裝配式建筑硅酸鹽水泥石英砂改性封漿料制備及性能研究

趙迪

摘要：為解決裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)封邊漿料問題，研究對(duì)當(dāng)前裝配式建筑所使用的封漿料性能缺陷進(jìn)行分析，針對(duì)當(dāng)前裝配式建筑所使用的封漿料普遍存在早期強(qiáng)度低導(dǎo)致灌漿易崩裂，收縮開裂導(dǎo)致漏漿，封邊粘刀導(dǎo)致不易施工等問題。嘗試?yán)霉杷猁}水泥和石英砂為基礎(chǔ)材料，通過添加礦物摻合料等改性材料制備了一種改性封漿料，并對(duì)封漿料在裝配式建筑中的應(yīng)用效果進(jìn)行總結(jié)，制備的改性封漿料在性能上很好地彌補(bǔ)了一般封漿料的不足，是一種理想的裝配式建筑封漿料。

關(guān)鍵詞：裝配式建筑；硅酸鹽水泥；改性封漿料；乳膠粉

中圖分類號(hào)：TQ177.6+7

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2023）12-0158-04

Study on preparation and properties of modified silica sand sealing paste for prefabricated building portland cement

ZHAO Di

（Xianyang Vocational Technical College，Xianyang 712046，Shaanxi China）

Abstract：In order to solve the problem of edge banding slurry on the site of prefabricated buildings，the performance defects of the sealing slurry used in the current prefabricated buildings were analyzed. In view of the problems that the sealing slurry used in the current prefabricated building generally has problems such as easy cracking of grouting due to low strength in the early stage，leakage caused by shrinkage cracking，and difficult construction caused by edge banding sticking knife，Portland cement and quartz sand were used as basic materials，and a modified sealing slurry was prepared by adding modified materials such as mineral admixture，and the application effect of sealing slurry in prefabricated buildings was summarized. The prepared modified sealing slurry makes up for the shortcomings of general sealing slurry in terms of performance，and is an ideal prefabricated building sealing slurry.

Key words：prefabricated building;portland cement;modified sealing paste;latex powder

裝配式建筑因標(biāo)準(zhǔn)化程度高、建筑施工工藝高度可控、能夠批量建造等優(yōu)勢(shì)而成為當(dāng)前我國建筑業(yè)中的重要建筑發(fā)展方向之一。傳統(tǒng)的裝配式建筑封漿料多采用灌漿連接技術(shù)，這種傳統(tǒng)的灌漿連接技術(shù)常會(huì)出現(xiàn)灌漿崩開、灌漿泄漏、漿料粘刀等問題。因此，嘗試在裝配式建筑灌漿連接工藝不發(fā)生改變的基礎(chǔ)上，對(duì)封漿料進(jìn)行改性，以普通硅酸鹽水泥、石英砂為原料，以礦物摻合料、外加劑等改性材料制備一種能夠解決裝配式建筑現(xiàn)場(chǎng)封邊問題的封漿料，并對(duì)該封漿料的性能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，旨在為裝配式建筑的封漿料用料選擇提供借鑒。

1傳統(tǒng)裝配式建筑封漿料性能缺陷

1.1傳統(tǒng)封漿料配比方式

一般傳統(tǒng)的裝配式建筑封漿料大多由42.5級(jí)的硫鋁酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥配伍礦物摻合料、細(xì)集料等加工而成，如表1所示。

1.2傳統(tǒng)封漿料性能缺陷

1.2.1灌漿崩開

裝配式建筑在進(jìn)行灌漿時(shí)需要采用配套的鋼筋套筒將灌漿料與裝配式建筑的其他結(jié)構(gòu)件進(jìn)行封堵。一般的封漿料由于灌漿初期的材料強(qiáng)度較低，容易在灌漿時(shí)出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)崩裂則灌漿工藝基本失效需要進(jìn)行大量的后期維護(hù)、維修才可以繼續(xù)施工。

