一种低粘超高性能钢筋套筒用灌浆料及其制备方法

本发明设计建筑材料技术领域，具体涉及一种低粘超高性能钢筋套筒用灌浆料及其制备方法

背景技术：

我国拥有世界上最大的建筑市场，但是目前建筑施工以传统施工方式为主。传统的施工方式有施工效率低、能耗大、污染严重和施工质量可控性差等缺点。随着我国经济的飞速发展，产业结构的优化转型，诸多绿色环保的新型结构体系不断产生。装配式建筑就是其中之一，它具有施工效率高、节能环保和构件质量可控等优点，是我国建筑结构发展的主要方向。

装配式建筑是一种将墙板梁柱等构件预先在工厂成型养护，然后运输到工地组装拼接成建筑的施工方式。因为采用工厂化生产，预制构件的质量更有保障的同时使得装配式建筑施工方便高效，不受施工季节气候影响，可明显提升施工效率，减少用人数量，可以节约大量投资成本。装配式建筑还是一种节能环保的施工手段，相较于传统的施工方式装配式建筑可以减少80％的用水、减少20％占地、每100平米可减少40％的建筑垃圾。目前装配式建筑已经成为我未来建筑工艺的主要发展方向之一，但是我国装配式建筑仍处于起步阶段，还有很多问题亟待解决，严重阻碍装配式建筑的推广。

装配式建筑是由预制构件连接而成的，在施工过程中最重要的一个环节就是预制构件的连接。目前有的预制构件连接方式有后浇混凝土连接、浆锚搭接、钢筋套筒灌浆连接、焊接连接、螺栓连接等方式。其中钢筋套筒灌浆连接因为操作简单、施工效率高、性能好成为最常用的连接方式，使用率高达百分至六十以上，大多数装配式建筑所用的连接方式为钢筋套筒灌浆连接。

钢筋套筒灌浆连接是通过将上预制构件底部预留的钢筋插入下预制构件顶部埋藏的钢筋中，然后灌入灌浆料从而实现预制构件的连接。虽然钢筋套筒灌浆连接是现在最常用的预制构件连接方式，但是因为我国处于装配式建筑推广初期，缺乏相关规范标准与成熟的配套技术，施工人员缺乏专业的技能培训，导致目前仍然存在一些问题。首先是在施工过程中经常存在漏浆、灌浆不足等问题，导致连接节点处质量无法保障。其次因为技术发展不完善，对于施工后的装配式建筑连接节点饱和度的检测仍然缺乏高效实用的手段，后期也无法对灌浆缺陷进行有效的检测和补救。装配式建筑的整体性和抗震性是通过连接节点的性能来保障的，如果连接节点的性能不能够得到保障就会造成整个建筑结构的质量无法得到保障。

德国、日本等发达国家主要依靠工人系统培训、合理工法和有效管理来保证灌浆的密实性，但这是一个费时费力的方式，不符合当前我国快速发展的需求，本发明从灌浆材料的角度解决装配式建筑连接节点性能问题。旨在通过灌浆材料的流变性能和力学性能的研究改善装配式建筑连接节点的灌浆密实度和连接节点力学性能，充分保证连接节点的合格率。

目前市场上的套筒灌浆料质量良莠不齐，存在早期膨胀率不达标、强度较低、后期稳定性差，工作性不好等问题。施工现场的工人缺乏专业技能的培训，加上工地施工环境复杂经常会造成连接节点灌浆缺陷的产生，同时我国现在仍缺乏方便有效的连接节点灌浆饱满度的检测方式，无法对已产生的灌浆缺陷进行充分的修复，种种状况综合起来严重危害装配式建筑的质量，阻碍装配式建筑在我国的推广。基于以上现状，开发了一种具有高流动度、低粘度、高强度、微膨胀、无后期收缩的钢筋套筒灌浆料，解决装配式建筑施工过程中易产生灌浆缺陷的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低粘超高性能钢筋套筒用灌浆料及其制备方法，该灌浆料具有低粘度、高流动度、高强度、微膨胀、后期无收缩等特点，低粘度高流动度保证灌浆后不易产生灌浆缺陷，可以快速与钢筋形成牢固的连接，还具有超高的后期强度。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

一种低粘超高性能钢筋套筒用灌浆料，早期微膨胀和优越的工作性能，由无收缩超高性能灌浆料干粉和水组成，所述灌浆料干粉由胶凝材料、细骨料和外加剂组成，其中，以重量百分比计，所述胶凝材料包括：硅酸盐水泥11％-46％，硅灰2％-6％，矿粉5％-20％，细石灰石粉2％-8％；

