CN111018455A - 一种低温型钢筋连接套筒灌浆料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温型钢筋连接套筒灌浆料及其制备方法，一种低温型钢筋连接套筒灌浆料包括重量比例为41～60份的水泥、40～54份的砂、1～4份的混凝土用复合矿物掺合料、0.25～0.5份的减水剂、0.1～0.4份的促凝剂、0.05～0.25份的防冻剂、0.05～0.25份的缓凝剂、0.415～2.52份的膨胀剂、0.1～0.2份的消泡剂以及0.05～0.1份的触变润滑剂，所述水泥包括重量比例为30～40份的硅酸盐水泥、9～15份的铝酸盐水泥以及2～5份的硫铝酸盐水泥，所述砂包括20～27份的石英砂以及20～27份的河砂，一种低温型钢筋连接套筒灌浆料的制备方法包括将原料搅拌至混合均匀后得到成品，使用时将成品加水搅拌，加水量为成品质量的11.5～12.5％，在灌浆施工及养护中24h灌浆温度可低至‑5℃。

Description

一种低温型钢筋连接套筒灌浆料及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及装配式建筑的技术领域，特别是一种低温型钢筋连接套筒灌浆料及其制备方法的技术领域。
【背景技术】
美国结构工程师Yee博士于上个世纪七十年代研发出NMB连接套筒，并将其应用于一栋38层的Ala Moana旅馆建筑的预制混凝土柱中。钢筋套筒灌浆连接的原理是透过中空的套筒，使钢筋从两端开口穿入套筒内部，在不需要搭接或焊接的情况下，直接通过在钢筋与套筒间填充高强度的微膨胀结构性能的砂浆来完钢筋的连接。其连接的机理主要是砂浆所受到套筒的围束作用，加上本身具有的微膨胀特性，以此增强与钢筋套筒内侧的正向作用力，使钢筋由该正向力与粗糙表面产生摩擦力，来传递钢筋应力。但是，目前国内钢筋套筒连接用灌浆料均属于常温型套筒灌浆料，在灌浆施工及24h养护中，灌浆温度不得低于5℃，当环境温度低于5℃则不宜施工，一旦低于0℃时就不得施工，十分影响工地工作进程，亟待解决。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种低温型钢筋连接套筒灌浆料及其制备方法，在灌浆施工及养护中24h灌浆温度可低至-5℃，具有防冻性、流动性、泵灌性和耐久性良好，无泌水，无收缩，不离析分层，不扒底，早期强度高和微膨胀等特点。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，包括重量比例为41～60份的水泥、40～54份的砂、1～4份的混凝土用复合矿物掺合料、0.25～0.5份的减水剂、0.1～0.4份的促凝剂、0.05～0.25份的防冻剂、0.05～0.25份的缓凝剂、0.415～2.52份的膨胀剂、0.1～0.2份的消泡剂以及0.05～0.1份的触变润滑剂，所述水泥包括重量比例为30～40份的硅酸盐水泥、9～15份的铝酸盐水泥以及2～5份的硫铝酸盐水泥，所述砂包括20～27份的石英砂以及20～27份的河砂。
作为优选，所述混凝土用复合矿物掺合料包括硅灰、粉煤灰、石灰石粉以及粒化高炉矿渣粉，所述硅灰、粉煤灰、石灰石粉以及粒化高炉矿渣粉的质量分数均≥10％。
作为优选，所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
作为优选，所述促凝剂为碳酸锂。
作为优选，所述防冻剂为甲酸钙、亚硝酸钙、硝酸钠和硫酸钠其中的一种或几种的组合。
作为优选，所述缓凝剂为酒石酸、硼酸和柠檬酸钠其中的一种或几种的组合。
作为优选，所述膨胀剂包括重量比例为0.015～0.02份的塑性膨胀剂以及0.4～2.5份的CSA膨胀剂。
作为优选，所述消泡剂为有机硅类粉末消泡剂。
作为优选，所述触变润滑剂为硅酸镁铝。
一种低温型钢筋连接套筒灌浆料的制备方法，首先称取重量比例为41～60份的水泥、40～54份的砂、1～4份的混凝土用复合矿物掺合料、0.25～0.5份的减水剂、0.1～0.4份的促凝剂、0.05～0.25份的防冻剂、0.05～0.25份的缓凝剂、0.415～2.52份的膨胀剂、0.1～0.2份的消泡剂以及0.05～0.1份的触变润滑剂，所述水泥包括重量比例为30～40份的硅酸盐水泥、9～15份的铝酸盐水泥以及2～5份的硫铝酸盐水泥，所述砂包括20～27份的石英砂以及20～27份的河砂，搅拌2～10min至混合均匀后得到成品，使用时将成品加水搅拌2～10min，加水量为成品质量的11.5～12.5％。
本发明的有益效果：本发明在硅酸盐水泥的基础上，以硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥进行复掺，组成硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥三元体系，从而制备出一种低温耐受型的套筒灌浆料，在灌浆施工及养护中24h灌浆温度可低至-5℃，具有防冻性、流动性、泵灌性和耐久性良好，无泌水，无收缩，不离析分层，不扒底，早期强度高和微膨胀等特点，且各项技术性能要求均符合《JG/T 408-2013》钢筋连接套筒灌浆料行业标准。
