裝配式建筑專用灌漿料的試驗研究

張 志 宏

(山西省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳宣傳中心，山西 太原 030013)

0 引言

隨著我國城市化進(jìn)程的提速和高標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)保節(jié)能要求，低效率、浪費資源、污染環(huán)境的現(xiàn)澆建筑施工模式已難以滿足新時代的發(fā)展需求，裝配式建筑有著現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)無法比擬的優(yōu)越性，越來越得到人們的認(rèn)可。其工業(yè)化綠色生產(chǎn)，具有工期短，質(zhì)量有保證，低揚塵和建筑垃圾減量化，逐步受到了甲方、業(yè)主和施工方的青睞。按照《“十三五”裝配式建筑行動方案》中到2020年裝配式建筑占新建建筑面積比例達(dá)15%以上的要求估算，我國裝配式建筑面積可能超過8億m2。面對如此龐大的裝配式建筑規(guī)模，如何保證結(jié)構(gòu)的安全性成為業(yè)內(nèi)人士普遍關(guān)心的課題，裝配式建筑產(chǎn)業(yè)化最重要的環(huán)節(jié)是預(yù)制混凝土構(gòu)件體系，而預(yù)制混凝土構(gòu)件體系的核心問題是抗震性能和整體連續(xù)性。裝配式預(yù)制建筑的橫向連接采用構(gòu)件預(yù)留橫向出筋現(xiàn)場澆筑鏈接來實現(xiàn)，而縱向連接通過帶肋鋼筋插入混凝土內(nèi)預(yù)埋套筒中，采用高性能灌漿料填充于套筒與鋼筋之間，硬化后的灌漿料與鋼筋的橫肋和套筒內(nèi)壁凹槽或凸肋嚙合實現(xiàn)鋼筋的接點鏈接。所以裝配式建筑的整體性及抗震性能主要依靠鋼筋的灌漿套筒鏈接來保障，也可以理解為節(jié)點處理是裝配式建筑結(jié)構(gòu)安全的重中之重，而灌漿料的性能優(yōu)劣對節(jié)點處理又是關(guān)鍵中之關(guān)鍵。該研究主要針對裝配式建筑的接點處理提出裝配式專用灌漿料的研究，為裝配式建筑的質(zhì)量保駕護航。

1 試驗用原材料及方法

1.1 試驗用原材料

1)水泥：太原智海水泥廠生產(chǎn)的P.O52.5R水泥，要求比表面積320 m2/kg～350 m2/kg，其他性能指標(biāo)符合GB 175標(biāo)準(zhǔn)要求，氯離子含量為必檢項目。

2)砂：天然河砂或石英砂，要求最大粒徑小于2.36 mm，細(xì)度模數(shù)控制在2.4～2.7左右，含泥量(或石粉含量)小于0.5%，泥塊含量為0%，其他指標(biāo)符合GB/T 14684中Ⅰ類砂的標(biāo)準(zhǔn)要求。

3)硅灰：要求二氧化硅含量大于90%，比表面積大于15 000 m2/kg，其他性能符合GB/T 18736標(biāo)準(zhǔn)要求。

4)纖維素醚為市售羥丙基甲基纖維素醚(黏度為12 000 MPa·s)，緩凝劑(葡萄糖酸鈉和硼砂)、膨脹劑、消泡劑、引氣劑(三萜皂苷)聚羧酸高性能減水劑粉劑(減水率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 試驗方法

根據(jù)JGJ 355鋼筋套筒灌漿連接應(yīng)用技術(shù)規(guī)程、JG/T 408鋼筋套筒連接用灌漿、JC/T 986水泥基灌漿材料和GB/T 50448水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范進(jìn)行試樣制備和性能檢測。

2 試驗方案

2.1 試驗用基本配比

本研究以1 t裝配式建筑專用灌漿料各原材料用量作為基礎(chǔ)配方，水為1 t專用灌漿料的用水量，具體為：水泥420 kg/t，硅灰50 kg/t，膨脹劑50 kg/t，砂480 kg/t，添加劑的量確定后從砂中扣除，用水量為灌漿料的12%～15%。

2.2 試驗研究方案

采用2.1的配方，裝配式建筑專用灌漿料中添加劑的量均為其膠凝材料的百分率。聚羧酸高性能減水劑的量為：0.10%,0.15%,0.20%,0.25%,0.30%，通過灌漿料初始流動度和30 min流動度經(jīng)時損失確定其最佳摻量；緩凝劑葡萄糖酸鈉的量為：0%,0.02%,0.04%,0.06%，緩凝劑硼砂的量為：0%,0.2%,0.3%,0.4%，通過灌漿料初始流動度和30 min流動度經(jīng)時損失確定其最佳復(fù)合摻量；最后優(yōu)化出裝配式建筑專用灌漿料的配方，并進(jìn)行性能測試和使用。

