CN106186899B - 一种装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种不需要潮湿养护也可以很好的发挥膨胀性能的套筒灌浆材料，由水泥、细砂、复合膨胀剂、减水剂、吸水性树脂、半水石膏、碳酸氢钠、球形二氧化硅组成。
Description
技术领域
本发明涉及一种水泥基灌浆材料，具体来说是涉及一种可以用于产业化装配式混凝土结构钢筋连接用的套筒灌浆材料。
背景技术
目前我国大部分建筑都是采用现浇钢筋混凝土结构，预先绑扎、固定或焊接好钢筋后，再浇筑混凝土，混凝土硬化后与钢筋形成一体化的钢筋混凝土结构。产业化装配式混凝土结构与现浇钢筋混凝土结构不同，它是先在预制工厂中将钢筋混凝土构件做好，再运输到施工现场进行现场组装，为了使每个构件之间的钢筋能够牢固的连接到一起，预制构件内部一般都安装了钢筋连接用的钢套筒，安装现场再采用灌浆技术，通过钢筋和钢套筒将每个预制构件连接在一起。钢筋套筒连接用的材料，是一种具有流动性好、强度高、微膨胀不收缩的水泥基灌浆材料，其执行的标准是JG/T 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》。
在实际使用过程中，为了保证钢套筒、钢筋以及灌浆料三者之间能够牢固的连接在一起，需要灌浆材料硬化后具有一定的膨胀性能，防止收缩后在灌浆材料与套筒之间形成空隙，导致连接力降低甚至连接失败，因此在灌浆材料的配方设计中需要加入膨胀组份。目前市场上常用的水泥混凝土膨胀剂的都要求进行潮湿养护(采用洒水或覆盖薄膜等方法)，以便膨胀剂能更好的发挥作用。但是对于钢套筒连接灌浆，灌浆材料全部灌入钢筋套筒中，而钢筋套筒属于密闭环境，从外面没办法进行潮湿养护，所以灌浆材料中如果加入普通的水泥混凝土膨胀剂，又没有采取额外措施时，灌浆材料的膨胀性能无法发挥出来，可能会导致钢套筒与钢筋之间的连接力下降，尤其是在HRB500级的高强钢筋和套筒连接中，会出现钢筋滑动拔出的问题，无法满足钢筋必须屈服或拉断的要求。
发明内容
本发明提供了一种在密闭环境中不需要潮湿养护也可以很好的发挥膨胀性能的套筒灌浆材料。
本发明提供的套筒灌浆材料，是由水泥、细砂、复合膨胀剂、减水剂、吸水性树脂、半水石膏、碳酸氢钠、球形二氧化硅组成。
本发明提供的套筒灌浆材料，其各组分按重量份数的含量为：
水泥：100份
细砂：90-110份
吸水性树脂：0.05-0.2份
复合膨胀剂：5-8份
半水石膏：2-6份
碳酸氢钠：1-3份
球形二氧化硅：5-10份
聚羧酸减水剂：0.4-0.6份
消泡剂：0.1-0.2份
在上述配比中，水泥为52.5级或62.5级的硅酸盐水泥。细砂为人工砂或天然砂，粒径0.5mm-2mm。吸水性树脂的粒径范围为0.01mm-0.05mm，吸水率为400-800倍。复合膨胀剂为轻烧氧化镁与天然明矾石粉的混合物，其中轻烧氧化镁质量占60％-80％，天然明矾石粉质量占20-40％；轻烧氧化镁的煅烧温度为700-850℃，比表面积为200-300m2/kg；明矾石粉的明矾含量为40-60％，比表面积不低于200m2/kg。半水石膏为α型半水石膏，比表面积不低于200m2/kg。碳酸氢钠的比表面积不低于200m2/kg。球形二氧化硅的粒径范围是400目-800目。减水剂为聚羧酸类高效减水剂，减水率不低于25％。消泡剂为P803或RE2971，也可以通过试验选用其它消泡效果相同的粉末状消泡剂。
在工厂中将上述各个组份按照配比称量、投料并搅拌均匀、装袋，运送至施工现场后，加入粉料重量的13-15％的水，机械或人工搅拌均匀后即可进行套筒灌浆。