1.2.2灌漿泄漏

傳統(tǒng)的封漿料中的材料間粘接強(qiáng)度太低，容易導(dǎo)致灌漿過程中封漿料與建筑預(yù)制構(gòu)件之間出現(xiàn)縫隙。在灌漿過程中，漿料不容易與其他結(jié)構(gòu)件快速形成穩(wěn)固的粘接關(guān)系，而上方的灌漿工藝還在繼續(xù)，便會(huì)導(dǎo)致在灌注時(shí)封漿料順縫隙向外泄漏。

1.2.3漿料粘刀

漿料粘刀指的是在裝配式建筑封漿料灌注位置

進(jìn)行封邊時(shí)，封漿料會(huì)對(duì)封邊刀體產(chǎn)生粘連，影響。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的封漿料抗流掛性及施工涂抹性較差。漿料粘刀會(huì)導(dǎo)致最終的封邊效果差、封邊進(jìn)度緩慢等。

2裝配式建筑改性封漿料制備

2.1改性封漿料配伍

裝配式建筑盡管相較于一般的建筑而言，在建筑材料的使用方面較為節(jié)約，但為了進(jìn)一步降低裝配式建筑的整體成本，改性封漿料的制備應(yīng)該在傳統(tǒng)常見封漿料的基礎(chǔ)上進(jìn)行小幅改進(jìn)即可，如果大幅改變封漿料配伍形式或通過盲目提升材料成本而改善封漿料性能則得不償失。因此，研究在表1所示的傳統(tǒng)裝配式建筑封漿料配伍形式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，提出了圖1所示的改性封漿料配伍方法。

2.2凝膠材料配比及參數(shù)

凝膠材料主要由水泥、微珠粉、礦渣粉、灰鈣粉等組成，較一般的封漿料礦物摻合料如表1所示的硅灰+粉煤灰等而言，微珠粉等材料的存在可以一定程度提升混凝土的強(qiáng)度和耐久性、降低封漿料的屈服剪切應(yīng)力等。凝膠材料包含的主要化學(xué)成分如表2所示。

2.3其他材料配比及參數(shù)

連續(xù)級(jí)配石英砂細(xì)度模數(shù)為0.8，粒度保持1.25～2.36 mm不變；膠砂比為1∶1，保證封漿料有低的基礎(chǔ)流動(dòng)度；水膠比為0.15，充分提升封漿料的抗壓強(qiáng)度；使用減水率25%的聚羧酸減水劑，通過調(diào)整減水劑的添加量改變封漿料的流動(dòng)度和其他性能參數(shù)。觸變潤(rùn)滑劑及可再分散乳膠粉的添加，是為了充分增強(qiáng)和改善封漿料的抗流掛性及施工涂抹性。

3改性封漿料應(yīng)用性能

3.1較低的流動(dòng)度

過高的流動(dòng)度是造成封漿料在灌注早期無法快速凝結(jié)形成穩(wěn)定灌漿的重要影響因子。提出的硅酸鹽水泥石英砂改性封漿料在傳統(tǒng)凝膠材料的基礎(chǔ)上，以1∶1膠砂比提高了材料中的凝膠材料質(zhì)量占比，一定程度上降低了封漿料的流動(dòng)度。此外，施工過程中將聚羧酸減水劑添加量占比始終保持在0.08%左右，進(jìn)一步降低了封漿料的整體流動(dòng)度。因此，在具體的施工過程中，改性封漿料能夠表現(xiàn)出較為理想的低流動(dòng)度特征，不會(huì)因?yàn)檫^高的流動(dòng)性而形成封漿料難以凝聚的現(xiàn)象。

3.2較強(qiáng)的早期力學(xué)性能

一方面，當(dāng)不添加微珠粉時(shí)，該改性封漿料中膠砂比為1∶1，水膠比為0.15，外加劑產(chǎn)量為0.08%，可以保證1 d時(shí)的抗壓強(qiáng)度達(dá)到31.36 MPa，此時(shí)水泥與石粉等的質(zhì)量比例如表3所示。

