本发明涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料及其制备和使用方法。
背景技术：
装配式混凝土结构是将构件在工厂预制，在施工现场组装施工的建筑形式，这种形式具有诸多优点，减少了施工现场的粉尘和噪音污染，混凝土构件的质量更有保障，施工速度快，结构更加安全可靠等，但是装配式构件彼此之间的连接，或装配式构件与已有基础构件连接件，大多需要进行套筒灌浆固定，这是目前施工现场最常用的连接方式。
市场上现有的套筒灌浆料凝结时间缓慢，凝结硬化时间大于5小时，早期强度低，一般要在施工24h后才能达到预定的强度，进行下一步的施工，大大影响了施工速度，延长了施工周期。现有的一些早强灌浆料凝结硬化的速度虽然有所改善，但是配料组分复杂，生产成本高，但是短时间内的硬化强度仍无法达到施工要求。
技术实现要素：
本发明提供一种凝结速度快，硬化时间短，在2h内即可达到施工强度需求的用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料。
解决的技术问题是：现有的灌浆料凝结时间缓慢，早期强度低，一般要在施工24h后才能达到施工要求强度，大大影响了施工速度，延长了施工周期。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，包括以下重量份数的组分：
硫铝酸盐水泥42.5～49份，硅灰1.5～3份，砂45～55份，复合膨胀剂a0.2～0.5份，复合膨胀剂b2～3份，减水剂0.25～0.5份，消泡剂0.05～0.15份，稳定剂0.15～0.25份，复合调凝剂a0.025～0.05份和复合调凝剂b0.1～0.3份。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，进一步的，所述硅灰中sio2的含量不低于95％，硅灰的比表面积不低于20000m2/kg。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，进一步的，所述复合膨胀剂a包括十二烷基苯磺酸钠和三萜皂苷，十二烷基苯磺酸钠和三萜皂苷的用量配比为1:3。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，进一步的，所述复合膨胀剂b包括钙矾石和氧化钙，钙矾石和氧化钙的用量配比为1:1。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，进一步的，所述减水剂为聚羧酸减水剂，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，进一步的，所述稳定剂为纤维素醚。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，进一步的，所述复合调凝剂a包括四硼酸钠和葡萄糖酸钠，四硼酸钠和葡萄糖酸钠的用量配比为2:1。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料，进一步的，所述复合调凝剂b包括甲酸钙和碳酸锂，甲酸钙和碳酸锂的用量配比为1:2。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、备料：按照以下重量份数组成进行配比：
硫铝酸盐水泥42.5～49份，硅灰1.5～3份，砂45～55份，复合膨胀剂a0.2～0.5份，复合膨胀剂b2～3份，减水剂0.25～0.5份，消泡剂0.05～0.15份，稳定剂0.15～0.25份，复合调凝剂a0.025～0.05份和复合调凝剂b0.1～0.3份；
步骤二、将复合膨胀剂a与复合膨胀剂b混合，搅拌均匀得膨胀剂混合物；
步骤三、将复合调凝剂a与复合调凝剂b混合，搅拌均匀得调凝剂混合物；
步骤四、将步骤二制得的膨胀剂混合物、步骤三制得的调凝剂混合物、减水剂、消泡剂和稳定剂混合，充分搅拌均匀；
步骤五、将硫铝酸盐水泥、硅灰和砂混合，搅拌均匀后加入步骤四制得的混合物充分搅拌均匀，搅拌时间不少于10min，然后称量、包装。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料的使用方法，将灌浆料与水按照0.12～0.13的水料比进行混合搅拌，搅拌均匀，搅拌时间不少于4min，搅拌转速不低于60rad/min。
