CN116082000B - 一种高性能的钢筋套筒灌浆料 - Google Patents

一种高性能的钢筋套筒灌浆料 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑施工领域，具体为一种高性能的钢筋套筒灌浆料。主要制备了B掺杂的碳纳米管和(Re/Mo)S2，其中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。(Re/Mo)S2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。并且将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。

Description

一种高性能的钢筋套筒灌浆料
技术领域
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
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。
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。
发明内容
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：
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。
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。
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。
S4、灌浆测试：在低温环境中，将两段直径为22mm的钢筋***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。
优选地：所述步骤S1中选用的煤灰粉为35g。
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。
优选地：所述步骤S1中加入25mL的2M的NaBH4。
优选地：所述步骤S2中加入2g的高铼酸铵和3g的钼酸铵。
优选地：所述步骤S2中加入2g的硫代硫酸钠和3g的硫脲。
优选地：所述步骤S2中加热温度为280℃，加热时间为21h。
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。
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。
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。
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。
优选地：本发明选用艾肯国际贸易公司生产的ELKEN920U型硅灰。
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。
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。
优选地：本发明选用阜阳城南建材公司生产的塑性膨胀剂。
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。
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。
优选地：本发明选用HRB400级的钢筋，直径为20mm。
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。
本发明的有益效果：
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。
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。
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。
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。
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。
附图说明
图1为本发明实施例1中选用粉煤灰经盐酸处理后的扫描电子显微镜图。
图2为本发明实施例1中制备B-CNTs/粉煤粉的扫描电子显微镜图。
图3为本发明实施例1中制备B-CNTs/粉煤粉的透射电子显微镜图。
图4为本发明对比例3中制备(Mo)S2的扫描电子显微镜图。
图5为本发明实施例2中制备(Re/Mo)S2的扫描电子显微镜图。
图6为本发明实施例3和对比例5、6制备的灌浆料累计孔隙率曲线。
图7为本发明测试灌浆料性能所用的全灌浆套筒图。
图8为本发明实施例4测试灌浆料性能后钢筋断裂情况图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1、用硼掺杂的碳纳米管改性粉煤灰：称取20g粉煤灰分散于400ml的浓度为1M的HCl溶液，搅拌10min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150ml的乙醇，在加入100ml的吡咯和50ml的N-甲基-2-吡咯烷酮，继续搅拌20min，然后加入3g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10ml的1M的NaBH4，放入超声波中超声处理10min。之后转移至封闭的微波化学反应器中，在150℃下反应2min，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。
S2、制备二维纳米材料(Re/Mo)S2：将2g的高铼酸铵、2g的钼酸铵、3g的硫代硫酸钠和5g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℃，加热时间为18h，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。
S3、制备灌浆料：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，先将混合料干拌3min，然后缓慢加入180g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％，即可获得高性能的钢筋套筒灌浆料。
对比例1：除步骤S1中不加入NaBH4之外，其余各个步骤均与实施例1相同。
对比例2：除步骤S3用粉煤灰代替B-CNTs/粉煤灰外，其余各个步骤均与实施例1相同。
本发明制备的灌浆料流动性测试方法根据JGT 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》进行测试套筒灌浆料的流动度和抗压强度。本发明中灌浆料力学性能测试方法：测试试样尺寸为40mm×40mm×160mm，每3个试件一组，测试龄期为1d、7d、28d、56d的抗压强度，使用型号为DTE-300B的全自动抗折抗压恒应力试验机进行测试，测试方法按照GB/T17671的要求进行。
