装配式建筑专用灌浆料的试验研究

张 志 宏

(山西省住房和城乡建设厅宣传中心，山西 太原 030013)

0 引言

随着我国城市化进程的提速和高标准的环保节能要求，低效率、浪费资源、污染环境的现浇建筑施工模式已难以满足新时代的发展需求，装配式建筑有着现浇结构无法比拟的优越性，越来越得到人们的认可。其工业化绿色生产，具有工期短，质量有保证，低扬尘和建筑垃圾减量化，逐步受到了甲方、业主和施工方的青睐。按照《“十三五”装配式建筑行动方案》中到2020年装配式建筑占新建建筑面积比例达15%以上的要求估算，我国装配式建筑面积可能超过8亿m2。面对如此庞大的装配式建筑规模，如何保证结构的安全性成为业内人士普遍关心的课题，装配式建筑产业化最重要的环节是预制混凝土构件体系，而预制混凝土构件体系的核心问题是抗震性能和整体连续性。装配式预制建筑的横向连接采用构件预留横向出筋现场浇筑链接来实现，而纵向连接通过带肋钢筋插入混凝土内预埋套筒中，采用高性能灌浆料填充于套筒与钢筋之间，硬化后的灌浆料与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋啮合实现钢筋的接点链接。所以装配式建筑的整体性及抗震性能主要依靠钢筋的灌浆套筒链接来保障，也可以理解为节点处理是装配式建筑结构安全的重中之重，而灌浆料的性能优劣对节点处理又是关键中之关键。该研究主要针对装配式建筑的接点处理提出装配式专用灌浆料的研究，为装配式建筑的质量保驾护航。

1 试验用原材料及方法

1.1 试验用原材料

1)水泥：太原智海水泥厂生产的P.O52.5R水泥，要求比表面积320 m2/kg～350 m2/kg，其他性能指标符合GB 175标准要求，氯离子含量为必检项目。

2)砂：天然河砂或石英砂，要求最大粒径小于2.36 mm，细度模数控制在2.4～2.7左右，含泥量(或石粉含量)小于0.5%，泥块含量为0%，其他指标符合GB/T 14684中Ⅰ类砂的标准要求。

3)硅灰：要求二氧化硅含量大于90%，比表面积大于15 000 m2/kg，其他性能符合GB/T 18736标准要求。

4)纤维素醚为市售羟丙基甲基纤维素醚(黏度为12 000 MPa·s)，缓凝剂(葡萄糖酸钠和硼砂)、膨胀剂、消泡剂、引气剂(三萜皂苷)聚羧酸高性能减水剂粉剂(减水率30%左右)等均由山西山大合盛新材料股份有限公司提供。

1.2 试验方法

根据JGJ 355钢筋套筒灌浆连接应用技术规程、JG/T 408钢筋套筒连接用灌浆、JC/T 986水泥基灌浆材料和GB/T 50448水泥基灌浆材料应用技术规范进行试样制备和性能检测。

2 试验方案

2.1 试验用基本配比

本研究以1 t装配式建筑专用灌浆料各原材料用量作为基础配方，水为1 t专用灌浆料的用水量，具体为：水泥420 kg/t，硅灰50 kg/t，膨胀剂50 kg/t，砂480 kg/t，添加剂的量确定后从砂中扣除，用水量为灌浆料的12%～15%。

2.2 试验研究方案

采用2.1的配方，装配式建筑专用灌浆料中添加剂的量均为其胶凝材料的百分率。聚羧酸高性能减水剂的量为：0.10%,0.15%,0.20%,0.25%,0.30%，通过灌浆料初始流动度和30 min流动度经时损失确定其最佳掺量；缓凝剂葡萄糖酸钠的量为：0%,0.02%,0.04%,0.06%，缓凝剂硼砂的量为：0%,0.2%,0.3%,0.4%，通过灌浆料初始流动度和30 min流动度经时损失确定其最佳复合掺量；最后优化出装配式建筑专用灌浆料的配方，并进行性能测试和使用。

