一种钢筋套筒用水泥基灌浆料

1.本发明涉及建筑技术领域，尤其涉及一种钢筋套筒用水泥基灌浆料。


背景技术：

2.钢筋套筒用水泥基灌浆料是目前我国住房建设部提倡的建筑工业化，推行装配式建筑建设的施工方式，用于建筑预制构件间连接时用来填充于连接套筒内的胶凝材料。该胶凝材料主要以高强水泥为主要胶凝材料再配比合适的混合材及外加剂的干混料，加水现场浇灌，保障装配式混凝土结构的抗震性和整体连续性，具有微膨胀、高流动度、高强早强、不泌水等性能的高性能灌浆材料目前这种高性能的钢筋套筒用灌浆料主要被用于装配式建筑施工，预制构件梁柱间的的链接，保障装配式建筑物的抗震性、抗载荷能力和结构完整性。灌浆料的工艺性能好坏将直接关系到构筑物完整性、抗震性、承载能力。
3.但是目前的水泥基灌浆料在制备的过程中，一般都是添加普通膨胀剂，导致水泥基灌浆料早期膨胀效果差，水分蒸发、反应生成气体的排出都造成混凝土制品凝结后会出现体积收缩的现象，大大地降低了水泥基灌浆料的制备质量。


技术实现要素：

4.本发明公开一种钢筋套筒用水泥基灌浆料，旨在解决背景技术中提出的但是目前的水泥基灌浆料在制备的过程中，一般都是添加普通膨胀剂，导致水泥基灌浆料早期膨胀效果差，水分蒸发、反应生成气体的排出都造成混凝土制品凝结后会出现体积收缩的现象，大大地降低了水泥基灌浆料的制备质量的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种钢筋套筒用水泥基灌浆料，具体包括以下原料：水泥、水、减水剂、硅灰、粉煤灰、膨胀剂和掺和材，所述水泥采用普通硅酸盐水泥，所述水采用自来水，所述人工砂的粒径分布为1.25mm≦r≦ 2.36mm，所述硅灰的粒径分布为0.1-0.15um，所述粉煤灰的粒径分布为80-10um，且粉煤灰采用二级粉煤灰。
7.在一个优选的方案中，水泥基灌浆料的制备方法包括以下过程：
8.s1：水泥基高性能钢筋套筒灌浆料颗粒级配的选取和优化；
9.s2：膨胀组分的研制和化学外加剂的选取；
10.s3：各原材料比例确定后,依据钢筋套筒连接用灌浆料中的要求和方法进行搅拌和干混后制备得到套筒管浆。
11.在一个优选的方案中，所述s1的步骤中：利用激光粒度测试仪、筛分析以及沉降法等手段研究和设计灌浆料用集料的颗粒级配和颗粒的最大粒径，以使其在使用截锥圆模进行测试时达到最大的流动度，同时通过控制其颗粒级配使其达到最大程度的密实，进而提高灌浆料浆体水化硬化后的抗压强度，所述s2的步骤中：利用x射线荧光光谱、x-射线衍射仪现代材料分析测试技术对工业固体废弃物磷石膏进行化学组成、矿物组成的分析，同时测试其细度、含水率相关物理指标料，所述工业固体废弃物磷石膏在进行分析时以磷石膏
为主要原材料，辅以其它材料，根据混凝土膨胀剂中规定的相关实验方法研制用于钢筋套筒灌浆料的微膨胀组分，所述s3的步骤中：按照钢筋套筒连接用灌浆料的标准规定的方法对灌浆料进行流动度、强度和竖向膨胀率性能指标的检测，实验制备的灰砂比为1.25：1，水灰比为0.29。
12.一种钢筋套筒用水泥基灌浆料，具体包括以下原料：水泥、水、减水剂、硅灰、粉煤灰、膨胀剂和掺和材，所述水泥采用普通硅酸盐水泥，所述水采用自来水，所述人工砂的粒径分布为1.25mm≦r≦ 2.36mm，所述硅灰的粒径分布为0.1-0.15um，所述粉煤灰的粒径分布为80-10um，且粉煤灰采用二级粉煤灰。本发明提供的钢筋套筒用水泥基灌浆料具有通过反复的实验探究得出减水剂的量占总物料的量的1％-1.5％就能得到满足行业要求的灌浆料；硅灰掺量越少、水泥掺量增大都能很好的提高灌浆料的流动性的技术效果。
附图说明
13.图1为本发明提出的一种钢筋套筒用水泥基灌浆料的竖向膨胀率实验配合比设计图。
14.图2为本发明提出的一种钢筋套筒用水泥基灌浆料的灌浆料流动度实验配合比设计图。
15.图3为本发明提出的一种钢筋套筒用水泥基灌浆料的灌浆料的膨胀性探究实验图。
