硫铝酸盐水泥基钢筋套筒灌浆料力学性能试验研究

范 飞，王英子，李佳兴

（中冶建筑研究总院有限公司，北京100088）

0 引言

套筒灌浆连接技术是目前装配式混凝土结构构件连接的最常用、最有效方式，因此，高性能灌浆料是保证构件及结构整体稳定性的关键所在[1-3]，因其具有无收缩、强度高、自密实、施工方便等特点，也广泛应用于设备基础的二次灌浆、地脚螺栓锚固、混凝土修补加固等方面。以水泥为主要胶凝材料的水泥基灌浆料，主要是通过加入细骨料、高性能外加剂等，发挥相应材料的高流动、高强、微膨胀等性能，是多种现代混凝土技术形成的新型复合材料，具有无收缩、微膨胀、快硬、高早强等优点和良好的流动性能[4]。目前，工程中所使用的灌浆料越来越多，多采用水泥基材料进行配制，配制水泥基灌浆料常采用的普通硅酸盐水泥（OPC）体系、普通硅酸盐及铝酸盐水泥复合体系、普通硅酸盐及硫铝酸盐水泥（SAC）复合体系等[5-7]，由于复合体系自身的早强性、高工作性，相关应用越来越得到重视。本文结合已有研究[8-11]，通过试验方法，对普通硅酸盐及硫铝酸盐水泥复合灌浆料主要力学性能进行分析，为相关企业的材料选用提供一定的参考。

1 试验

1.1 试验材料

试验所用普通硅酸盐水泥为陕西某水泥厂生产的P.O 42.5级，硫铝酸盐水泥为市售52.5级低碱度硫铝酸盐水泥，减水剂为聚羧酸高效减水剂，减水率大于等于25%，连续级配石英砂，细度模数2.3，水为普通自来水，水胶比0.3，胶砂比1:1，OPC及SAC性能指标见表1、表2。

1.2 试验方法

流动度试验：流动度试验方法按钢筋连接用套筒灌浆料（JG/T 408—2019）进行，所用模具为截锥圆模，基本规格为下口内径100mm±0.5mm，上口内径70mm±0.5mm，高60mm±0.5mm，玻璃板尺寸为50mm×50mm，采用钢直尺测量，精度为1mm，测其初始及30min流动度。

表1 OPC性能指标

表2 SAC性能指标

抗压强度试验：灌浆料抗压强度试验按《水泥胶砂强度检测方法（GB/T 17671—1999）》中有关规定执行，抗压强度试验的试件尺寸为40mm×40mm×160mm棱柱体，将浆体灌入试模，在6min内完成搅拌和成型，在室温为20℃条件下养护3~4h后拆模，之后放入标准养护室养护，测量1d、3d、28d抗压强度值。

2 试验过程与分析

2.1 OPC及SAC复合体系性能试验

取胶砂总质量为1800g，胶砂比1:1，聚羧酸减水剂为胶凝材料的0.5%，OPC及SAC以20%的比例增加，改变其二者之间的复合比例，测其复合体系的1d、3d、28d强度，得到OPC及SAC的最优配合比，配合比例见表3，抗压强度结果见图1。

图1 反应了随着SAC掺量的增加灌浆料抗压强度的变化，可以看出，随着SAC掺量的增加，复合体系的强度持续提高，前期强度主要是由SAC提供。根据《钢筋连接用套筒灌浆料（JG/T408—2013）》的要求，当SAC的掺量大于等于60%时，复合体系的1d抗压强度满足标准要求（标准要求1d抗压强度大于等于35MPa），但3d及28d强度均不满足标准要求（标准要求3d抗压强度大于等于60MPa，28d抗压强度大于等于85MPa），说明此复合体系配制灌浆料后期强度不满足要求，需调整该胶凝体系配合比来调整其性能。但从最优性来看，80%SAC+20%OPC为最优配合比。

表3 OPC及SAC复合比例

图1 OPC及SAC复合体系抗压强度

2.2 粉煤灰对复合体系性能影响试验

为了提高OPC及SAC复合体系的力学强度，选择80%SAC+20%OPC为最优配合比进行下一步试验，掺加粉煤灰等量取代原复合胶凝体系，取代率分别为5%、15%、25%，试验粉煤灰对复合体系的性能的影响，流动度及力学强度试验结果见表4及表5。

表4 粉煤灰掺量对灌浆料流动度的影响

表5 粉煤灰掺量对灌浆料力学强度的影响

从表4可以看出，粉煤灰掺量为5%、15%、25%时，其初始及30min流动度都满足标准要求，随着粉煤灰掺量的增加其流动性越来越好，说明粉煤灰提高了该胶凝体系的流动性能，但30min流动度有倒缩的现象。从表5可以看出，掺粉煤灰的灌浆料其1d强度均满足大于等于35MPa的要求，说明SAC对早期强度贡献很大，对于3d强度而言，25%的粉煤灰掺量不满足要求，对于28d强度而言，5%及25%的掺量均不满足标准要求，综合表4及表5来看，粉煤灰对该体系的28d强度有一定贡献，1d及3d强度提高不大。

3 结论

（1）SAC的加入明显改善了OPC体系的流动性及强度，无须振捣或加压，灌浆料能够自流动平。

（2）OPC及SAC复合体系的抗压强度明显受到SAC掺量的影响，抗压强度随着SAC掺量的增加而提高。该OPC及SAC复合体系的最佳配合比为80%SAC+20%OPC。

（3）粉煤灰的加入改善了该复合体系的流动度及力学强度，粉煤灰主要对其后期强度贡献度大，其最佳掺量为15%。