本发明提供的套筒灌浆材料，在其内部掺入一定量的吸水性树脂，灌浆材料现场搅拌过程中吸水性树脂会吸收水分，并在灌浆材料硬化后内部水分减少时逐步释放出来，为膨胀组份的膨胀反应提供水分。对吸水性树脂的粒径和吸水率的控制，是为了防止吸水性树脂吸水膨胀后的体积过大，在灌浆材料内部形成没有强度的空腔，导致灌浆材料强度的下降。由于灌浆材料加水搅拌后，浆液是含有各种离子的盐溶液，所以吸水性树脂的吸水率和纯水中的吸水率不同。本发明通过多次试验，优选出了吸水性树脂的粒径和吸水率，保证在本发明所述的条件下，吸水性树脂吸水膨胀后对灌浆材料的抗压强度几乎没有影响。
本发明采用轻烧氧化镁与天然明矾石粉的混合物作为膨胀组份，其中轻烧氧化镁膨胀反应所需的水较少，并且在后期可以持续膨胀。而天然明矾石粉可以在早期和石膏发生反应，生成钙矾石，起到膨胀作用，但是其市场价格要低于钙矾石膨胀剂。
本发明中的半水石膏和碳酸氢钠，在加水搅拌后可以发生化学反应，生成二水石膏、硫酸钠和二氧化碳。其中二水石膏可以作为明矾石粉膨胀反应所需要的原料，硫酸钠可以作为水泥的早强剂，二氧化碳可以作为灌浆材料早期塑性阶段的膨胀组份，补偿灌浆材料早期的塑性收缩。
球型二氧化硅可以提高灌浆材料的流动性，用来补偿由于吸水性树脂吸水膨胀导致的灌浆材料的流行性降低。
减水剂的作用主要是为了降低灌浆材料的用水量，提高灌浆材料的流动性和强度。消泡剂的作用是为了消除灌浆材料在搅拌过程中形成的气泡，从而提高材料的密实性和强度。
本发明提供的套筒灌浆材料，其各种性能均可满足标准JG/T 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的要求，并且在施工后无法潮湿养护的情况下，发生持续稳定的膨胀反应，提高了钢筋与钢套筒之间的连接力，可以用于HRB500级的高强钢筋和套筒之间的灌浆连接。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明做进一步的说明，下述各实施例仅用于说明本发明而非对本发明的限制。
本发明实施例提供了一种在密闭环境中不需要潮湿养护也可以很好的发挥膨胀性能的套筒灌浆材料。
本发明实施例提供的套筒灌浆材料，是由水泥、细砂、复合膨胀剂、减水剂、吸水性树脂、半水石膏、碳酸氢钠、球形二氧化硅组成。
本发明提供的套筒灌浆材料，其各组分按重量份数的含量为：
水泥：100份
细砂：90-110份
吸水性树脂：0.05-0.2份
复合膨胀剂：5-8份
半水石膏：2-6份
碳酸氢钠：1-3份
球形二氧化硅：5-10份
聚羧酸减水剂：0.4-0.6份
消泡剂：0.1-0.2份
在上述配比中，水泥为52.5级或62.5级的硅酸盐水泥。细砂为人工砂或天然砂，粒径0.5mm-2mm。吸水性树脂的粒径范围0.01mm-0.05mm，吸水率400-800倍。复合膨胀剂为轻烧氧化镁与天然明矾石粉的混合物，其中轻烧氧化镁质量占60％-80％，天然明矾石粉质量占20-40％；轻烧氧化镁的煅烧温度为700-850℃，比表面积为200-300m2/kg；明矾石粉的明矾含量为40-60％，比表面积不低于200m2/kg。半水石膏为α型半水石膏，比表面积不低于200m2/kg。碳酸氢钠的比表面积不低于200m2/kg。球形二氧化硅的粒径范围是400目-800目。减水剂为聚羧酸类高效减水剂，减水率不低于25％。消泡剂为P803或RE2971，也可以通过试验选用其它消泡效果相同的粉末状消泡剂。
在工厂中将上述各个组份按照配比称量、投料并搅拌均匀、装袋，运送至施工现场后，加入粉料重量的13-15％的水，机械或人工搅拌均匀后即可进行套筒灌浆。
