅酸钾溶液与每个粒径级别的颗粒的质量比均为7:1。