CN114853436B - 一种低温型座浆料及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属建筑材料技术领域，具体涉及一种低温型座浆料及其使用方法。所述的低温型座浆料包括以下组分：复合胶凝材料、级配细骨料、调凝剂、保水剂、减水剂、消泡剂和膨胀剂。该低温型座浆料具有优良的物理力学性能，工作性能优异，可操作时间长，耐低温性能好，低温环境下的早期强度发展快，抗压强度和粘结强度高，体积稳定性好，无收缩开裂问题等优点。适用于需要座浆料的装配式建筑和装配式构筑物用钢筋混凝土构件钢筋连接安装工程，尤其是低温环境下，在低至‑5℃甚至‑10℃低温下短期内即具有较高的力学性能，且长期使用效能优异，确保工程质量和服役寿命。

Description

一种低温型座浆料及其使用方法

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种低温型座浆料及其使用方法。

背景技术

近年来，建筑工业化和装配式建筑(构筑物)快速发展，钢筋混凝土构件和部品连接是实现装配式建筑(构筑物)快速建造的关键技术之一，竖向构件或部品连接时，它们之间的接缝需要密封，以为套筒灌浆连接时形成封闭的灌浆区域。座浆料就是用于填满于套筒灌浆连接的竖向预制构件接缝内，以每个灌浆套筒形成独立封闭的灌浆区域的一种新型干混砂浆。因此，座浆料是实现构件和部品有效连接的重要材料，属于结构性材料，其性能优劣对确保装配式建筑(构筑物)整体性具有至关重要的作用。由于装配式建筑构件属于工厂预制化生产，其为装配式建筑在环境温度较低时也能进行建造提供了便利，避免了现浇混凝土在环境温度低于5℃下不能施工浇筑的不足。然而，由于竖向构件或部品之间的接缝需要采用现场拌制座浆料进行密封，因此开发出高性能的耐低温的座浆料，对于实现冬季低温装配式浇筑施工至关重要因素之一。

但在实际工程中，现有座浆料的性能不能很好满足工程冬季低温应用要求，主要表现在凝结时间长，无法用于负温环境，早期强度发展慢甚至没有强度，后期强度增幅小，粘结强度低，易于产生收缩开裂等问题。

发明内容

基于此，本发明通过协调不同材料特性，解决座浆料在低温环境下的应用技术难题，制备出一种适用于负温环境的具有优异工作性能、早强高强、粘结性能和体积稳定性优异的高性能低温型座浆料，从而为实现负温环境下进行装配式混凝土构件之间的座浆密封施工提供产品与技术。

具体而言，本发明首先提供了一种能应用于负温环境情况下装配式混凝土构件和部品连接时所需的高性能低温型座浆料，以重量份计，包括以下组分：

其中，所述复合胶凝材料至少包含质量比为70：18：6：6的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙粉；

所述级配细骨料至少包含质量比为1.5～2.5:1的机制砂和铁尾矿砂；

所述调凝剂至少包含质量比为1.5～2.5:1的丁二酰亚胺和碳酸钾。

本发明中，以硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、半水石膏、碳酸钙石粉形成复合胶凝材料，胶凝体系各组分按照70：18：6：6合理搭配，起到优势互补效应。其中，硅酸盐水泥赋予座浆料常温下可持续发展强度，确保后期强度；硫铝酸盐水泥提高早期强度和体积稳定性；半水石膏提供硫酸根离子，与硫铝酸盐水泥反应持续生成钙矾石，确保座浆料在不同龄期的体积稳定性。碳酸钙石粉具有晶核效应，能够促进水化反应，促使水化早期即可生成水化硅酸钙凝胶和钙矾石，提高早期强度；且能够提高座浆料抗冻融性能。

本发明采用的级配细骨料是由机制砂和铁尾矿砂按照1.5～2.5:1优选2：1复配而成，从而确保座浆料具有良好的骨架，为实现高强度和高体积稳定性奠定基础；同时也能最大程度上利用固体废弃物，降低成本，提高经济性和社会效益。

利用精心复配而成的复合调凝剂确保了本发明具有在负温环境下仍可快速水化从而具有较好施工性能和较高强度，其中碳酸钾既起到降低座浆料浆体中冰点作用，又起到促进水化反应的作用，丁二酰亚胺极大程度上降低浆体中水分冰点，二者按照1：1.5～2.5优选1：2复掺可使座浆料浆体冰点低至-10℃以下，最大程度上实现座浆料在低温环境下具有良好的施工应用效果。

合适掺量范围的保水剂确保了座浆料具有良好的保水性能。早强型高效减水剂赋予座浆料优异的流动性，同时显著降低用水量和附加促进早期强度发展的作用，提高密实度和强度。消泡剂消减座浆料中的气泡，显著提高密实度，降低泌水性，进一步提高强度和体积稳定性。合适掺量范围的膨胀剂确保早期体积稳定性，同时能一定程度上弥补硅酸盐水泥水化所致收缩，进一步提高后期体积稳定性。几种外加剂协同作用，赋予座浆料优异的工作性能，并一定程度上提高强度和体积稳定性。