本发明提供的套筒灌浆材料，在其内部掺入一定量的吸水性树脂，灌浆材料现场搅拌过程中吸水性树脂会吸收水分，并在灌浆材料硬化后内部水分减少时逐步释放出来，为膨胀组份的膨胀反应提供水分。对吸水性树脂的粒径和吸水率的控制，是为了防止吸水性树脂吸水膨胀后的体积过大，在灌浆材料内部形成没有强度的空腔，导致灌浆材料强度的下降。由于灌浆材料加水搅拌后，浆液是含有各种离子的盐溶液，所以吸水性树脂的吸水率和纯水中的吸水率不同。本发明通过多次试验，优选出了吸水性树脂的粒径和吸水率，保证在本发明所述的条件下，吸水性树脂吸水膨胀后对灌浆材料的抗压强度几乎没有影响。
本发明采用轻烧氧化镁与天然明矾石粉的混合物作为膨胀组份，其中轻烧氧化镁膨胀反应所需的水较少，并且在后期可以持续膨胀。而天然明矾石粉可以在早期和石膏发生反应，生成钙矾石，起到膨胀作用，但是其市场价格要低于钙矾石膨胀剂。
本发明中的半水石膏和碳酸氢钠，在加水搅拌后可以发生化学反应，生成二水石膏、硫酸钠和二氧化碳。其中二水石膏可以作为明矾石粉膨胀反应所需要的原料，硫酸钠可以作为水泥的早强剂，二氧化碳可以作为灌浆材料早期塑性阶段的膨胀组份，补偿灌浆材料早期的塑性收缩。
球型二氧化硅可以提高灌浆材料的流动性，用来补偿由于吸水性树脂吸水膨胀导致的灌浆材料的流行性降低。
减水剂的作用主要是为了降低灌浆材料的用水量，提高灌浆材料的流动性和强度。消泡剂的作用是为了消除灌浆材料在搅拌过程中形成的气泡，从而提高材料的密实性和强度。
本发明提供的套筒灌浆材料，其各种性能均可满足标准JG/T 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的要求，并且在施工后无法潮湿养护的情况下，发生持续稳定的膨胀反应，提高了钢筋与钢套筒之间的连接力，可以用于HRB500级的高强钢筋和套筒之间的灌浆连接。
实施例1：
52.5级硅酸盐水泥：100公斤
0.5-2.0mm细砂：110公斤
吸水性树脂：0.05公斤
复合膨胀剂：5公斤(其中轻烧氧化镁60％，明矾石粉40％)
α半水石膏：4公斤
碳酸氢钠：2公斤
600目球形二氧化硅：10公斤
聚羧酸减水剂：0.5公斤
P803消泡剂：0.1公斤
在工厂中称取上述质量的原料，加入搅拌机中搅拌均匀并装袋，使用时加入粉料质量14％的水搅拌均匀后即可进行钢套筒灌浆施工，此时灌浆材料的初始流动度可以达到340mm，30分钟流动度320mm，其余各项指标均可满足JG/T408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》标准要求。
实施例2：
62.5级硅酸盐水泥：100公斤
0.5-2.0mm细砂：100公斤
吸水性树脂：0.2公斤
复合膨胀剂：6公斤(其中轻烧氧化镁80％，明矾石粉20％)
α半水石膏：5公斤
碳酸氢钠：3公斤
400目球形二氧化硅：8公斤
聚羧酸减水剂：0.6公斤
RE2971消泡剂：0.1公斤
在工厂中称取上述质量的原料，加入搅拌机中搅拌均匀并装袋，使用时加入粉料质量13.5％的水搅拌均匀后即可进行钢套筒灌浆施工，此时灌浆材料的初始流动度可以达到330mm，30分钟流动度300mm，其余各项指标均可满足JG/T408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》标准要求，并且具有稳定的后期膨胀性能。采用HRB500级高强钢筋及钢套筒进行灌浆试验，灌浆后的钢套筒和试块均在实验室标准条件下养护14d，预留试块的抗压强度达到90.5MPa，此时进行钢套筒拉拔试验，6个钢套筒正拉试验均为钢筋拉断。
实施例3：
52.5级硅酸盐水泥：100公斤
0.5-2.0mm细砂：90公斤
吸水性树脂：0.1公斤
复合膨胀剂：8公斤(其中轻烧氧化镁60％，明矾石粉40％)
α半水石膏：6公斤
碳酸氢钠：3公斤
800目球形二氧化硅：5公斤
聚羧酸减水剂：0.5公斤
RE2971消泡剂：0.15公斤