3 試驗結(jié)果及分析

3.1 聚羧酸高性能減水劑對灌漿料流動性能的影響

聚羧酸高性能減水劑不同摻量下對裝配式建筑專用灌漿料流動性能的影響，以及灌漿料的狀態(tài)，如表1和圖1所示。

表1 聚羧酸高性能減水劑摻量對灌漿料流動性能的影響

由表1和圖1可以看出，隨著聚羧酸高性能減水劑摻量的增加，裝配式建筑專用灌漿料的初始流動度和30 min流動度也逐漸增大，當(dāng)聚羧酸高性能減水劑摻量為0.25%時達(dá)到最佳摻量，當(dāng)聚羧酸高性能減水劑摻量為0.30%時初始流動度和30 min流動度增加不大，而且出現(xiàn)泌水現(xiàn)象。

3.2 緩凝劑對灌漿料流動性能的影響

在配制高性能灌漿料時，往往一種緩凝劑不能滿足灌漿料的流動性及流動性經(jīng)時損失。本研究通過大量試驗遴選出兩種緩凝組分對裝配式建筑專用灌漿料的流動性及流動性經(jīng)時損失有很好的作用。因此對葡萄糖酸鈉和硼砂兩種緩凝劑在不同摻量下對裝配式建筑專用灌漿料流動性能的影響進(jìn)行研究(聚羧酸高性能減水劑摻量為0.25%)，其試驗結(jié)果如表2,圖2所示。

表2 復(fù)合緩凝劑摻量對灌漿料流動性能的影響

由表2和圖2可以看出，單摻緩凝劑葡萄糖酸鈉時(序號1～4)，隨著葡萄糖酸鈉摻量的增加，灌漿料的初始流動度出現(xiàn)先增后降，30 min流動度呈增大的趨勢；單摻緩凝劑硼砂時(序號5～7)，隨著硼砂摻量的增加，灌漿料的初始流動度和30 min流動度均呈增大的趨勢；兩者復(fù)摻時(序號8～9)，灌漿料的初始流動度和30 min流動度均呈增大的趨勢。從灌漿料的狀態(tài)來看，序號4出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，序號9出現(xiàn)輕微泌水現(xiàn)象，考慮到裝配式建筑專用灌漿料的特殊性，其均質(zhì)性問題是關(guān)鍵，在配制灌漿料的過程中還需要加入保水增稠組分，來提高灌漿料漿體的穩(wěn)定性和均質(zhì)性。因此，為了下一步調(diào)整裝配式建筑專用灌漿料均質(zhì)性留有空間，緩凝劑的摻量選擇序號9配方。

3.3 裝配式建筑專用灌漿料配方的確定

由于裝配式建筑專用灌漿料特殊性，通過大量試驗選擇了羥丙基甲基纖維素醚的摻量為0.02%，結(jié)合基礎(chǔ)配方中的硅灰，實現(xiàn)了拌合后灌漿料漿體的均勻穩(wěn)定，加入0.002%的消泡劑消除了漿體中的有害氣孔，加入引氣劑(三萜皂苷)0.002%進(jìn)一步提高了灌漿料漿體的流動性和耐久性。具體配方及性能測試如表3,表4所示。

表3 裝配式建筑專用灌漿料配方 kg/t

表4 裝配式建筑專用灌漿料性能測試

由表3和表4可以看出，裝配式建筑專用灌漿料的組分比較復(fù)雜，在配制時一定要精確計量，混合均勻，建議混料時間5 min。該配方生產(chǎn)的裝配式建筑專用灌漿料建議用水量為干灌漿料的12%～15%，本研究用水量均為13.5%，攪拌時先加2/3的水，然后放入灌漿料攪拌1.5 min后再加入剩余的水快速攪拌2 min即可；采用本研究的裝配式建筑專用灌漿料配方，各項指標(biāo)均遠(yuǎn)超標(biāo)準(zhǔn)要求，富余系數(shù)高，可調(diào)控空間大，但是在實際生產(chǎn)過程中一定先試驗再生產(chǎn)，尤其是原材料發(fā)生變化時一定要試驗滿足要求后，方可進(jìn)行批量生產(chǎn)。

4 結(jié)論與建議

1)裝配式建筑專用灌漿料的組分比較復(fù)雜，要嚴(yán)格按照產(chǎn)品說明書施工，不得隨意增減用水量，不得與不同廠家的灌漿料混用，以避免質(zhì)量事故的發(fā)生。

2)裝配式建筑專用灌漿料是關(guān)系到裝配式建筑整體結(jié)構(gòu)安全性的接點鏈接材料，灌漿料質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到整體建構(gòu)筑物的安全性，希望使用單位要引起足夠的重視，切勿因小失大。