表1实施例1和对比例1、2制备套筒灌浆料性能
Figure BDA0004079379710000071
Figure BDA0004079379710000081
表1为本发明实施例1和对比例1、2制备套筒灌浆料性能测试结果统计，对比数据可知，添加B-CNTs/粉煤灰的浆料具备的流动性和抗压强度效果最好。只加碳纳米管，不被B掺杂的粉煤灰达不到本发明最佳效果。因此本发明中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，而且不降低浆料的流动性。图1为本发明实施例1中选用粉煤灰经盐酸处理后的扫描电子显微镜图。从图中可以看出，原状粉煤灰为近似球形，经盐酸处理后表面近似光滑，有利于吡咯和N-甲基-2-吡咯烷酮包裹在粉煤灰。图2为本发明实施例1中制备B-CNTs/粉煤粉的扫描电子显微镜图。从图中可以看出，其球体表面原位生长了一圈碳纳米管。证明本发明成功将碳纳米管原位生长在粉煤灰表面。图3为本发明实施例1中制备B-CNTs/粉煤粉的透射电子显微镜图。图中虚线圆圈处猜测是碳纳米管上掺杂的B元素。由此可知，本发明制备的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，本发明中B-CNTs/粉煤粉的加入提高了浆料的力学性能。
实施例2
S1、用硼掺杂的碳纳米管改性粉煤灰：称取40g粉煤灰分散于600ml的浓度为3M的HCl溶液，搅拌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180ml的乙醇，在加入150ml的吡咯和80ml的N-甲基-2-吡咯烷酮，继续搅拌30min，然后加入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30ml的3M的NaBH4，放入超声波中超声处理20min。之后转移至封闭的微波化学反应器中，在200℃下反应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。
S2、制备二维纳米材料(Re/Mo)S2：将5g的高铼酸铵、4g的钼酸铵、5g的硫代硫酸钠和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300℃，加热时间为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。
S3、制备灌浆料：将850g的水泥、880g的河沙、70g的硅灰、70g的矿粉、25g的聚羧酸减水剂、3g的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、0.6g的塑性膨胀剂、25g的UEA膨胀剂、6g的十二烷基硫酸钠、15g的甲酸钙、0.8g的CsOH、55g步骤S1制备的B-CNTs/粉煤灰和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5min，然后缓慢加入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％，即可获得高性能的钢筋套筒灌浆料。
对比例3：除步骤S2中不加入高铼酸铵之外，其余各个步骤均与实施例2相同。
对比例4：除步骤S3中不加入(Re/Mo)S2之外，其余各个步骤均与实施例2相同。
表2实施例2和对比例3、4制备套筒灌浆料性能
Figure BDA0004079379710000091
Figure BDA0004079379710000101
表2为实施例2和对比例3、4制备套筒灌浆料性能测试统计，从表中数据分析可知，加入二维层状的(Re/Mo)S2纳米材料后，灌浆料的流动性有所下降，对比例1和实施例2发现，加入Re之后，没有提升灌浆料的流动性，反而使浆料流动性降低了，猜测可能原因是纳米片上小孔的形成，使浆料灌的更均匀，从而影响了浆料的流动性。虽然加入Re之后没有提升浆料的流动性，但是其抗压强度得到了提升。图4为本发明对比例3中制备(Mo)S2的扫描电子显微镜图。因为对比例3中未加入高铼酸铵，所以命名为(Mo)S2，从图中可以看出该材料为完整二维片层状结构。图5为本发明实施例2中制备(Re/Mo)S2的扫描电子显微镜图。从图中可以看出，引入Re(铼)后，二维层状材料表面形成大量小孔，并且二维片变厚了，这有利于使材料在浆料中，低温环境下也保持自身运动，起到微观灌缝的作用，来提升灌浆料的抗压强度。
实施例3
S1、用硼掺杂的碳纳米管改性粉煤灰：称取30g粉煤灰分散于500ml的浓度为2M的HCl溶液，搅拌15min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160ml的乙醇，在加入140ml的吡咯和60ml的N-甲基-2-吡咯烷酮，继续搅拌25min，然后加入4g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25ml的2M的NaBH4，放入超声波中超声处理15min。之后转移至封闭的微波化学反应器中，在190℃下反应4min，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。
S2、制备二维纳米材料(Re/Mo)S2：将4g的高铼酸铵、3g的钼酸铵、4g的硫代硫酸钠和6g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260℃，加热时间为22h，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。
S3、制备灌浆料：将830g的水泥、860g的河沙、65g的硅灰、66g的矿粉、22g的聚羧酸减水剂、2g的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、0.5g的塑性膨胀剂、18g的UEA膨胀剂、5g的十二烷基硫酸钠、13g的甲酸钙、0.7g的CsOH、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倒入JJ-5型行星式水泥砂浆搅拌锅中，先将混合料干拌4min，然后缓慢加入240g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％，即可获得高性能的钢筋套筒灌浆料。
对比例5：除步骤S3中不加入(Re/Mo)S2之外，其余各个步骤均与实施例3相同。
对比例6：除步骤S3用粉煤灰代替B-CNTs/粉煤灰外，其余各个步骤均与实施例3相同。
本发明采用压汞仪对实施例3和对比例5、6制备的灌浆料进行孔结构分析。图6为本发明实施例3和对比例5、6制备的灌浆料累计孔隙率曲线。从图中可以看出实施例3制备灌浆料的孔隙率最小，表明本发明中用B掺杂的碳纳米管改性粉煤灰和(Re/Mo)S2的加入，共同改善了灌浆料的孔结构，从而提升了灌浆料的力学性能。
实施例4
