一种高性能的钢筋套筒灌浆料的制作方法

本发明属于建筑施工领域，主要涉及一种钢筋套筒灌浆料，具体为一种高性能的钢筋套筒灌浆料。

背景技术：

1、传统的混凝土建筑施工采用的是现浇工法，即在建筑现场按照钢筋绑扎-搭设模板-浇筑和养护混凝土的顺序进行施工的作业方法。这种作业方式工期长，工业化程度较低，劳动生产率低下而且材料浪费严重，存在施工质量不稳定，建筑产品质量无法保证，资源消耗过大等问题。据有关部门统计，我国每年在建材生产中产生的总能耗已达全国总值的16.7％，建筑使用能耗更是高达37％，并且仅建筑垃圾一项已占城市垃圾总量的30％以上。另一方面，随着社会人口老龄化程度不断加深，建筑业劳动力短缺的问题开始凸显，劳动力成本逐年上升。显然，这种高污染、高消耗、高排放的生产方式已经难以适应我国现阶段社会经济发展的新要求，建筑业转型升级迫在眉睫。装配式建筑是推动建筑业转型升级的突破口，它指的是将工厂预制的构件，在施工现场通过连接技术连接而成的建筑。由于混凝土构件的浇筑和养护等工序均在工厂完成，相比于现浇混凝土结构建筑，装配式建筑具有施工速度快、机械化程度高、劳动力需求量少、构件产品质量高、节能环保等优点，能够很好解决现浇工法存在的诸多“痛点”。因此，在我国当前大力提倡绿色建筑模式的大背景下，装配式混凝土结构建筑得到了快速发展。

2、装配式建筑是将建筑材料预先生产成构件，施工单位在现场再采用一些轻钢结构将这些轻型材料进行组合,兼具节能、抗震、保温、隔音、防火等功能于一身的建筑形式，其将成为未来建筑结构发展的重要方向。装配式建筑结构中主要关注的是结构节点之间的连接和纵向钢筋的连接问题，钢筋套筒连接技术是钢筋混凝土装配式建筑中采用的主要连接技术。套筒灌浆的施工质量合格与否关系着整个工程的连接是否安全，温度是非常重要的施工条件之一，安全要求要求<5℃不易施工，<0℃不得施工，这将会大大制约装配式建筑的长远发展，给施工单位和建设单位在施工组织与进度管理方面带来了较大程度的困惑和限制。因此，研制一种高性能的适用于低温环境的钢筋套筒灌浆料必将推动装配式建筑形式的发展，对经济社会产生积极影响。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明提供了一种高性能的钢筋套筒灌浆料并测试了其性能，具体操作步骤如下：

2、s1、用硼掺杂的碳纳米管改性粉煤灰：称取20-40g粉煤灰分散于400-600ml的浓度为1-3m的hcl溶液，搅拌10-20min除去粉煤灰表面的杂质，然后用体积配比为1:3的无水乙醇和蒸馏水洗涤至中性，加入150-180ml的乙醇，在加入100-150ml的吡咯和50-80ml的n-甲基-2-吡咯烷酮，继续搅拌20-30min，然后加入3-5g的聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物(p123)，搅拌均匀后加入10-30ml的1-3m的nabh4，放入超声波中超声处理10-20min。之后转移至封闭的微波化学反应器中，在150-200℃下反应2-5min，离心分离干燥后，即可获得用硼掺杂的碳纳米管改性粉煤灰，并将其命名为b-cnts/粉煤粉。该步骤中制备的b掺杂的碳纳米管是一种二维的纳米材料，外观类似纳米级的纤维，在本发明制备的灌浆料中主要起到阻止裂纹扩展、增加灌浆料的韧性的作用。并且b元素的掺杂提高了碳纳米管与粉煤灰的结合能力，有利于使b-cnts/粉煤灰更充分的混合在灌浆料中。另外，n-甲基-2-吡咯烷酮的使用增加了粉煤灰表面的含n量，增加了粉煤灰表面的亲水性，使硼掺杂的碳纳米管更容易附着在粉煤灰表面。

3、s2、制备二维纳米材料(re/mo)s2：将2-5g的高铼酸铵、2-4g的钼酸铵、3-5g的硫代硫酸钠和5-8g的硫脲加入到200ml的去离子水中，搅拌均匀后，移入不锈钢反应釜中，加热250-300℃，加热时间为18-24h，待反应结束，冷却至室温后，离心干燥，即可获得二维层状结构的(re/mo)s2。该步骤制备的(re/mo)s2为二维层状结构，将其掺入灌浆料中，能有效的提高灌浆料的抗压强度，并且mo和re的原子尺寸不一样，根据原子运动规律可知re和mo之间存在原子作用力，可以保证材料即使在低温下也保持自身运动，起到微观灌缝的作用。

