钢筋连接用套筒灌浆料的研究_宋素亚.pdf

砂浆功夫Mortar Technology82CHINA CONCRETE 2023.01 NO.163引言随着经济建设的快速发展，空气污染、气候恶化、资源能源匮乏等问题突出，绿色环保、可持续发展等问题成为国家最关注的话题。禁止现场搅拌、加快建筑速度，缩短建筑周期、提高建筑质量成为建筑业高质量发展的要求。装配式建筑是各种建筑结构构件在专业工厂预制完成后运输到现场由施工工人在现场采用连接件拼接和组装而成的建筑方式，具有污染小、能耗低、质量可靠、施工速度快、建筑周期短、减少建筑材料浪费等特钢筋连接用套筒灌浆料的研究宋素亚李倩张长帮王彦博袁剑 唐山盾石干粉建材有限责任公司 河北 唐山 063000摘 要：近年随着装配式建筑的发展，钢筋套筒连接用灌浆料的应用越来越普遍，作为装配式各建筑构件的连接用材料，对整个建筑的安全稳定性起着至关重要作用。本文研究了各种原材料对套筒灌浆料性能的影响，确定了最佳配合比。研究表明：采用胶凝材料三元复合体系可以制备不同凝结时间的具有早强、高强性能的灌浆料；高品质矿物掺合料可有改善灌浆料和易性和离析性，并且提高强度；聚羧酸减水剂对灌浆料的流动性、浆体稳定性及强度影响明显，不同品种作用区别较大；缓凝剂对调整灌浆料的凝结时间作用不明显；消泡剂起到快速消泡作用，提高砂浆致密度，保证砂浆充实灌注饱满度；塑性膨胀剂可以在塑性阶段产生快速膨胀，维持灌浆料体积稳定。制备出的套筒灌浆料性能达到JG/T 4082019钢筋连接用套筒灌浆料要求，初始流动度达到340mm，30min流动度为320mm，1d抗压强度35MPa，3d抗压强度60MPa，28d抗压强度90MPa，3h竖向膨胀率0.02%，243h竖向膨胀率为0.02%0.5%，泌水率为0%。关键词：钢筋连接用套筒灌浆料；三元复合体系；流动度；竖向膨胀；抗压强度 Study on Cementitious Grout for Sleeve of Rebar SplicingAbstract:In recent years,with the development of prefabricated buildings,the application of grouting material for reinforcement sleeve connection is more and more common.As the connection material of prefabricated building components,it plays a vital role in the safety and stability of the whole building.This paper studies the influence of various raw materials on the performance of sleeve grouting material,and determines the best mix proportion.The research shows that the grouting materials with early strength and high strength can be prepared by using the ternary composite system of cementitious materials;High quality mineral admixtures can improve the workability and segregation of grouting materials,and improve the strength;Polycarboxylate superplasticizer has obvious influence on the fluidity,slurry stability and strength of grouting materials,and the effects of different varieties are quite different;Retarder has no obvious effect on adjusting the setting time of grouting material;Defoamer can quickly defoamer,improve the density of mortar and ensure the fullness of mortar filling;Plastic expansion agent can produce rapid expansion in the plastic stage and maintain the volume stability of grouting material.The properties of the prepared sleeve grouting material meet the requirements of JG/T 4082019 Cementitious Grout for Sleeve of Rebar Splicing,with an initial fluidity of 340mm,a fluidity of 320mm in 30min,a 1d compressive strength of 35MPa,a 3d compressive strength of 60MPa and a 28d compressive strength of 90MPa,3h vertical expansion rate 0.02%,24h3h vertical expansion rate is 0.02%0.5%,the bleeding rate is 0%.Key words:Sleeve grouting material for reinforcement connection;ternary system;fluidity;vertical expansion;compressive strength本文转自：2022 第十届中国国际预拌砂浆生产应用技术研讨会论文集第一作者：宋素亚，1975年生，工程师，E-mail：砂浆功夫Mortar Technology83总163期 2023.01 混凝土世界点，成为建筑行业转型发展的方向。