S1、用硼掺杂的碳纳米管改性粉煤灰：称取38g粉煤灰分散于570ml的浓度为2M的HCl溶液，搅拌19min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175ml的乙醇，在加入144ml的吡咯和72ml的N-甲基-2-吡咯烷酮，继续搅拌23min，然后加入4g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22ml的2M的NaBH4，放入超声波中超声处理18min。之后转移至封闭的微波化学反应器中，在185℃下反应4min，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。
S2、制备二维纳米材料(Re/Mo)S2：将3g的高铼酸铵、4g的钼酸铵、4g的硫代硫酸钠和7g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290℃，加热时间为23h，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。
S3、制备灌浆料：将810g的水泥、780g的河沙、66g的硅灰、68g的矿粉、21g的聚羧酸减水剂、2g的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、0.5g的塑性膨胀剂、19g的UEA膨胀剂、5g的十二烷基硫酸钠、11g的甲酸钙、0.7g的CsOH、48g步骤S1制备的B-CNTs/粉煤灰和13g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3min，然后缓慢加入310g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％，即可获得高性能的钢筋套筒灌浆料。
S4、灌浆测试：在低温环境(0-15℃)中，将两段直径为22mm的钢筋***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。
本发明中水泥熟料发生水化，释放出氢氧化钙等碱性物质，矿粉再与这些碱性物质发生二次水化，从而提升水泥材料的水化程度。矿粉颗粒和其水化产物成分填充水泥中的空隙，增加基体致密性，从而获得较高的强度和耐久性。B-CNTs/粉煤粉的特点在于粉煤灰的颗粒形态效应，微集料性能，使得其具有需水量小、泌水性好，干缩性小、抗裂性好，水化热小的特点，并且其表面的B-CNTs具有类纤维功能，后期起到增强灌浆料硬度的作用。硅灰主要成分为具有高活性的二氧化硅，与碱性物质发生水化反应的作用，能降低水泥材料的碱含量，提高致密性和耐腐蚀性，硅灰的作用主要有填充水泥颗粒间的空隙，与具有缝隙的二维纳米材料(Re/Mo)S2之间存在协同作用，即利用了(Re/Mo)S2的二维结构，又利用了(Re/Mo)S2表面的小孔，起到加固灌浆料的作用。另外，本发明中CsOH的掺入增加灌浆料在低温条件下的抗压强度，低温件下，灌浆料早期水化进程变慢，导致水化产物氢氧化钙的量不足以激发矿物掺合料的活性，因此导致灌浆料在低温条件下的早期强度不达标，而CsOH属于碱性物质，可以在水化过程中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。图7为本发明测试灌浆料性能所用的全灌浆套筒图。图8为本发明实施例4测试灌浆料性能后钢筋断裂情况图。图8为本发明实施例4测试灌浆料性能后钢筋断裂情况图。采用拉伸测试和疲劳测试进行灌浆料性能的型式检验，是通过钢筋连接接头的破坏模式来判断灌浆料的性能优劣。钢筋套筒灌浆接头的破坏模式主要有钢筋断裂、钢筋拔出、套筒断裂三种，发生钢筋断裂的破坏，是因为灌浆料与套筒和钢筋均有较高的粘结强度，使灌浆套筒接头的抗拉强度大于钢筋的抗拉强度，而导致钢筋断裂，这是钢筋套筒灌浆连接接头的理想破坏模式。发生钢筋拔出破坏的套筒接头，是因为钢筋与灌浆料之间的粘结较差而发生的破坏，而套筒断裂则是由于套筒强度较差而发生的破坏。本发明测试中灌浆料配方成型的套筒灌桨接头均发生钢筋断裂破坏，说明本发明得到的灌浆料配方可以满足钢筋连接在低温环境中使用的要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：具体操制备步骤如下：
S1、称取20-40 g粉煤灰分散于400-600 ml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150-180 ml的乙醇，在加入100-150ml的吡咯和50-80 ml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，搅拌均匀后加入10-30 ml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；
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；
S3、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3-5 min，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%，即可获高性能的钢筋套筒灌浆料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S1中选用的煤灰粉为35g。
3.根据权利要求1或2所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S1中选择加入130ml的吡咯和75 ml的N-甲基-2-吡咯烷酮。
4.根据权利要求3所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S1中加入25mL的2M的NaBH4。
5.根据权利要求1所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S2中加入2g的高铼酸铵和3g的钼酸铵。
6.根据权利要求5所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S2中加入2g的硫代硫酸钠和3g的硫脲。
7.根据权利要求5或6所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S2中加热温度为280℃，加热时间为21h。
8.根据权利要求1所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S3中将780 g的水泥、750 g的河沙、40 g的硅灰、50 g的矿粉、10 g的聚羧酸减水剂、1 g的聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、0.1 g的塑性膨胀剂、10 g的UEA膨胀剂、4 g的十二烷基硫酸钠、8 g的甲酸钙、0.2 g的CsOH、45 g步骤S1制备的B-CNTs/粉煤灰和10 g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。
9.根据权利要求1所述的一种高性能的钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述步骤S3中加入50 g步骤S1制备的B-CNTs/粉煤灰和12 g步骤S2制备的二维层状(Re/Mo)S2。
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