【具体实施方式】
实施例一：
采用全自动干粉砂浆生产设备按重量比例为硅酸盐水泥31.92份、铝酸盐水泥9.82份、硫铝酸盐水泥4.91份、石英砂24.55份、河砂24.55份、混凝土用复合矿物掺合料2.46份、减水剂0.29份、促凝剂0.2份、防冻剂0.08份、缓凝剂0.08份、塑性膨胀剂0.02份、CSA膨胀剂0.98份、消泡剂0.1份、触变润滑剂0.05份自动配比、混合并包装。
硅酸盐水泥是嘉善南方水泥厂生产的产品型号为P·Ⅱ的52.5R强度等级的硅酸水泥。密度3.15g/cm3，表面积380m2/kg，标准稠度用水量26.7％，初凝时间140min，终凝时间210min，3d的抗折、抗压强度分别为5.3Mpa和29.3Mpa，28d的抗折、抗压强度分别为11.2Mpa和58.9Mpa，符合GB 175-2007的规定。
铝酸盐水泥是郑州宏正耐火材料有限公司生产的产品型号为CA50-Ⅱ的铝酸盐水泥。比表面积350m2/kg，初凝时间105min，终凝时间229min，1d抗折、抗压强度分别为6.5Mpa和54.1Mpa，3d抗折、抗压强度分别为7.5Mpa和64.1Mpa，安定性合格，符合GB/T 201-2015的规定。铝酸盐水泥占硅酸盐水泥的比例与砂浆流动度的关系变化如下表1。
铝酸盐水泥占硅酸盐水泥比例 砂浆初始流动度 流动度
5％ 365mm，30min 340
10％ 355mm，30min 320
15％ 345mm，30min 300
20％ 335mm，30min 270
表1铝酸盐水泥占硅酸盐水泥的比例与砂浆流动度的关系变化
硫铝酸盐水泥为符合GB/T 20472-2006规定的强度等级为42.5R的快硬硫铝酸盐水泥。快硬硫铝酸盐水泥是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的熟料，具有早强、高强、抗渗、高抗冻、耐腐蚀、低碱度和流动性好等特点。在0℃～-20℃负温下使用，加入少量防冻剂，混凝土入模温度维持在5℃以上，则可正常施工。快硬硫铝酸盐水泥的物理力学性能如下表2。
Figure BDA0002325810970000041
表2快硬硫铝酸盐水泥的物理力学性能
硫铝酸盐水泥占硅酸盐水泥的比例与砂浆流动度的关系变化如下表3。
硫铝酸盐水泥占硅酸盐水泥比例 砂浆初始流动度 流动度
5％ 375mm，30min 355
10％ 370mm，30min 350
15％ 360mm，30min 345
20％ 350mm，30min 310
25％ 345mm，30min 295
表3硫铝酸盐水泥占硅酸盐水泥的比例与砂浆流动度的关系变化
石英砂SiO2含量≧85％，莫氏硬度7.0，各个粒径的质量百分比为20目～40目50％、40目～70目25％以及70目～100目25％，紧密密度≧1780kg/m3。
河砂在使用时需先后经过水洗、烘干和筛选，最大粒径为1.18mm，含泥量≦0.2％，泥块含量0％，紧密密度≧1780kg/m3。
混凝土用复合矿物掺合料包括硅灰、粉煤灰、石灰石粉以及粒化高炉矿渣粉，所述硅灰、粉煤灰、石灰石粉以及粒化高炉矿渣粉的质量分数均≥10％。硅灰符合GB/T 27690的规定，粉煤灰符合GB/T 1596的规定，石灰石粉符合GB/T30190的规定，粒化高沪矿渣粉符合GB/T 18046的规定。
减水剂为江苏兆佳生产的粉体防冻型聚羧酸系高效减水剂，符合JG/T 223-2017的规定，混凝土减水率≧25％，氯离子含量≦0.1％，与硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥组成的三元体系水泥适应性好，流动度损失少。
促凝剂为碳酸锂。
防冻剂为甲酸钙、亚硝酸钙、硝酸钠和硫酸钠其中的一种或几种的组合。不同掺量的防冻剂对砂浆技术性能的影响如下表4。
Figure BDA0002325810970000051
表4不同掺量的防冻剂对砂浆技术性能的影响
缓凝剂为酒石酸、硼酸和柠檬酸钠其中的一种或几种的组合。不同掺量的缓凝剂对砂浆技术性能的影响如下表5。
Figure BDA0002325810970000061
表5不同掺量的缓凝剂对砂浆技术性能的影响
所述的塑性膨胀剂是一种水溶性发气材料，使材料在塑性状态下不但不沉降收缩，反而产生微量膨胀并一直保持到硬化，主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、三氧化硫和三氧化二铁，在本发明中用作早期膨胀剂使用。
CSA膨胀剂碱含量≦0.3％，比重为3.0，比表面积350m2/kg，主要化学成分为二氧化硅、三氧化二铝、氧化钙、氧化镁、三氧化硫和三氧化二铁，在本发明中用作后期膨胀剂使用。
消泡剂为有机硅类粉末消泡剂，具有热稳定性好，耐低温，表面张力小和消泡效能好的优点。