3 试验结果及分析

3.1 聚羧酸高性能减水剂对灌浆料流动性能的影响

聚羧酸高性能减水剂不同掺量下对装配式建筑专用灌浆料流动性能的影响，以及灌浆料的状态，如表1和图1所示。

表1 聚羧酸高性能减水剂掺量对灌浆料流动性能的影响

由表1和图1可以看出，随着聚羧酸高性能减水剂掺量的增加，装配式建筑专用灌浆料的初始流动度和30 min流动度也逐渐增大，当聚羧酸高性能减水剂掺量为0.25%时达到最佳掺量，当聚羧酸高性能减水剂掺量为0.30%时初始流动度和30 min流动度增加不大，而且出现泌水现象。

3.2 缓凝剂对灌浆料流动性能的影响

在配制高性能灌浆料时，往往一种缓凝剂不能满足灌浆料的流动性及流动性经时损失。本研究通过大量试验遴选出两种缓凝组分对装配式建筑专用灌浆料的流动性及流动性经时损失有很好的作用。因此对葡萄糖酸钠和硼砂两种缓凝剂在不同掺量下对装配式建筑专用灌浆料流动性能的影响进行研究(聚羧酸高性能减水剂掺量为0.25%)，其试验结果如表2,图2所示。

表2 复合缓凝剂掺量对灌浆料流动性能的影响

由表2和图2可以看出，单掺缓凝剂葡萄糖酸钠时(序号1～4)，随着葡萄糖酸钠掺量的增加，灌浆料的初始流动度出现先增后降，30 min流动度呈增大的趋势；单掺缓凝剂硼砂时(序号5～7)，随着硼砂掺量的增加，灌浆料的初始流动度和30 min流动度均呈增大的趋势；两者复掺时(序号8～9)，灌浆料的初始流动度和30 min流动度均呈增大的趋势。从灌浆料的状态来看，序号4出现泌水现象，序号9出现轻微泌水现象，考虑到装配式建筑专用灌浆料的特殊性，其均质性问题是关键，在配制灌浆料的过程中还需要加入保水增稠组分，来提高灌浆料浆体的稳定性和均质性。因此，为了下一步调整装配式建筑专用灌浆料均质性留有空间，缓凝剂的掺量选择序号9配方。

3.3 装配式建筑专用灌浆料配方的确定

由于装配式建筑专用灌浆料特殊性，通过大量试验选择了羟丙基甲基纤维素醚的掺量为0.02%，结合基础配方中的硅灰，实现了拌合后灌浆料浆体的均匀稳定，加入0.002%的消泡剂消除了浆体中的有害气孔，加入引气剂(三萜皂苷)0.002%进一步提高了灌浆料浆体的流动性和耐久性。具体配方及性能测试如表3,表4所示。

表3 装配式建筑专用灌浆料配方 kg/t

表4 装配式建筑专用灌浆料性能测试

由表3和表4可以看出，装配式建筑专用灌浆料的组分比较复杂，在配制时一定要精确计量，混合均匀，建议混料时间5 min。该配方生产的装配式建筑专用灌浆料建议用水量为干灌浆料的12%～15%，本研究用水量均为13.5%，搅拌时先加2/3的水，然后放入灌浆料搅拌1.5 min后再加入剩余的水快速搅拌2 min即可；采用本研究的装配式建筑专用灌浆料配方，各项指标均远超标准要求，富余系数高，可调控空间大，但是在实际生产过程中一定先试验再生产，尤其是原材料发生变化时一定要试验满足要求后，方可进行批量生产。

4 结论与建议

1)装配式建筑专用灌浆料的组分比较复杂，要严格按照产品说明书施工，不得随意增减用水量，不得与不同厂家的灌浆料混用，以避免质量事故的发生。

2)装配式建筑专用灌浆料是关系到装配式建筑整体结构安全性的接点链接材料，灌浆料质量的优劣直接影响到整体建构筑物的安全性，希望使用单位要引起足够的重视，切勿因小失大。