4、s3、制备灌浆料：将780-850g的水泥、750-880g的河沙、40-70g的硅灰、50-70g的矿粉、10-25g的聚羧酸减水剂、1-3g的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、0.1-0.6g的塑性膨胀剂、10-25g的uea膨胀剂、4-6g的十二烷基硫酸钠、8-15g的甲酸钙、0.2-0.8g的csoh、45-55g步骤s1制备的b-cnts/粉煤灰和10-15g步骤s2制备的二维层状(re/mo)s2倒入jj-5型行星式水泥砂浆搅拌锅中，先将混合料干拌3-5min，然后缓慢加入180-320g的水，调整至慢速搅拌5min，停止40s后快速搅拌8min，使灌浆料具有良好的流动性，搅拌完成后装入40mm×40mm×160mm的砂浆试模中，并于温室中静置养护20h后拆模，之后放置于标准养护箱中，养护温度为20±1℃，湿度99％，即可获得高性能的适用于低温环境的钢筋套筒灌浆料。该步骤中聚羧酸减水剂能有效增加灌浆料的扩展度，而且掺入聚羧酸减水剂的灌浆料保坍性能也有提升；聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚具有抑泡时间长、效果好、消泡速度快、热稳定性好等特点；甲酸钙的掺入能够提高液相中的ca2+浓度，由于同离子效应能够加快浆料中ca(oh)2的结晶析出，提高了固相物质的比例，有利于形成水泥石结构，另外该步骤中加入的csoh属于碱性物质，csoh可以在水化过程中与灌浆料中的矿粉进行反应，在低温环境下可以有效提高灌浆料的早期强度。

5、s4、灌浆测试：在低温环境中，将两段直径为22mm的钢筋插入全灌浆套筒接头中，采用手动灌浆枪将步骤s3养护好的灌浆料从上端口灌入，并用铁丝振捣，使得灌浆料灌满套筒。灌浆完成后用塑料薄膜覆盖灌浆口，减少水分挥发对灌浆材料的性能影响。

6、优选地：所述步骤s1中选用的煤灰粉为35g。

7、优选地：所述步骤s1中选择加入130ml的吡咯和75ml的n-甲基-2-吡咯烷酮。

8、优选地：所述步骤s1中加入25ml的2m的nabh4。

9、优选地：所述步骤s2中加入2g的高铼酸铵和3g的钼酸铵。

10、优选地：所述步骤s2中加入2g的硫代硫酸钠和3g的硫脲。

11、优选地：所述步骤s2中加热温度为280℃，加热时间为21h。

12、优选地：所述步骤s3中将780g的水泥、750g的河沙、40g的硅灰、50g的矿粉、10g的聚羧酸减水剂、1g的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、0.1g的塑性膨胀剂、10g的uea膨胀剂、4g的十二烷基硫酸钠、8g的甲酸钙、0.2g的csoh、45g步骤s1制备的b-cnts/粉煤灰和10g步骤s2制备的二维层状(re/mo)s2倒入jj-5型行星式水泥砂浆搅拌锅中。

13、优选地：所述步骤s3中加入50g步骤s1制备的b-cnts/粉煤灰和12g步骤s2制备的二维层状(re/mo)s2。

14、优选地：本发明步骤s2中所用的微波化学反应器为sineo mas-ii plus，sineo。

15、优选地：本发明选用安徽铜陵海螺水泥有限公司生产的pⅱ52.5型号的硅酸盐水泥，密度为31g/cm3。

16、优选地：本发明选用艾肯国际贸易公司生产的elken920u型硅灰。

17、优选地：本发明选用自河北宝廷工程建设有限公司生产的骨料粒径为0.075-2.36mm的河砂。

18、优选地：本发明选用镇江建科院提供的ⅰ级粉煤灰,密度为2.25g/cm3,比表面积为432m2/kg。

19、优选地：本发明选用阜阳城南建材公司生产的塑性膨胀剂。

20、优选地：本发明选用南京丹沛化工有限公司生产的浓缩硅酮消泡剂afe-0050。

21、优选地：本发明选用上海利物宝建筑科技有限公司提供的全灌浆套筒。

22、优选地：本发明选用hrb400级的钢筋，直径为20mm。

23、优选地：本发明选用西卡公司生产的sika viscocrete 540p聚羧酸系高性能减水剂。

24、本发明的有益效果：

25、1、本发明制备了b掺杂的碳纳米管，其为一种二维的纳米材料，外观类似纳米级的纤维，在本发明制备的灌浆料中主要起到阻止裂纹扩展、增加灌浆料的韧性的作用。

26、2、本发明制备b-cnts/粉煤灰中b元素的掺杂提高了碳纳米管与粉煤灰的结合能力，有利于使b-cnts/粉煤灰更充分的混合在灌浆料中。另外，n-甲基-2-吡咯烷酮的使用增加了粉煤灰表面的含n量，增加了粉煤灰表面的亲水性，使硼掺杂的碳纳米管更容易附着在粉煤灰表面。

27、3、本发明制备了(re/mo)s2，其为二维层状结构，掺入灌浆料中，能有效的提高灌浆料的抗压强度，并且mo和re的原子尺寸不一样，根据原子运动规律可知re和mo之间存在原子作用力，可以保证材料即使在低温下也保持自身运动，起到微观灌缝的作用。

28、4、本发明将csoh的掺入灌浆料中，使其在低温条件下水化，并与灌浆料中的矿物掺合料尤其是矿粉进行反应，从而提高灌浆料的早期强度。

29、5、备b-cnts/粉煤灰和(re/mo)s2掺入灌浆料中，能有效的提高灌浆料的抗压强度，二维层状结构和纳米管结构，在灌浆料中主要起到类似纤维的作用，对灌浆料的抗压强度起到增强作用。