上述各组分协同作用，确保了本发明产品具有良好的物理力学性能和体积稳定性，尤其是低温环境下的工作性能和强度发展，切实解决了座浆料在低温环境下灌注质量不佳、强度发展慢且相对较低、体积稳定性差、早期膨胀和后期收缩不匹配等关键技术难题。

本发明中，各组分的较佳重量份配比为：

在上述用量配比下，所得低温型座浆料具有更高的抗压强度、抗折强度和拉伸粘结强度。

作为优选，本发明所述复合胶凝材料中，所述硅酸盐水泥为强度等级PII52.5或者PII52.5R硅酸盐水泥；所述硫铝酸盐水泥为强度等级72.5的快硬硫铝酸盐水泥；所述石膏半水脱硫石膏；所述碳酸钙粉为比表面积≥500m2/kg、碳酸钙含量≥95％的碳酸钙微粉。

作为优选，本发明所述级配细骨料中，所述机制砂为粒径范围0.15-2.36mm、细度模数2.6-3.0且含泥量≤0.2％的机制砂；所述铁尾矿砂为粒径范围0.15-0.60mm、细度模数1.6-2.0且含泥量≤0.2％的铁尾矿砂。本发明发现，在上述条件下，可最大程度上实现颗粒合理级配，从而进一步提高座浆料的强度和体积稳定性。

作为优选，本发明所述调凝剂中，所述碳酸钾为工业纯级别以上的碳酸钾粉体；所述丁二酰亚胺为工业纯级别以上的丁二酰亚胺粉体。

作为优选，所述保水剂为黏度1000-2500mPa.s的羟丙基甲基纤维素。优选出来黏度和掺量范围的保水剂在确保了座浆料具有良好保水性能的基础上，同时具有合适的粘稠度和优异的施工效果，提高粘结强度。

作为优选，所述减水剂为粉末状的早强型聚羧酸减水剂，早强型高效减水剂赋予座浆料优异的流动性，同时显著降低用水量和附加促进早期强度发展的作用，提高密实度和强度；

所述消泡剂为粉末状的聚二甲基硅氧烷消泡剂；

所述PEA膨胀剂为粉末状的偶氮二酰胺膨胀剂。

本发明还提供一种上述的高性能低温型座浆料的制备方法，具体步骤如下：按重量比例精确称量各种原材料，先将复合胶凝材料、级配细骨料一起加入犁刀式混合机混合30-60s，再将调凝剂、保水剂、减水剂、消泡剂、膨胀剂一起加入混合机混合90-150s，即可制备得到产品。

本发明还提供一种上述高性能低温型座浆料的使用方法，具体步骤如下：将称量好的座浆料倒入强制式搅拌机，匀速搅拌的同时缓缓加入所需水量，搅拌时间3min以上，搅拌均匀即可施工使用。优选使用时加水量为座浆料总重量的13％-16％，

本发明的有益效果在于，本发明产品的各项性能优异、品质均匀稳定，生产工艺简单，使用便捷，并确保工程质量；此外，大量应用机制砂和铁尾矿砂等替代天然砂，经济成本低，具有很高的社会效益、环境效益和经济效益。本发明适用范围广，适用于装配式混凝土构件连接时的座浆密封施工，也适用于套筒灌浆连接的竖向预制构件接缝密封施工；本发明可适用的施工环境温度范围广，适用于低温环境下的座浆密封施工工程，也可用于常温环境下的座浆密封施工应用。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合，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。

本发明中，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用仪器等未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。本发明中所用的化工原料均可在国内化工产品市场方便买到。