国外装配式住宅的发展时间长，技术成熟。目前加大拿、德国、英国、日本以及新加坡等国的装配式建筑占总建筑比例的80%以上。我国装配式建筑的发展开始于20世纪五、六十年代，八十年代后开始形成规模化。进入新世纪后至今，我国装配式建筑在构件设计、生产以及施工等方面都有较大突破，已成为当今及未来建筑发展的大方向1。装配式建筑的承重结构是通过节点将整个建筑物进行连接，因此建筑节点连接是否可靠是建筑物稳定的关键，已被证实节点采用钢筋套筒连接件是安全可靠的，而将套筒与钢筋连接起来的灌浆料性能决定整个建筑结构的稳定性2。所以，研制高品质的套筒灌浆料产品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。1 试验材料胶凝材料：CE1比表面积430m2/kg，主要成分为硅酸三钙、硅酸二钙，3d抗压强度35MPa，28d抗压强度55MPa；CE2比表面积400m2/kg，主要成分为硅酸三钙、铝酸三钙，1d抗压强度30MPa，28d抗压强度50MPa；CE3的主要成分为硫酸钙，2d抗压强度8MPa。人工砂：粒径为2040目及4070目。不同细度矿物掺合料，多种外加剂。2 试验方法按照JG/T 4082019钢筋连接用套筒灌浆料进行各项性能测试试验。3 试验内容试验方案设计原则：试验过程中保持细粉（胶凝材料与矿物掺合料）掺加量与人工砂掺加量之和不变，细粉增多或减少时由砂子掺加量调整配平，被考察原材料添加量变化时，其他外加剂用量保持不变。试验基础配合比根据经验而定，包含试验研究的所有组成成分（缓凝剂除外）。3.1 胶凝材料对套筒灌浆料性能的影响规律胶凝材料是影响套筒灌浆料性能的主要因素之一，是其强度的决定性基础因素，不同胶凝材料类型的水化特性差别较大，因此复合胶凝体系因其复配比例不同，会表现出不同的特性，尤其是工作性能、体积稳定性、力学性能3。本文主要研究了不同复配比例的复合胶凝体系对套筒灌浆料工作性能、力学性能的影响，试验结果见表1表3。由表1可知，随着CE1用量的增加，灌浆料逐渐粘稠，泌水程度降低，流动度损失变大，强度增加。这是因为随着CE1用量的增加，胶砂比逐渐增大，水化进程加快，水化产物增加，导致凝结时间缩短。从灌浆料强度数据可以看出，当胶凝材料CE1用量在40%45%之间时，强度与标准要求的85MPa相比有一定的富余指标，从而确定其参考用量为40%。由表2可知，随着CE2用量增加，加水量不变，初始流动度相同，但30min流动度损失增加，各龄期强度逐渐增大后减小；从3%增加到5%时1d、3d强度先增大后减小，28d强度逐渐减小，但总体变化幅度不大。原因是CE2的加入，体系水化反应加快，生成更多的水化产物，使得早期强度增加，但随着CE2掺加量进一步增加，硬化体结构越来越疏松，导致强度降低。随着养护时间的延长，后期主要是CE1项的水化，其水化产物逐渐填充前期水化产物结构中的疏松空隙，水化产物结构逐渐密实，硬化体强度增加，表现为随CE2掺量增加后期强度下降幅度减少的趋势。综合分析确定CE2用量为5%。由表3可知，随着胶凝材料CE3的增加，灌浆料初始流动度不变，30min流动度损失稍有增大，浆体初始粘稠表 1 胶凝材料CE1对套筒灌浆料性能的影响CE1掺加量/%加水量/%流动度/mm抗压强度/MPa初始30min1d3d28d3511.035029535.961.188.44011.035029039.665.292.64511.535529043.869.496.5砂浆功夫Mortar Technology84CHINA CONCRETE 2023.01 NO.163度增加，流动速度减慢，对套筒灌注饱满度有利。随着CE3掺量的加入，灌浆料强度逐渐增加后降低。CE3可减缓CE1、CE2中C3A的水化，减缓体系凝结时间并优化水化体系结构，此外作为矿物掺合料的激发剂与矿物掺合料反应生产更多的水化产物，提高硬化体强度，但过多的CE3加入后，一方面CE3本身水化导致体系凝结时间缩短，另一方面生成过多的具有膨胀性能的钙矾石，产生膨胀破坏，恶化硬化体的结构，导致硬化体强度降低。在以上配合比中，CE3的加入量对整个体系的影响是比较小的，不会因为其加入量不合理出现严重的施工性和强度的影响。综合考虑初步确定CE3掺量为2%。3.2 集料级配对套筒灌浆料性能的影响规律集料用量及颗粒级配影响灌浆料的流动度及强度。试验保持集料总量不变，研究粗粒径集料加量对套筒灌浆料性能的影响。试验采用粗细两种不同粒径的人工砂搭配试验，以确定两种砂的合理搭配比例，见表4。由表4可知，随着骨料粒径的加粗，灌浆料需水量降低，出现流动度先增加后降低，强度先增加后减小再增加的趋势。主要原因是当粗砂用量少时，灌浆料颗粒组成较细，需要更多水辅助流动，随着颗粒增粗，粗细砂形成连续级配，流动时协同能力增加，砂浆流动度增大，随着颗粒的进一步增大，砂浆中细颗粒组分不足，粗颗粒之间缺少了细砂的润滑性，流动度降低并伴随着砂浆连贯性差及轻微泌水，随着颗粒度进一步增大，浆体内部比表面积大大减小，细粉包裹需求减少，填充于颗粒缝隙中起到润滑作用，浆体流动性又逐渐增强，但浆体离析沉淀可能性增加。而30min流动度随着初始流动度的增大而增大，随着初始流动度的减小而减小。抗压强度也呈现相同趋势，这与颗粒级配影响到浆体致密度有关，当颗粒之间协同能力好时砂浆的强度较高。灌浆料粒径较粗时，套筒灌浆料施工阻力较大，容表 3 胶凝材料CE3掺量对套筒灌浆料性能的影响CE3掺量/%加水量/%