所述细骨料为：河砂45％-55％；胶凝材料与细骨料之和等于100％；

所述外加剂的组分及各组分占灌浆料总质量的百分比为：塑性膨胀剂0.01％-0.03％，中后期膨胀剂1％-1.5％，消泡剂0.1％-0.5％，减水剂0.5％-0.8％。

进一步地，灌浆料干粉中胶凝材料占灌浆料干粉原料总量的45％-55％。

进一步地，所述硅酸盐水泥等级为28d强度为52.5mpa。

进一步地，所述硅灰为二氧化硅含量大于94％，平均粒径为0.1-0.15μm。

进一步地，所述河砂为含泥量少于1％的河砂，最大粒径不超过2.36mm。

进一步地，所述中后期膨胀剂为hcsa膨胀剂。

进一步地，所述消泡剂为聚醚改性硅粉末状消泡剂。

进一步地，所述细石灰石粉和矿粉占灌浆料胶凝材料的14％-56％，其重量百分比组成为矿粉：细石灰石粉＝70％：30％。

进一步地，所述塑性膨胀剂为铝矾土矿物在氮气气氛中1700℃烧结而成的黄色粉末，平均粒径3.9μm。

进一步地，所述减水剂为聚羧酸高效减水剂，外观为白色粉状，其减水率为33％。

一种低粘超高性能钢筋套筒用灌浆料的制备方法，其特征在于，依据确定的配合比，去灌浆料干粉100份，加入水9-12份水，经过砂浆搅拌机充分搅拌制备出所述灌浆料。

上述方法的具体步骤为：

(1)称料

按照确定的配比称取灌浆料干粉的原料，其中所述原料包括胶凝材料、细骨料和外加剂，以重量百分比计，所述胶凝材料包括硅酸盐水泥11％-46％、硅灰2％-6％，矿粉5％-20％，细石灰石粉2％-8％；细骨料包括河砂45％-55％；所述外加剂的组分及各组分占灌浆料总质量的百分比为：塑性膨胀剂0.01％-0.03％，中后期膨胀剂1％-1.5％，消泡剂0.1％-0.5％，减水剂0.5％-0.8％。

(2)混合

将上述原料称好之后，倒入砂浆搅拌机，经过5-8分钟充分混合搅拌后，获得灌浆料干粉；

(3)制备

在施工现场，按照重量份数取100份的灌浆料干粉，加入10-12份水，经过砂浆搅拌机搅拌5分钟，获得低黏高强度灌浆材料。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果；

1、本发明中石灰石粉和矿粉按比例形成合理级配，填充水泥基体和界面过渡区的空隙使结构更加致密，同时挤出多余水分降低灌浆料粘度；石灰石粉和矿粉均具有较低的吸水率可降低灌浆料粘度，提高灌浆料实际水灰比有利于强度发展；石灰石粉和矿粉产生“复掺效应”有利于灌浆料强度发展。

2、本发明的灌浆料具有优异的工作性能和力学性能，符合jg/t408-2013《钢筋连接用灌浆料》技术要求，初始流动度达到380mm时28d强度仍可达100mpa以上，强度达到140mpa时初始流动度仍可达330mm。

3、本发明的灌浆料通过优化矿物掺合料和膨胀剂的种类与掺量，减少了中后期的干燥收缩，提高了灌浆料的体积稳定性，并且极大的降低灌浆料成本；

4、本发明的灌浆料性能优异，操作起来也更加方便，有很低的粘度和极小流动度经时损失，可以满足各种复杂工况的需求。

综上所述，本发明一种低粘超高性能钢筋套筒用灌浆料及其制备方法在灌浆料研究上打开新思路，并具有明显的积极效果。

附图说明

图1为四个实例进行钢筋对中单调拉拔试验的荷载-位移曲线，四个实例均发生了钢筋拔断。

具体实施方式

为了更进一步阐述本发明达成预定发明目的采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种低粘超高性能钢筋套筒用灌浆料及其制备方法，其具体实施方式、特征及其功效，详细说明如后。

实施例1

灌浆料有灌浆料干粉和水构成，所述灌浆料干粉包括主材和外加剂，其中，以重量百分比计，胶凝材料包括：pⅱ52.5r硅酸盐水泥39％、硅灰2％、超细矿粉5％、细石灰石粉2％；细骨料包括：水洗河砂50％；

