膠砂比及外加劑對套筒灌漿料性能影響的試驗(yàn)研究

楊 光，李梓璇，王雅欣，孫昭昭，魏士杰

（西安歐亞學(xué)院人居環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710065）

0 引言

隨著建筑業(yè)的發(fā)展和人們對住房要求標(biāo)準(zhǔn)的提高，對裝配式建筑的性能提出更高的要求，套筒灌漿料作為大部分裝配式建筑中構(gòu)件連接的主要材料，要求具有流動性好、早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹等性能。為更好地保證套筒灌漿質(zhì)量，降低成本，縮短工期，本文將普通硅酸鹽類水泥（OPC）與硫鋁酸鹽水泥（SAC）按20%OPC+80%SAC復(fù)合配合比復(fù)配[1]，以膠砂比為變化參數(shù)，配置出早期強(qiáng)度發(fā)展快、后期強(qiáng)度高且流動度大的高性能套筒灌漿料，對灌漿的配合比設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用具有重要的意義。

減水劑，也稱塑化劑，可以讓水泥顆粒彼此分開，釋放因水泥團(tuán)聚所包裹起來的水分，增加自由水，使水泥顆粒彼此分離[2]。摻入減水劑可以改善水泥砂漿的流動性，有效提高灌漿料的流動度和抗壓強(qiáng)度[3-5]。本文選取實(shí)際工程中常用的聚羧酸減水劑按一定比例進(jìn)行研究試驗(yàn)，旨在為減水劑在該復(fù)合膠凝體系的應(yīng)用提供一定的指導(dǎo)。

緩凝劑，可以推遲水泥水化反應(yīng)，降低水泥水化速度和水化熱、延長凝結(jié)時間。摻入緩凝劑可以抑制水化熱的放熱速率，減慢放熱率和降低熱峰，能有效防止混凝土早期裂縫的產(chǎn)生。本文選取石膏、葡萄糖酸鈉、酒石酸按一定比例進(jìn)行單摻研究試驗(yàn)，旨在為緩凝劑在該復(fù)合膠凝體系的應(yīng)用方面提供一定的指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)原材料及實(shí)驗(yàn)方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

普通硅酸鹽水泥，秦嶺，P.O 42.5水泥，其化學(xué)成份及物理指標(biāo)見表1。砂，符合二區(qū)顆粒級配要求，粗細(xì)程度適中，級配良好。減水劑，市售，聚羧酸減水劑，減水率約為25%。緩凝劑，市售，分別為石膏、葡萄糖酸鈉、酒石酸。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法及配合比

1.2.1 力學(xué)性能試件制備

攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)、強(qiáng)度測試方法依據(jù)《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法（ISO法）（GB/T 17671—1999）》規(guī)定的試驗(yàn)方法，復(fù)合體系加水后用水泥膠砂攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，攪拌3min后，一次性把砂漿裝入40mm×40mm×160mm三聯(lián)模內(nèi)，然后放在振動臺上進(jìn)行機(jī)械振動，振動60s后刮平，帶模放入標(biāo)養(yǎng)室，根據(jù)齡期要求進(jìn)行拆模。

表1 普通硅酸鹽水泥物理指標(biāo)

1.2.2 流動度測定

流動度測試方法根據(jù)《鋼筋連接用套筒灌漿料（JG/T 408—2019）》規(guī)定的實(shí)驗(yàn)方法，截錐圓模應(yīng)符合GB/T 2419的規(guī)定，尺寸為下口內(nèi)徑100mm±0.5mm，上口內(nèi)徑70mm±0.5mm，高60mm±0.5mm，以標(biāo)準(zhǔn)的水泥基灌漿料流動度截錐圓模在潤濕的玻璃板上測試膠砂流動度，使膠砂倒?jié)M截圓錐模，用抹刀抹平后，緩慢提起，使膠砂在重力作用下流淌，用鋼尺測其互相垂直方向直徑的流動度，流動度取兩個方向的平均值。

1.3 配合比

根據(jù)研究目的，本試驗(yàn)主要研究膠砂比對灌漿料強(qiáng)度的影響情況，采用編號為CGM—1～3分別表示膠砂比為0.6、0.8、1：1時的配合比，具體見表3。膠砂總量1800g，水膠比0.3，減水劑為膠凝材料的0.4%，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，具體見表2。