触变润滑剂为硅酸镁铝触变润滑剂987，具有延长可操作时间，施工润滑性好，减少流动时的阻力，更容易泵送，减缓凝固时间和减少浆体沉降分层的作用。
低温型钢筋连接套筒灌浆料的使用要求为拌合用水符合混凝土用水标准JGJ63-2006的规定，拌合用水的温度不得低于5℃，不高于60℃，加水量为低温型钢筋连接套筒灌浆料质量的11.5～12.5％。用拌水后所得的浆液进行施工时，环境温度低于-5℃时就不宜施工，当环境温度低于-10℃时不得施工。
实施例二：
采用全自动干粉砂浆生产设备按重量比例为硅酸盐水泥37.45份、铝酸盐水泥9.85份、硫铝酸盐水泥2.46份、石英砂22.17份、河砂24.64份、混凝土用复合矿物掺合料1.97份、减水剂0.3份、促凝剂0.2份、防冻剂0.08份、缓凝剂0.08份、塑性膨胀剂0.02份、CSA膨胀剂0.49份、消泡剂0.15份、触变润滑剂0.05份自动配比、混合并包装。其他同实施例一。
实施例三：
将实施例一和实施例二所制备的低温型钢筋连接套筒灌浆料加水搅拌并检测灌浆料的技术性能，加水量为低温型钢筋连接套筒灌浆料质量的12％，水温20℃。结果分别如下表6和表7。
Figure BDA0002325810970000071
Figure BDA0002325810970000081
表6实施例一加水后技术性能
Figure BDA0002325810970000082
表7实施例二加水后技术性能
从上表6和表7可知，实施例一和实施例二在标准养护、0℃养护和-5℃养护的情况下，均符合JG/T 408-2013各项指标要求。
本发明在硅酸盐水泥的基础上，以硫铝酸盐水泥和铝酸盐水泥进行复掺，组成硅酸盐水泥、铝酸盐水泥和硫铝酸盐水泥三元体系，从而制备出一种低温耐受型的套筒灌浆料，在灌浆施工及养护中24h灌浆温度可低至-5℃，具有防冻性、流动性、泵灌性和耐久性良好，无泌水，无收缩，不离析分层，不扒底，早期强度高和微膨胀等特点，且各项技术性能要求均符合《JG/T 408-2013》钢筋连接套筒灌浆料行业标准。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：包括重量比例为41～60份的水泥、40～54份的砂、1～4份的混凝土用复合矿物掺合料、0.25～0.5份的减水剂、0.1～0.4份的促凝剂、0.05～0.25份的防冻剂、0.05～0.25份的缓凝剂、0.415～2.52份的膨胀剂、0.1～0.2份的消泡剂以及0.05～0.1份的触变润滑剂，所述水泥包括重量比例为30～40份的硅酸盐水泥、9～15份的铝酸盐水泥以及2～5份的硫铝酸盐水泥，所述砂包括20～27份的石英砂以及20～27份的河砂。
2.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述混凝土用复合矿物掺合料包括硅灰、粉煤灰、石灰石粉以及粒化高炉矿渣粉，所述硅灰、粉煤灰、石灰石粉以及粒化高炉矿渣粉的质量分数均≥10％。
3.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述减水剂为聚羧酸系高效减水剂。
4.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述促凝剂为碳酸锂。
5.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述防冻剂为甲酸钙、亚硝酸钙、硝酸钠和硫酸钠其中的一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述缓凝剂为酒石酸、硼酸和柠檬酸钠其中的一种或几种的组合。
7.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述膨胀剂包括重量比例为0.015～0.02份的塑性膨胀剂以及0.4～2.5份的CSA膨胀剂。
8.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述消泡剂为有机硅类粉末消泡剂。
9.如权利要求1所述的一种低温型钢筋连接套筒灌浆料，其特征在于：所述触变润滑剂为硅酸镁铝。
10.一种低温型钢筋连接套筒灌浆料的制备方法，其特征在于：首先称取重量比例为41～60份的水泥、40～54份的砂、1～4份的混凝土用复合矿物掺合料、0.25～0.5份的减水剂、0.1～0.4份的促凝剂、0.05～0.25份的防冻剂、0.05～0.25份的缓凝剂、0.415～2.52份的膨胀剂、0.1～0.2份的消泡剂以及0.05～0.1份的触变润滑剂，所述水泥包括重量比例为30～40份的硅酸盐水泥、9～15份的铝酸盐水泥以及2～5份的硫铝酸盐水泥，所述砂包括20～27份的石英砂以及20～27份的河砂，搅拌2～10min至混合均匀后得到成品，使用时将成品加水搅拌2～10min，加水量为成品质量的11.5～12.5％。
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