外加剂的组成及各组分重量占灌浆料总质量的百分比为：聚醚改性硅消泡剂0.4％、聚羧酸高效减水剂0.85％、塑性膨胀剂0.01％、hcsa膨胀剂1.5％。按照上述重量百分比称取原料，将上述原料中的pⅱ52.5r硅酸盐水泥、硅灰、hcsa膨胀剂、超细矿粉、细石灰石粉、水洗河砂、聚醚改性硅消泡剂、聚羧酸高效减水剂、塑性膨胀剂按上述比例称重后加入小型搅拌机，经过5-7分钟搅拌后获得灌浆料干粉，按照重量份数取100份灌浆料干粉，加入11份水，按照标准搅拌获得灌浆料浆体。

实施例2

灌浆料有灌浆料干粉和水构成，所述灌浆料干粉包括主材和外加剂，其中，以重量百分比计，胶凝材料包括：pⅱ52.5r硅酸盐水泥39.5％、硅灰2％、超细矿粉7％、细石灰石粉3％；细骨料包括：水洗河砂50％；

外加剂的组成及各组分重量占灌浆料总质量的百分比为：聚醚改性硅消泡剂0.4％、聚羧酸高效减水剂0.85％、塑性膨胀剂0.01％、hcsa膨胀剂1％。按照上述重量百分比称取原料，将上述原料中的pⅱ52.5r硅酸盐水泥、硅灰、hcsa膨胀剂、超细矿粉、细石灰石粉、水洗河砂、聚醚改性硅消泡剂、聚羧酸高效减水剂、塑性膨胀剂按上述比例称重后加入小型搅拌机，经过5-7分钟搅拌后获得灌浆料干粉，按照重量份数取100份灌浆料干粉，加入10份水，按照标准搅拌获得灌浆料浆体。

实施例3

灌浆料有灌浆料干粉和水构成，所述灌浆料干粉包括主材和外加剂，其中，以重量百分比计，胶凝材料包括：pⅱ52.5r硅酸盐水泥36％、硅灰2％、超细矿粉10％、细石灰石粉5％；细骨料包括：水洗河砂45％；

外加剂的组成及各组分重量占灌浆料总质量的百分比为：消泡剂0.4％、减水剂0.85％、塑性膨胀剂0.01％、hcsa膨胀剂1％。按照上述重量百分比称取原料，将上述原料中的pⅱ52.5r硅酸盐水泥、硅灰、hcsa膨胀剂、超细矿粉、细石灰石粉、水洗河砂、聚醚改性硅消泡剂、聚羧酸高效减水剂、塑性膨胀剂按上述比例称重后加入小型搅拌机，经过5-7分钟搅拌后获得灌浆料干粉，按照重量份数取100份灌浆料干粉，加入11份水，按照标准搅拌获得灌浆料浆体。

实施例4

灌浆料有灌浆料干粉和水构成，所述灌浆料干粉包括主材和外加剂，其中，以重量百分比计，胶凝材料包括：pⅱ52.5r硅酸盐水泥24％、硅灰2％、超细矿粉15％、细石灰石粉7％；细骨料包括：水洗河砂50％；

加剂的组成及各组分重量占灌浆料总质量的百分比为：聚醚改性硅消泡剂0.4％、减水剂0.85％、塑性膨胀剂0.01％、hcsa膨胀剂1％。按照上述重量百分比称取原料，将上述原料中的pⅱ52.5r硅酸盐水泥、硅灰、hcsa膨胀剂、超细矿粉、细石灰石粉、水洗河砂、聚醚改性硅消泡剂、聚羧酸高效减水剂、塑性膨胀剂按上述比例称重后加入小型搅拌机，经过5-7分钟搅拌后获得灌浆料干粉，按照重量份数取100份灌浆料干粉，加入10.5份水，按照标准搅拌获得灌浆料浆体。

表1为以上四个实例的性能测试结果，试验表明灌浆料具有极低的粘度，通过原料调配在工作性能与力学性能之间进行自由调节，其性能均满足且优于国家标准要求。对灌浆料钢筋套筒灌浆之后，养护28d进行单调拉拔，均发生了钢筋拔断。

表1

图1为以上四个实例的灌浆构件单调拉拔荷载-位移曲线，从图中可以看出在拉拔过程中，随着荷载的增加构件进入弹性阶段位移与荷载呈线性关系，当荷载达到140kn左右时进入强化阶段随后进入屈服阶段，在屈服阶段位移随着荷载变化明显。当到达屈服阶段之后，如灌浆料与钢筋、套筒之间形成的锚固强度大于钢筋抗拉强度时发生断裂荷载位移曲线中断，锚固强度小于钢筋抗拉强度时则会发生钢筋拔出荷载位移曲线迅速向下，荷载逐渐消失位移不断增大表示灌浆料不合格。以上四个实例均发生钢筋拔断，灌浆料性能满足要求。