表2 CGM配合比

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同膠砂比對套筒灌漿料強(qiáng)度的影響試驗(yàn)結(jié)果

以膠砂比為變化參數(shù)考察CGM的強(qiáng)度受其影響情況，用該灌漿料制作的40mm×40mm×160mm棱柱體試塊進(jìn)行抗折、抗壓試驗(yàn)，得到其ld、3d、28d抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果具體見表3。

表3 不同膠砂比的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

《鋼筋連接用套筒灌漿料（JG/T 408—2019）》要求水泥基灌漿料應(yīng)具有早強(qiáng)、高強(qiáng)的性能，1d、3d、28d抗壓強(qiáng)度要分別達(dá)到35MPa、60MPa、85MPa。從對CGM抗壓強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看，每組膠砂比的1d抗壓強(qiáng)度均達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，3d抗壓強(qiáng)度均未達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，28d抗壓強(qiáng)度只有CGM-3達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

從表3中可以看出CGM型灌漿料膠砂比為0.6、0.8、1時的3d抗壓強(qiáng)度均未滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，對于抗折強(qiáng)度，規(guī)范沒有給出強(qiáng)制性規(guī)定。從圖1和圖2還可以看出，復(fù)合膠凝體系的抗折存在明顯的谷點(diǎn)，都有先減少后增加的變化趨勢；復(fù)合膠凝體系的抗壓呈明顯上升趨勢，CGM-1、CGM-3抗壓強(qiáng)度一直增加，CGM-2抗壓強(qiáng)度先減少后增加，且抗折、抗壓強(qiáng)度具有早強(qiáng)性，后期增長迅速。從整體效果來看，選用CGM型灌漿料膠砂比1:1作為最優(yōu)配合比。

2.2 不同外加劑對套筒灌漿料流動度的影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)不同膠砂比對套筒灌漿料強(qiáng)度的影響，實(shí)驗(yàn)選用CGM型灌漿料膠砂比1:1的最優(yōu)配合比進(jìn)行流動度測驗(yàn)。《水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量、凝結(jié)時間、安定性檢驗(yàn)方法（GB/T 134671—2011）》要求水泥基灌漿料應(yīng)具有好的流動性，能夠流進(jìn)所要灌注的空隙，初始、30min要分別達(dá)到300mm、260mm，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，加入0.6%的聚羧酸減水劑后，凝結(jié)硬化速度較快，CGM-3流動度未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。分析原因可能是砂子用量較高，而水泥漿較少，從而降低了流動度。

為了提高水泥基灌漿料的流動度，延緩凝結(jié)，在以上配方的基礎(chǔ)上，單摻8%的石膏、0.06%的葡萄糖酸鈉、0.15%的酒石酸做對比實(shí)驗(yàn)，抑制水泥水化而延緩其凝結(jié)時間，降低水化放熱速率、降低水泥砂漿經(jīng)時流動度損失，提高其流動性能。

由圖1可以看出，加入緩凝劑后，明顯提高了漿體的流動性，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。圖2為不同緩凝劑下水泥砂漿的流動度對比曲線，不同種類的緩凝劑對砂漿的流動度影響規(guī)律并不相同。結(jié)果表明，緩凝劑的種類和摻量對砂漿流動度影響較大，其中酒石酸的緩凝作用最強(qiáng)。

3 結(jié)果討論

本文研究不同膠砂比下，20%OPC+80%SAC的復(fù)合體系的強(qiáng)度變化規(guī)律，并進(jìn)行復(fù)合體系的流動度實(shí)驗(yàn)，得到以下結(jié)論：

（1）膠砂比為0.6及1:1時，抗壓強(qiáng)度隨齡期持續(xù)增長，1d及28d強(qiáng)度均滿足要求，且后期強(qiáng)度增長迅速，但3d強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，單從強(qiáng)度指標(biāo)來看，筆者推薦采用1:1的膠砂比。

（2）當(dāng)膠砂比為1:1時，摻加0.6%的聚羧酸減水劑后灌漿料的流動度達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，而加入緩凝劑后，從緩凝劑的緩凝效果來看，酒石酸在三種緩凝劑中表現(xiàn)更佳。

圖1 流動度測定

圖2 CGM-3不同緩凝劑下灌漿料的流動度