在工厂中称取上述质量的原料，加入搅拌机中搅拌均匀并装袋，使用时加入粉料质量13-15％的水搅拌均匀后即可进行钢套筒灌浆施工，灌浆材料的各项指标均可满足JG/T 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》标准要求。
Claims (9)
1.一种装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：
其各组分按重量份数的含量为：
水泥：100份
细砂：90-110份
吸水性树脂：0.05-0.2份
复合膨胀剂：5-8份
半水石膏：2-6份
碳酸氢钠：1-3份
球形二氧化硅：5-10份
聚羧酸减水剂：0.4-0.6份
消泡剂：0.1-0.2份。
2.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述吸水性树脂的粒径范围为0.01mm-0.05mm，吸水率为400-800倍。
3.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述复合膨胀剂为轻烧氧化镁与天然明矾石粉的混合物。
4.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述半水石膏为α型半水石膏，比表面积不低于200m2/kg。
5.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述碳酸氢钠的比表面积不低于200m2/kg。
6.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述聚羧酸减水剂的减水率不低于25％。
7.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述水泥为52.5级硅酸盐水泥，所述细砂为0.5-2.0mm细砂，所述半水石膏为α半水石膏，所述球形二氧化硅为600目球形二氧化硅，所述消泡剂为P803消泡剂，其各组分按重量份数的含量为：
52.5级硅酸盐水泥：100公斤
0.5-2.0mm细砂：110公斤
吸水性树脂：0.05公斤
复合膨胀剂：5公斤，其中轻烧氧化镁60％，明矾石粉40％
α半水石膏：4公斤
碳酸氢钠：2公斤
600目球形二氧化硅：10公斤
聚羧酸减水剂：0.5公斤
P803消泡剂：0.1公斤
8.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述水泥为62.5级硅酸盐水泥，所述细砂为0.5-2.0mm细砂，所述半水石膏为α半水石膏，所述球形二氧化硅为400目球形二氧化硅，所述消泡剂为RE2971消泡剂，其各组分按重量份数的含量为：
62.5级硅酸盐水泥：100公斤
0.5-2.0mm细砂：100公斤
吸水性树脂：0.2公斤
复合膨胀剂：6公斤，其中轻烧氧化镁80％，明矾石粉20％
α半水石膏：5公斤
碳酸氢钠：3公斤
400目球形二氧化硅：8公斤
聚羧酸减水剂：0.6公斤
RE2971消泡剂：0.1公斤。
9.如权利要求1所述的装配式混凝土结构钢筋连接用套筒灌浆材料，其特征在于：所述水泥为52.5级硅酸盐水泥，所述细砂为0.5-2.0mm细砂，所述半水石膏为α半水石膏，所述球形二氧化硅为800目球形二氧化硅，所述消泡剂RE2971消泡剂，其各组分按重量份数的含量为：
52.5级硅酸盐水泥：100公斤
0.5-2.0mm细砂：90公斤
吸水性树脂：0.1公斤
复合膨胀剂：8公斤，其中轻烧氧化镁60％，明矾石粉40％
α半水石膏：6公斤
碳酸氢钠：3公斤
800目球形二氧化硅：5公斤
聚羧酸减水剂：0.5公斤
RE2971消泡剂：0.15公斤。
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