16.图4为本发明提出的一种钢筋套筒用水泥基灌浆料的减水剂的掺入量对灌浆料制品流动度的影响实验图。
17.图5为本发明提出的一种钢筋套筒用水泥基灌浆料的水泥浆体掺入量对灌浆料制品流动度的影响实图。
18.图6为本发明提出的一种钢筋套筒用水泥基灌浆料的活性掺和材的掺入量对灌浆料制品流动度的影响实验图。
19.图7为本发明提出的一种钢筋套筒用水泥基灌浆料的灌浆料制品强度测定记录图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
21.一种钢筋套筒用水泥基灌浆料，具体包括以下原料：水泥、水、减水剂、硅灰、粉煤灰、膨胀剂和掺和材，水泥采用普通硅酸盐水泥，水采用自来水，人工砂的粒径分布为1.25mm≦r≦2.36mm，硅灰的粒径分布为0.1-0.15um，粉煤灰的粒径分布为80-10um，且粉煤灰采用二级粉煤灰，人工砂在灌浆料中承担浆体支撑骨架的角色，提高灌浆料的抗压强度，所述硅灰采用超细活性掺和材料，能提高灌浆料制品的强度、预防浆体离析和泌水，所述粉煤灰采用二级粉煤灰，能改善灌浆料制品的和易性，减少水泥及水的用量，延长使用寿命。
22.在一个优选的实施方式中，水泥基灌浆料的制备方法包括以下过程：
23.s1：水泥基高性能钢筋套筒灌浆料颗粒级配的选取和优化；
24.s2：膨胀组分的研制和化学外加剂的选取；
25.s3：各原材料比例确定后,依据钢筋套筒连接用灌浆料中的要求和方法进行搅拌和干混后制备得到套筒管浆。
26.在一个优选的实施方式中，s1的步骤中：利用激光粒度测试仪、筛分析以及沉降法等手段研究和设计灌浆料用集料的颗粒级配和颗粒的最大粒径，以使其在使用截锥圆模进行测试时达到最大的流动度，同时通过控制其颗粒级配使其达到最大程度的密实，进而提高灌浆料浆体水化硬化后的抗压强度。
27.在一个优选的实施方式中，s2的步骤中：利用x射线荧光光谱、 x-射线衍射仪现代材料分析测试技术对工业固体废弃物磷石膏进行化学组成、矿物组成的分析，同时测试其细度、含水率相关物理指标。
28.在一个优选的实施方式中，工业固体废弃物磷石膏在进行分析时以磷石膏为主要原材料，辅以其它材料，根据混凝土膨胀剂中规定的相关实验方法研制用于钢筋套筒灌浆料的微膨胀组分。
29.在一个优选的实施方式中，s3的步骤中：按照钢筋套筒连接用灌浆料的标准规定的方法对灌浆料进行流动度、强度和竖向膨胀率性能指标的检测。
30.在一个优选的实施方式中，实验制备的灰砂比为1.25：1，水灰比为0.29。
31.原材料
32.实验所用原材料如下表所示：
[0033][0034]
灰砂比是1.25：1，水灰比为0.29，但次实验组分总容重2500，通过调整膨胀剂、减水剂、掺和材的掺量比，来调节灌浆料照片的微膨胀性能、流动性和高强早强，具体掺量见附图1；
[0035]
水泥基灌浆料流动度的测试及改善实验设计基本方案如附图2；钢筋套筒灌浆料的常规性能研究：
[0036]
依照实验设计，用砂浆搅拌机搅拌均匀后按照gb/t17671-1999 《水泥胶砂强度检验方法》进行胶砂的强度试验，分别测出其1d、 3d、28d的抗折抗压强度。灌浆料的流动度检测参照jc/t408-2013 《钢筋连接用灌浆料》进行，因为灌浆料使用的特殊性，截锥圆磨放置于水平玻璃板上，浆体灌满截锥圆磨无需震动，向上提起砂浆让砂浆自由流动致静止为止，测出其初始流动度和30min流动度。灌浆料竖向膨胀率测定参照jc/t408-2013《钢筋连接用灌浆料》中关于灌浆料竖向膨胀率测定方法来测定出灌浆料的3h膨胀系数、24膨胀系数。
[0037]
结果与讨论
[0038]
膨胀性能
[0039]
结合附图3分析发现，a001、a002两组实验为膨胀剂对于灌浆料试件膨胀性能的影响的空白对照组实验。对比发现，呈体积收缩的灌浆料制品无膨胀剂添加；根据水泥熟料矿物水化反应的造成体积收缩研究表明，水泥熟料矿物的水化反应会造成体积收缩，其次就是水分蒸发、反应生成气体的排出都是造成不添加膨胀剂的混凝土制品凝结后会出现体积收缩的原因。
