减水剂掺量对早强型套筒灌浆料性能的影响

董军军

(合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥　230009)



减水剂掺量对早强型套筒灌浆料性能的影响

董军军

(合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥230009)

摘要：文章以聚羧酸减水剂掺量为变化参数，研究了早强型套筒灌浆料的流动度、竖向膨胀率以及抗压强度随减水剂掺量的变化情况，研究结果表明：随着减水剂掺量的增加，灌浆料的流动度先增大后呈减小的趋势；灌浆料的3 h竖向膨胀率随减水剂掺量的增加逐渐降低，而24 h竖向膨胀率基本保持不变；减水剂掺量对硬化浆体的抗压强度影响不显著。

关键词：套筒灌浆料；减水剂；流动度；抗压强度；竖向膨胀率

目前装配式建筑的预制构件连接技术普遍采用钢筋套筒的连接方式，而套筒灌浆料的性能优劣对确保装配式建筑结构的安全性起着至关重要的作用[1]。这就要求套筒灌浆料的性能不仅要有较高的抗压强度和适宜的竖向膨胀率，还要有良好的施工性能以及较长的可操作时间[2-3]。为了得到性能良好满足工程需要的灌浆材料需加入一些外加剂，如减水剂、膨胀剂、早强剂等，不同外加剂的掺入对水泥基灌浆料的性能具有很大的影响[4-5]。随着建筑材料研究技术的进步，材料产业的飞速发展，水泥基灌浆料也从普通的无收缩高强灌浆料逐步向高性能早强灌浆料发展[6-7]。早强型套筒灌浆料采用硫铝酸盐水泥为胶凝材料，采用普通河砂、膨胀剂、矿物掺合料及外加剂等配制而成的干混料，具有流动性高、早期强度发展更快、后期强度高、满足新的竖向膨胀率要求等优点。本文以减水剂掺量变化为变量，研究了减水剂对套筒灌浆料的流动度、竖向膨胀率以及抗压强度的影响规律，得到合理的减水剂掺量。

1原材料与试验

1.1原材料

水泥为河南郑州产的42.5R级硫铝酸盐水泥；普通河砂，最大粒径为2.36 mm，细度模数为1.7；安徽亳州产的一种膨胀剂；硅灰，比表面积19 000 m2/kg，SiO2含量为85%；I级粉煤灰，比表面积为700 m2/kg；苏州产的高效聚羧酸减水剂，减水率大于25%；水为自来水。

1.2试验方案

试验方法按文献[8]中的规定进行。基于表1基本配合比对早强型套筒灌浆料性能开展研究，用不同掺量的减水剂进行试验时，其质量百分比为胶凝材料总质量的百分比。改变减水剂掺量为：0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%，研究其对套筒灌浆料的流动度、竖向膨胀率以及抗压强度的影响，并确定出适宜的减水剂掺量。

表1　早强型套筒灌浆料的基本配合比

2试验结果与分析

2.1试验结果

在其他条件不变的情况下，改变减水剂掺量所得的试验结果如表2所列。

2.2试验分析

(1) 流动度试验结果分析。文献[8]给出了套筒灌浆料的流动度指标：初始值≥300 mm，30 min保留值≥260 mm。从表2可以看出，随着减水剂掺量的增加，浆体的初始流动度先增大后减小、流动度的30 min保留值逐渐增大。当减水剂掺量为0.6%时，浆体流动度30 min保留值不满足要求，当减水剂掺量超过1.0%时，浆体的初始流动度呈减小趋势。考虑到合理的工作性能以及成本，减水剂的最佳掺量为0.7%。聚羧酸减水剂掺量有个饱和点[9]，达到饱和点(1.0%)掺量附近时，继续增大减水剂掺量，流动性不再增加。由于聚羧酸减水剂自身具有缓凝作用，因此浆体的流动度30 min保留值有所增大。

表2　改变减水剂掺量所得的试验结果

(2) 抗压强度试验结果分析。套筒灌浆料的竖向膨胀率指标：3 h≥0.02%，24 h与3 h差值在0.02%～0.5%之间。从表2可以看出，其竖向膨胀率均满足要求。随着减水剂掺量的增加，浆体的3 h竖向膨胀率逐渐降低，24 h竖向膨胀率的变化不明显。聚羧酸的缓凝作用使得同样龄期时水泥的水化率降低，因此灌浆料的3 h竖向膨胀率逐渐降低。在胶凝材料和水胶比都不变的情况下，掺入减水剂时浆体的24 h竖向膨胀率随减水剂掺量的变化不明显。

(3) 竖向膨胀率试验结果分析。没有良好的减水剂，要实现高强度而且大流态的灌浆料配制是困难的[10]。混合料加水搅拌成型后，在标准养护条件下养护1 d、3 d、28 d，测试试件各龄期的抗压强度。从表2可以看出，改变减水剂掺量对浆体强度的影响不显著。根据经典的水泥强度理论，控制水泥强度的主要因素是凝胶-空间比及水泥凝胶的固有强度。由于减水剂的掺入使得浆体的流动度达到自密实的要求，因此改变减水剂的掺量对硬化浆体各龄期强度的影响不明显。

3结论

(1) 减水剂对早强型套筒灌浆料的流动度以及竖向膨胀率都有很大的影响，因此确定适宜的减水剂掺量是很有必要的。

(2) 随着减水剂掺量的增加，早强型套筒灌浆料的初始流动度先增大后减小，流动度30 min保留值逐渐增大；灌浆料的3 h竖向膨胀率随着减水剂掺量的增加而减小，而24 h竖向膨胀率无明显变化；灌浆料的抗压强度随减水剂掺量的增加无显著变化。综合减水剂掺量对三方面性能的影响，以及干混料的成本，建议早强型套筒灌浆料的聚羧酸减水剂的合理掺量为0.7%。

〔参考文献〕

[1]张友海,刘兴华,武卫平.装配式建筑钢筋套筒连接用灌浆料性能比较[J].混凝土世界,2014(11):80-83.

[2]高安庆,朱清华,化子龙.超高强钢筋接头灌浆料的试验研究[J].混凝土与水泥制品,2013(1):16-19.

[3]邵正明,周建启,仲朝明,等.CGM高性能水泥基灌浆材料的性能研究[J]. 混凝土, 2007(11):98-101.

[4]何涛,赵青林,徐奇威,等.不同外加剂对水泥基灌浆材料流变性能的影响[J].硅酸盐通报,2010,29,(3):728-733.

[5]唐世敏,宛阿祥,胡胜.减水剂掺量对铁尾矿砂水泥基灌浆料性能影响实验分析[J].工程与建设,2013，27(1):64-66.

[6]涂胜强,邹小卫.水泥基灌浆料的发展情况[J].科技信息,2013(3):371.

[7]俞锋,朱华.早强微膨胀水泥基灌浆料的性能研究[J].混凝土与水泥制品,2012(11):6-9.

[8]JG/T 408-2013，钢筋连接用套筒灌浆料[S].

[9]何廷树.混凝土外加剂[M].西安:陕西科学技术出版社,2003.

[10]张璐,刘蒙蒙.不同减水剂下高性能水泥基结构灌浆料微观结构研究[J].建筑科学,2012(28):162-164.

收稿日期：2016-03-14；修改日期：2016-03-18

作者简介：董军军(1990-)，男，安徽阜阳人，合肥工业大学硕士生．

中图分类号：TU502.042

文献标识码：A

文章编号：1673-5781(2016)02-0223-02