【摘 " "要】：針對(duì)套筒灌漿料在低溫環(huán)境下早期強(qiáng)度偏低或無(wú)強(qiáng)度、膨脹率無(wú)法滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求等問(wèn)題，通過(guò)多種外加劑的調(diào)配及各組分的優(yōu)化配置，研制出一種早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹的低溫型套筒灌漿料，并對(duì)其低溫下的性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明：負(fù)溫養(yǎng)護(hù)會(huì)延緩灌漿料強(qiáng)度增長(zhǎng)；復(fù)配快硬水泥、緩凝劑、Ⅱ型膨脹劑、早強(qiáng)劑及防凍劑的低溫型套筒灌漿料在負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下的抗壓強(qiáng)度滿(mǎn)足JG/T 408—2019《鋼筋連接用套筒灌漿料》要求；拌和溫度升高，增加了負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下的1 d抗壓強(qiáng)度，但對(duì)3 d和28 d強(qiáng)度沒(méi)有產(chǎn)生影響。

【關(guān)鍵詞】：低溫型；鋼筋套筒灌漿料；外加劑；抗壓強(qiáng)度

【中圖分類(lèi)號(hào)】：TU528 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：A 【文章編號(hào)】：1008-3197（2024）04-67-04

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2024.04.016

Preparation and Performance Study of Low Temperature Steel Reinforcement Sleeve Grouting Material

LIN Rui1，GAO Hui2，SHEN Pingbang1

（1.Tianjin Construction Engineering Quality Testing Center Co. Ltd.，Tianjin 300193，China； 2.Tianjin Research Institute of Building

Science Co.Ltd.，Tianjin 300193，China）

【Abstract】：In response to the problems of low or no early strength and insufficient expansion rate of sleeve grouting material in low-temperature environments， the paper develops a low-temperature type sleeve grouting material with early strength， high strength， and slight expansion through the formulation of various additives and the optimization of each component， and studies its performance at low temperatures. the results show that negative temperature curing can delay the strength growth of grouting materials; the low-temperature sleeve grouting material with composite fast hardening cement， retarder， type II expansion agent， early strength agent， and antifreeze agent meets the compressive strength requirements of JG/T 408—2019 \"Sleeve Grouting Material for Reinforcement Connection\" under negative temperature curing conditions in this test; as the temperature of the mixing water increases， the 1 day compressive strength under negative temperature curing conditions increases， but it has no effect on the strength at 3 and 28 days.

【Key words】：low-temperature; steel bar sleeve grouting material；admixtures；compressive strength

近年來(lái)，我國(guó)裝配式建筑相關(guān)技術(shù)進(jìn)步較大，但是仍存在一些制約其發(fā)展的技術(shù)環(huán)節(jié)，其中裝配整體式結(jié)構(gòu)鋼筋之間的連接便是關(guān)鍵因素之一[1～2]。目前，鋼筋連接方法主要有鋼筋漿錨搭接和鋼筋套筒灌漿連接，套筒灌漿連接方式由于抗震性好，施工簡(jiǎn)單，不受鋼筋直徑大小、荷載類(lèi)別及房屋高度的限制，市場(chǎng)占有率到達(dá)80%以上[3～5]。裝配式建筑構(gòu)件鋼筋套筒灌漿連接為隱蔽工程，灌漿料質(zhì)量直接影響到結(jié)構(gòu)安全，灌漿工期直接影響結(jié)構(gòu)施工工期，進(jìn)而影響工程總造價(jià)[6～7]。由于缺乏低溫季節(jié)施工的灌漿料產(chǎn)品，我國(guó)北方地區(qū)裝配式建筑冬季無(wú)法施工，嚴(yán)重削弱了裝配式建筑相對(duì)傳統(tǒng)施工方式快速施工的優(yōu)勢(shì)。

針對(duì)低溫環(huán)境下套筒灌漿料早期強(qiáng)度偏低或無(wú)強(qiáng)度、膨脹率無(wú)法滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求等問(wèn)題[8～10]，通過(guò)多種外加劑的調(diào)配及各組分的優(yōu)化配置，研制出一種早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹的低溫型套筒灌漿料，并對(duì)其低溫下的性能進(jìn)行研究。