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料通过选择各组分的种类，调整用量配比，使用了组合式的复合膨胀剂和复合调凝剂，配合适当的制备和使用方法，提供了一种30min内浆液流动度好，凝结速度快，2-4h硬化强度高，与适当的塑性膨胀率相配合，可充分满足安全施工要求的一种快速硬化套筒灌浆料。
本发明灌浆料在灌浆2h的抗压强度可达到37mpa以上，4h的抗压强度可达到44-56mpa，足够满足安全施工的强度要求，硬化速度快，硬化强度高，大大缩短了施工的等待时间，提高了施工效率，缩短了整个施工流程。
本发明灌浆料在灌浆1h测得的塑性膨胀率高达0.17％，可有效补偿浆体塑性阶段的收缩，并表现出正面微膨胀，从而使灌浆结构体更加密实，增大了钢筋连接处的有效承载面，为施工质量提供了保障。在灌浆1-2h测得的硬化后膨胀率高达0.08％，确保了在灌浆料初步硬化达到施工强度要求时的膨胀程度，为后续施工的安全和质量控制提供了保障。在灌浆24h后测得的总膨胀率在0.15-0.28％之间，在灌浆料硬化后尚有一定的微膨胀，可有效保证灌浆料的有效承载面。
本发明灌浆料不会对钢筋产生锈蚀，保障了灌浆结构体整体的安全性和耐久性；并且避免了因泌水导致的灌浆料凝结时间长、强度低等质量问题，保障了灌浆结构体整体的早期强度和后期强度。
具体实施方式
本发明用于钢筋连接的快速硬化套筒灌浆料按照以下方法进行制备：
步骤一、备料：按照表1所示的重量份数组成进行配比；
步骤二、将复合膨胀剂a与复合膨胀剂b混合，搅拌均匀得膨胀剂混合物；其中复合膨胀剂a包括十二烷基苯磺酸钠和三萜皂苷，十二烷基苯磺酸钠和三萜皂苷的用量配比为1:3；其中复合膨胀剂b包括钙矾石和氧化钙，钙矾石和氧化钙的用量配比为1:1；
步骤三、将复合调凝剂a与复合调凝剂b混合，搅拌均匀得调凝剂混合物；其中复合调凝剂a包括四硼酸钠和葡萄糖酸钠，四硼酸钠和葡萄糖酸钠的用量配比为2:1；其中复合调凝剂b包括甲酸钙和碳酸锂，甲酸钙和碳酸锂的用量配比为1:2；
步骤四、将步骤二制得的膨胀剂混合物、步骤三制得的调凝剂混合物、减水剂、消泡剂和稳定剂混合，充分搅拌均匀；
步骤五、将硫铝酸盐水泥、硅灰和砂混合，搅拌均匀后加入步骤四制得的混合物，充分搅拌均匀，搅拌时间不少于10min，然后称量、包装。
表1制备实施例中各组分的用量(重量份数)
将上述制备实施例值得的灌浆料粉剂与水混合搅拌，水料比为0.13，搅拌5min，搅拌转速为100rad/min，搅拌均匀后，按照jc/t408-2013“钢筋连接用套筒灌浆料”进行性能指标检测，各项性能指标的检测结果如表2所示。
表2制备实施例制得的灌浆料的性能测试结构
由表2可知，本发明制备实施例制得的灌浆料具有优异的流动性能，初始流动度高于标准要求，达到340mm以上，可有效避免灌浆空鼓现象，适用于钢筋灌浆套筒的灌浆施工。
本发明灌浆料在灌浆2h的抗压强度可达到37mpa以上，4h的抗压强度可达到44-56mpa，足够满足安全施工的强度要求，硬化速度快，硬化强度高，大大缩短了施工的等待时间，提高了施工效率，缩短了整个施工流程。
本发明灌浆料在灌浆1h测得的塑性膨胀率均大于0.1％，可高达0.17％，可有效补偿浆体塑性阶段的收缩，并表现出正面微膨胀，从而使灌浆结构体更加密实，增大了钢筋连接处的有效承载面，为施工质量提供了保障。
本发明灌浆料在灌浆1-2h测得的硬化后膨胀率在0.03-0.08％之间，确保了在灌浆料初步硬化达到施工强度要求时的膨胀程度，为后续施工的安全和质量控制提供了保障。在灌浆24h后测得的总膨胀率在0.15-0.28％之间，在灌浆料硬化后尚有一定的微膨胀，可有效保证灌浆料的有效承载面。
本发明灌浆料的氯离子含量测试均为0，避免了氯离子对钢筋的锈蚀作用，保障了灌浆结构体整体的安全性和耐久性。
本发明灌浆料的泌水率测试均为0，避免了因泌水导致的灌浆料凝结时间长、强度低等质量问题，保障了灌浆结构体整体的早期强度和后期强度。
对比例1