下面通过实施例进一步说明本发明。其中：

复合胶凝材料是由硅酸盐水泥70：硫铝酸盐水泥18：半水石膏6：碳酸钙粉6复配而成；

硅酸盐水泥：强度等级PII52.5硅酸盐水泥；来自于安徽海螺水泥集团有限公司宁国水泥厂；

所述硫铝酸盐水泥：强度等级72.5的快硬硫铝酸盐水泥；来自于唐山北极熊建材有限公司；

所述石膏：半水脱硫石膏；来自于太仓北新建材有限公司；

所述碳酸钙粉：比表面积≥500m²/kg、碳酸钙含量≥95％的碳酸钙微粉；来自于长兴青盛钙业有限公司；

级配细骨料是由机制砂和铁尾矿砂按照2：1复配而成；

机制砂：粒径范围0.15-2.36mm、细度模数2.6-3.0且含泥量≤0.2％的机制砂；来自于浙江忠信新型建材股份有限公司；

铁尾矿砂：粒径范围0.15-0.60mm、细度模数1.6-2.0且含泥量≤0.2％的铁尾矿砂；来自于北京建筑材料科学研究总院有限公司；

调凝剂是由碳酸钾和丁二酰亚胺按照1：2复配而成；

碳酸钾：工业纯级别以上的碳酸钾粉体；来自于山东瑞港化工有限公司；

丁二酰亚胺：工业纯级别以上的丁二酰亚胺粉体；来自于山东旭晨化工科技有限公司；

保水剂：黏度1000-2500mPa.s的羟丙基甲基纤维素；来自于陶氏化学(中国)投资有限公司；

减水剂：粉末状的早强型聚羧酸减水剂；来自于江苏苏博特新材料股份有限公司的

聚羧酸超早强减水剂；

所述消泡剂：粉末状的聚二甲基硅氧烷消泡剂；来自于上海尚南新材料有限公司；

所述PEA膨胀剂：粉末状的偶氮二酰胺膨胀剂；来自于上海三瑞高分子材料有限公司。

实施例1

一种高性能低温型座浆料，按复合胶凝材料100、级配细骨料160、调凝剂0.3、保水剂0.02、减水剂0.2、消泡剂0.1、膨胀剂0.03的重量比配制而成。

按座浆料总重量的15％加入水，按前述使用方法搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。

实施例2

一种高性能低温型座浆料，按复合胶凝材料100、级配细骨料330、调凝剂1.2、保水剂0.04、减水剂0.6、消泡剂0.5、膨胀剂0.08的重量比配制而成。

按座浆料总重量的13％加入水，按前述使用方法搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。

实施例3

一种高性能低温型座浆料，按复合胶凝材料100、级配细骨料250、调凝剂0.7、保水剂0.03、减水剂0.4、消泡剂0.3、膨胀剂0.05的重量比配制而成。

按座浆料总重量的14.5％加入水，按前述使用方法搅拌均匀，即得所需产品。性能测试结果见表1所示。

表1高性能低温型座浆料性能测试结果

由以上实施例可见，本发明提出的高性能低温型座浆料，各项性能指标优异，在低温环境下的流动性好，早期强度发展快、各龄期强度高，干燥收缩率很小甚至微膨胀，体积稳定性优异，各项指标均远远超过工程控制指标和相关标准要求；适用范围广，适用于通常的环境温度-5℃施工，在环境温度低至-10℃下也可施工应用；适用于低温情况下的装配式建筑混凝土构件连接座浆密封工程，也适用于常温情况下的座浆密封工程。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种低温型座浆料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：

复合胶凝材料     100份；

级配细骨料       200-280份；

调凝剂           0.5-1.0份；

保水剂           0.025-0.035份；

减水剂           0.3-0.5份；

消泡剂           0.2-0.4份；

膨胀剂           0.04-0.07份；

其中，所述复合胶凝材料至少包含质量比为70：18：6：6的硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、半水石膏和碳酸钙粉；

所述级配细骨料至少包含质量比为1.5~2.5:1的机制砂和铁尾矿砂；

所述调凝剂至少包含质量比为1.5~2.5:1的丁二酰亚胺和碳酸钾；

所述机制砂为粒径范围0.15-2.36mm、细度模数2.6-3.0且含泥量≤0.2%的机制砂；

所述铁尾矿砂为粒径范围0.15-0.60mm、细度模数1.6-2.0且含泥量≤0.2%的铁尾矿砂；

所述低温型座浆料在环境温度低至-10℃下可施工应用。

2.根据权利要求1所述的低温型座浆料，其特征在于，所述硅酸盐水泥为强度等级PII52.5或者PII52.5R硅酸盐水泥；

和/或，所述硫铝酸盐水泥为强度等级72.5的快硬硫铝酸盐水泥；

和/或，所述半水石膏为半水脱硫石膏；

和/或，所述碳酸钙粉为比表面积≥500m²/kg、碳酸钙含量≥95%的碳酸钙微粉。

3.根据权利要求1或2所述的低温型座浆料，其特征在于，所述碳酸钾为工业纯级别以上的碳酸钾粉体；

和/或，所述丁二酰亚胺为工业纯级别以上的丁二酰亚胺粉体。

4.根据权利要求1或2所述的低温型座浆料，其特征在于，所述保水剂为黏度1000-2500mPa.s的羟丙基甲基纤维素。

5.根据权利要求1或2所述的低温型座浆料，其特征在于所述减水剂为粉末状的早强型聚羧酸减水剂；

和/或，所述消泡剂为粉末状的聚二甲基硅氧烷消泡剂；

和/或，所述膨胀剂为粉末状的偶氮二酰胺膨胀剂。

6.一种如权利要求1-5任一项所述低温型座浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

先将所述复合胶凝材料、级配细骨料加入混合机混合30-60s，再将所述调凝剂、保水剂、减水剂、消泡剂、膨胀剂加入混合机混合90-150s，即得。

7.一种如权利要求1-5任一项所述低温型座浆料的使用方法，其特征在于，将权利要求1-5任一项所述低温型座浆料加入搅拌机，搅拌的同时缓缓加入水，搅拌均匀即可施工使用。

8.根据权利要求7所述的使用方法，其特征在于，以所述低温型座浆料的质量计，所述水的加入量为13%-16%。