1 材料和方法

1.1 原材料

水泥：天津振興水泥P.O42.5及唐山北極熊快硬復(fù)合水泥42.5 R。

砂： 20～40目和40～70目?jī)蓚€(gè)級(jí)配的石英砂。

減水劑：減水率為34%的聚羧酸粉體高效減水劑。

膨脹劑：Ⅱ型膨脹劑。

緩凝劑：葡萄糖酸鈉。

拌和水：天津市自來(lái)水。

1.2 試驗(yàn)方法

根據(jù)JG/T 408—2019《鋼筋連接用套筒灌漿料》進(jìn)行套筒灌漿料相關(guān)性能試驗(yàn)。采用帶控溫裝置的冰箱來(lái)模擬低溫環(huán)境，設(shè)置溫度（-5±2）℃，成型后靜停2 h再放入冰箱中，負(fù)溫養(yǎng)護(hù)24 h后從冰箱中取出，測(cè)其1 d抗壓強(qiáng)度，負(fù)溫養(yǎng)護(hù)3 d后從冰箱中取出測(cè)其3 d抗壓強(qiáng)度，負(fù)溫養(yǎng)護(hù)7 d后從冰箱中取出再轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)21 d后測(cè)其28 d抗壓強(qiáng)度。

2 結(jié)果及分析

2.1 快硬水泥摻量對(duì)早期強(qiáng)度的影響

負(fù)溫養(yǎng)護(hù)1 d的抗壓強(qiáng)度為0 MPa。為了提高套筒灌漿料的早期強(qiáng)度，在普通硅酸鹽水泥中摻入快硬硫鋁酸鹽水泥，保持其他組分和用量不變，研究快硬水泥摻量對(duì)低溫型套筒灌漿料早期強(qiáng)度的影響。

低溫型套筒灌漿料1、3 d抗壓強(qiáng)度隨快硬水泥摻量的增加而增大，這是因?yàn)榭煊擦蜾X酸鹽水泥在水化早期生成大量鈣礬石，使其早期具備較高的強(qiáng)度。當(dāng)快硬水泥摻量為50%時(shí)，其1 d抗壓強(qiáng)度為36.1 MPa，已滿(mǎn)足JG/T 408—2019對(duì)1 d抗壓強(qiáng)度的要求。見(jiàn)圖1。

為了保證套筒灌漿料后期強(qiáng)度不倒縮，同時(shí)控制成本，最終選擇快硬水泥的摻量為50%。

2.2 緩凝劑對(duì)流動(dòng)度的影響

隨著快硬水泥摻量的增加，套筒灌漿料流動(dòng)度損失嚴(yán)重，通過(guò)添加緩凝劑來(lái)保證低溫型套筒灌漿料具有并保持較高的流動(dòng)度。

隨著緩凝劑葡萄糖酸鈉摻量的增加，低溫型套筒灌漿料初始流動(dòng)度及30 min流動(dòng)度逐漸增大，當(dāng)緩凝劑摻量為0.15%時(shí)，低溫型套筒灌漿料初始流動(dòng)度和30 min流動(dòng)度分別為345、305 mm，已滿(mǎn)足JG/T 408—2019相關(guān)要求；當(dāng)緩凝劑摻量為0.2%時(shí)，套筒灌漿料出現(xiàn)輕微泌水現(xiàn)象。確定緩凝劑的摻量為0.15%。見(jiàn)圖2。

2.3 膨脹劑對(duì)豎向膨脹率的影響

水泥水化過(guò)程中會(huì)存在收縮現(xiàn)象，收縮過(guò)大灌漿料與套筒脫節(jié)，會(huì)影響裝配式建筑的整體安全性。通過(guò)摻加Ⅱ型膨脹劑來(lái)補(bǔ)償水泥硬化后的收縮，進(jìn)而保證鋼筋與套筒連接的牢固性。膨脹劑摻量為4%時(shí)，24、3 h豎向膨脹率差值為負(fù)，不滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求；膨脹劑摻量為5%時(shí)，豎向膨脹率滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求；膨脹劑摻量為8%時(shí)，雖然豎向膨脹率滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求，但過(guò)多的膨脹劑存在漲裂的安全隱患。最終選擇5%為膨脹劑最佳摻量。見(jiàn)表1。

2.4 早強(qiáng)劑及防凍劑對(duì)強(qiáng)度的影響

雖然通過(guò)提高快硬水泥摻量，低溫型套筒灌漿料1 d抗壓強(qiáng)度已滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求，但其3 d強(qiáng)度并沒(méi)有滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求，因此，通過(guò)摻加早強(qiáng)劑及防凍劑來(lái)進(jìn)一步改善套筒灌漿料的強(qiáng)度。見(jiàn)表2。