以制备实施例3为对照组，设置6个试验组，进行对比试验。试验组1-6，除去复合膨胀剂a和复合膨胀剂b的使用情况，其余组分和用量采用与制备实施例3相同的配方组分，各试验组中复合膨胀剂的使用情况如表3所示，然后按照相同的方法制备，并与水混合，然后按照jc/t408-2013“钢筋连接用套筒灌浆料”对灌浆料进行性能指标检测，各项性能指标的检测结果如表4所示。
表3对比例1中各试验组中膨胀剂的使用情况
表4对比例1中各试验组制备的灌浆料的性能检测结果
复合膨胀剂a和复合膨胀剂b内部的组分选择、组分之间的配比、总的用量、与彼此的配合以及与本发明中其余组分的配比，都体现出了一定的优势，既能保障灌浆料的塑性膨胀率，使灌浆料在1h内即可快速膨胀，弥补灌浆料的早期收缩，与其快速硬化相配合，迅速达到施工要求，保障快速施工的安全和施工质量。
由表4可知，复合膨胀剂a改变内部组分配比、不使用或减少用量，无论是否使用复合膨胀剂b，如试验组1-1、1-5和1-6，灌浆料整体都会呈现收缩现象，大大减小了浆体与灌浆套筒接触的有效承载面积，使得灌浆套筒内的连接钢筋的承载力大打折扣。复合膨胀剂a用量过大，如试验组1-2、1-3和1-4，灌浆料浆体在塑性阶段的膨胀过大、过快，导致灌浆料在硬化后的强度明显降低，无法达到建筑要求的标准强度，施工质量存在极大的安全隐患。
由表4可知，复合膨胀剂b改变内部组分配比、不使用或减少用量，如试验组1-2、1-3、和1-4，灌浆料浆体在塑性阶段膨胀的过大、过快，但是灌浆料的硬化速度远远小于本发明所述灌浆料，在灌浆2h可达到的抗压强度为本发明灌浆料的67-72％；并且形成最终的硬化强度为本发明灌浆料的87％左右，均低于85mpa，无法达到建筑要求的标准强度，施工质量存在极大的安全隐患。复合膨胀剂b的用量大于本发明的用量范围时，如试验组1-5，灌浆料浆体的凝结时间短，30min流动度保留值不能达到标准要求，而且硬化后膨胀率过大导致灌浆料内部结构遭到破坏，大大降低了灌浆料的强度，施工质量存在极大的安全隐患。
由表4可知，若使用常规膨胀剂替代本发明的复合膨胀剂组合，如试验组1-6，灌浆料整体都会呈现收缩现象，大大减小了浆体与灌浆套筒接触的有效承载面积，使得灌浆套筒内的连接钢筋的承载力大打折扣；同时灌浆料的硬化速度变慢，灌浆2h可达到的抗压强度为本发明灌浆料的71％，无法在较短的时间内满足施工要求。
对比例2
以制备实施例3为对照组，设置5个试验组，进行对比试验。试验组1-5，除去复合调凝剂a和复合调凝剂b的使用情况，其余组分和用量采用与制备实施例3相同的配方组分，各试验组中复合调凝剂的使用情况如表5所示，然后按照相同的方法制备，并与水混合，然后按照jc/t408-2013“钢筋连接用套筒灌浆料”对灌浆料进行性能指标检测，各项性能指标的检测结果如表6所示。
表5对比例2中各试验组中调凝剂的使用情况
表6对比例2中各试验组制备的灌浆料的性能检测结果
复合调凝剂a和复合调凝剂b内部的组分选择、组分之间的配比、总的用量、与彼此的配合以及与本发明中其余组分的配比，都体现出了一定的优势，既能满足初始灌浆的流动度，不至于凝结过快，也能在恰当的时间快速硬化达到施工强度。
由表6可知，复合调凝剂a改变内部组分配比、不使用或减少用量，如试验组2-2和2-4，灌浆料浆体的凝结速度过快、时间短，导致30min流动度远低于260mm，无法达到建筑施工要求；同时浆料的塑性膨胀率明显低于本发明，甚至不能满足标准要求。复合调凝剂a的用量大于本发明的范围时，无论是否使用复合调凝剂b，如试验组2-1、2-3和2-5，灌浆料浆体的凝结速率慢、时间过长，灌浆2h可达到的抗压强度为本发明灌浆料0-60％，无法满足进行下一步施工的强度要求，延长了灌浆等待期，无法达到本发明灌浆料的可快速进行下一步施工。
由表6可知，复合调凝剂b改变内部组分配比、不使用或减少用量，如试验组2-1、2-3和2-5，灌浆料浆体的凝结速率慢、时间过长，灌浆2h可达到的抗压强度无法满足进行下一步施工的强度要求。复合调凝剂b的用量高于本发明的要求时，如试验组2-2和2-4，灌浆料浆体的凝结速度过快、时间短，导致30min流动度远低于260mm，无法达到建筑施工要求；同时浆料的硬化后膨胀率明显低于本发明，甚至不能满足标准要求。
以上所述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，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。