[0040]
在3h里，a001组灌浆料在不加入膨胀剂的情况下体积呈现收缩趋势，而添加1％普通膨胀剂、不添加塑性膨胀剂的a002组灌浆料浆体体积也呈收缩趋势，即ler(竖向膨胀率)呈下降趋势，但其收缩度相对较小，竖向膨胀率的变化也相对较小；造成这种变化的原因则是水泥水化化学收缩，而a002组因为加有膨胀剂才使得其ler(竖向膨胀率)下降趋势比a002小。
[0041]
由此可以得出，添加适量的灌浆料能够达到抵消灌浆料的凝固收缩，甚至达到微膨胀效果。
[0042]
同时分析a001的ler变化趋势发现，灌浆料加水搅拌的前3h里，在不加塑性膨胀组分和普通膨胀组分时，ler(竖向膨胀率)随着时间的增加灌浆料在前15min基本呈线性收缩，且收缩速率较大，15 分钟后灌浆料收缩速率减小、2h后又呈现较快速的收缩。即呈现“先快后缓再快”的收缩变化趋势，这主要是由于灌浆料在加水搅拌的前 15min里水泥中的熟料矿物及活性掺和材水化反应十分迅速，才有 15min基本呈线性收缩，且收缩速率较大；而随着水泥熟料水化反应的进行，生成的水化硅酸钙及钙矾石等胶体会覆盖在水泥颗粒表面，造成水泥水化变缓。2h后又较快收缩则是由于水分不断渗透到水泥颗粒内部发生水化反应而使得水泥颗粒表面覆盖的水化硅酸钙破裂，水泥水化在一次迅速反应，伴随水泥水化反应灌浆料的体积再次较快收缩。
[0043]
由附图4可知：实验表明，减水剂的掺量多少是影响灌浆料流动度的主要因素，当减水剂的掺入量大于12g(1％)时，就能得到满足行业标准要求的坍落度；
[0044]
由附图5可知：实验表明，对比a113、a114、a115三组实验数据可知，提高水泥和水的掺量而保持水灰比不变及其他材料的量不变，能够很好的提高灌浆料浆体的流动性；但从经济效益来看，提高水泥掺量则增大了成本，应合理考虑；
[0045]
由附图6可知：实验表明，活性掺和材的掺入量会对灌浆料的流动性造成影响。硅灰的粒径非常的效，其比表面积是水泥的100多倍，是粉煤灰的70多倍。因此在灌浆料的制品过程中，加入硅灰其能够填充于水泥颗粒之间，以及其他细微裂缝中，解决灌浆料泌水的同时还影响着灌浆料的流动性。因而通过对比a116、a117、a118三组实验，随着硅灰掺量的增多，粉煤灰掺量的减少灌浆料的流动度开始变小，当活性掺和材的配比达到a118组配量时灌浆料的流动度就不再满足行业标准要求的坍落度；
[0046]
抗压强度：
[0047]
依附图7可知，a122的28天抗压强度达到了58.5mpa,这主要是由于硅灰的掺入量接近10％时，灌浆料制品所表现出的抗压强度增大，产生这种现象原因主要在于硅灰比表面积比水泥、人工砂大100 多倍，灌浆料的制备过程中，硅灰能够很好的填充于水泥、砂石裂缝中，同时活性物质发生化学反应填充于颗粒间隙及裂缝中，减小了灌浆料制品内部减切应力对制品的损害，提高了灌浆料制品的抗压强度。
[0048]
结论
[0049]
(1)当塑性膨胀剂的掺量占胶凝材料量的0.05％、普通膨胀剂占胶凝材料量的1％-3％，就可得出满足jg/t408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的灌浆料的膨胀性要求。
[0050]
(2)通过反复的实验探究得出减水剂的量占总物料的量的 1％-1.5％就能得到满足行业要求的灌浆料；硅灰掺量越少、水泥掺量增大都能很好的提高灌浆料的流动性；
[0051]
(3)实验表明活性掺和材的加入能够改善灌浆料的抗压强度，粉煤灰按照1:1(粉煤灰：硅灰)掺入时，是通过调整活性掺和材达到提高灌浆料制品的抗压强度及流动性的最适合值。
[0052]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。