分別摻加早強(qiáng)劑及防凍劑后，低溫型套筒灌漿料3、28 d強(qiáng)度沒(méi)有滿(mǎn)足JG/T 408—2019求，當(dāng)采用雙摻早強(qiáng)劑0.2%和防凍劑0.3%時(shí)，低溫型套筒灌漿料1、3、28 d抗壓強(qiáng)度分別為40.8、60.2 、85.3 MPa，滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求。見(jiàn)圖3。

2.5 養(yǎng)護(hù)條件對(duì)強(qiáng)度的影響

采用標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、負(fù)溫養(yǎng)護(hù)、負(fù)溫2 h轉(zhuǎn)標(biāo)養(yǎng)及負(fù)溫3 d轉(zhuǎn)標(biāo)養(yǎng)4種養(yǎng)護(hù)方式對(duì)低溫型套筒灌漿料進(jìn)行試驗(yàn)研究。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，套筒灌漿料的強(qiáng)度正常發(fā)展，1、3 28 d均強(qiáng)度滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求；負(fù)溫養(yǎng)護(hù)條件下，套筒灌漿料1、3 d強(qiáng)度滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求，繼續(xù)受凍下，強(qiáng)度仍然持續(xù)增長(zhǎng)，未發(fā)生倒縮現(xiàn)象，但增長(zhǎng)變緩，不能滿(mǎn)足28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到85 MPa的要求；負(fù)溫2 h及負(fù)溫3 d轉(zhuǎn)標(biāo)養(yǎng)后，強(qiáng)度正常持續(xù)增長(zhǎng)，1、3、28 d強(qiáng)度滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求。這說(shuō)明灌漿料膠凝材料未水化完全前受凍一定時(shí)間再解凍，水化過(guò)程仍可繼續(xù)進(jìn)行，不影響強(qiáng)度的正常發(fā)展。見(jiàn)圖4。

2.6 拌和水溫度對(duì)強(qiáng)度的影響

分別采用0、20、30、40、60 ℃拌和水?dāng)嚢杼淄补酀{料，研究拌和水溫度對(duì)低溫型套筒灌漿料強(qiáng)度的影響。當(dāng)負(fù)溫養(yǎng)護(hù)溫度為（-5±2）℃時(shí)，調(diào)整拌和水溫度能夠?qū)μ淄补酀{料水化進(jìn)程產(chǎn)生一定程度的影響，水溫越高，早期水化越快，1 d抗壓強(qiáng)度越高；但拌和水溫度對(duì)后期水化沒(méi)有產(chǎn)生影響，即對(duì)3、28 d強(qiáng)度沒(méi)有影響。見(jiàn)圖5。

3 結(jié)論

1）隨著快硬硫鋁酸鹽水泥摻量的增加，低溫型套筒灌漿料1、3 d抗壓強(qiáng)度逐漸增大。為了保證套筒灌漿料后期強(qiáng)度不倒縮及降低成本，最終選擇快硬水泥的摻量為50%。

2）隨著緩凝劑摻量的增加，低溫型套筒灌漿料初始流動(dòng)度及30 min流動(dòng)度逐漸增大，當(dāng)緩凝劑摻量為0.15%時(shí)，套筒灌漿料初始流動(dòng)度和30 min流動(dòng)度滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求。

3）采用雙摻早強(qiáng)劑0.2%和防凍劑0.3%時(shí)，低溫型套筒灌漿料1、3、28 d抗壓強(qiáng)度均滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求。

4）膨脹劑摻量為5%時(shí)，低溫型套筒灌漿料的豎向膨脹率滿(mǎn)足JG/T 408—2019要求，且泡水28 d不漲裂。

5）養(yǎng)護(hù)條件顯著影響低溫型套筒灌漿料的強(qiáng)度，持續(xù)負(fù)溫養(yǎng)護(hù)會(huì)延緩灌漿料的強(qiáng)度增長(zhǎng)，負(fù)溫養(yǎng)護(hù)3 d內(nèi)轉(zhuǎn)標(biāo)養(yǎng)，強(qiáng)度增長(zhǎng)仍可滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

6）當(dāng)負(fù)溫養(yǎng)護(hù)溫度為（-5±2）℃時(shí)，低溫型套筒灌漿料拌和水溫度越高，早期水化越快，1 d抗壓強(qiáng)度越高，但拌和水溫度對(duì)后期水化沒(méi)有產(chǎn)生影響，即對(duì)3、28 d強(qiáng)度沒(méi)有影響。

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