由表3中數(shù)據(jù)可知，在未添加微珠粉時(shí)該改性封漿料在1、3、28 d時(shí)的抗壓強(qiáng)度分別能夠達(dá)到31.36、46.16、71.66 MPa，完全可以滿足T/CCIAT 0004—2019《鋼筋套筒灌漿連接施工技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于封漿料的性能需求。

另一方面，當(dāng)添加微珠粉時(shí)，封漿料其他配伍形式不變，1 d時(shí)的抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到37.16 MPa，此時(shí)水泥與石粉等的質(zhì)量比例如表4所示。

在添加10%質(zhì)量占比的微珠粉以后，封漿料在1、3、28 d時(shí)的抗壓強(qiáng)度分別得到了不同程度的提升。1 d時(shí)的封漿料抗壓強(qiáng)度直接決定了封漿初期早期是否會(huì)形成崩裂。顯然，在經(jīng)過微珠粉改性以后的封漿料整體抗壓強(qiáng)度和早期抗壓強(qiáng)度等性能均更為優(yōu)異。較強(qiáng)的早期力學(xué)性能能夠幫助封漿料在封漿初期為裝配式建筑提供良好的材料間力學(xué)強(qiáng)度，從而避免漿料出現(xiàn)崩烈、收縮開裂、離縫等，從而最大程度防止出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象。

3.3優(yōu)異的粘接強(qiáng)度

封漿料的粘接強(qiáng)度是影響材料整體抗流掛性的重要指標(biāo)。粘接性能的強(qiáng)弱主要體現(xiàn)在封漿料與裝配式建筑的結(jié)構(gòu)件之間的粘接效果方面。粘接性能強(qiáng)則封漿料越能夠?qū)⒔ㄖY(jié)構(gòu)件之間緊密連接且不容易出現(xiàn)崩開、脫落現(xiàn)象。但是，如果可再分散乳膠粉添加過多，雖然能夠不斷提升封漿料的拉伸粘接強(qiáng)度，但1 d時(shí)的封漿料抗壓強(qiáng)度會(huì)下降。本文所述的改性封漿料通過添加適量的可再分散乳膠粉，實(shí)現(xiàn)了封漿料拉伸粘接強(qiáng)度的靈活調(diào)整，在可再分散乳膠粉摻量（質(zhì)量占封漿料比）為0.5 %時(shí)，封漿料的整體拉伸粘接強(qiáng)度與1 d抗壓強(qiáng)度之間能夠達(dá)到較佳平衡。

3.4較好的施工涂抹性

施工涂抹性是衡量裝配式建筑封漿料施工性能的重要指標(biāo)。在觸變潤(rùn)滑劑的幫助下，封漿料的施工涂抹性等能明顯提升。傳統(tǒng)的封漿料由于在配伍過程中沒有添加觸變潤(rùn)滑劑，只以可再分散乳膠粉作為提升封漿料施工性能的主要材料，在施工時(shí)往往會(huì)在1 d時(shí)間內(nèi)造成一定的封漿料下垂。觸變潤(rùn)滑劑的制作材料主要來自于片層狀的硅酸鹽礦物材料。觸變潤(rùn)滑劑在進(jìn)入水環(huán)境以后，這種片層狀的材料結(jié)構(gòu)能夠在水和其他物質(zhì)作用下形成一種類似卡屋式的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，封漿料材料間能夠產(chǎn)生特別的黏度、穩(wěn)定性等，從而一定程度上提升封漿料整體施工性能。此外，在觸變潤(rùn)滑劑的幫助下，封漿料的整體黏度、屈服點(diǎn)、穩(wěn)定性等可以根據(jù)添加的觸變潤(rùn)滑劑的量的改變而改變，一般的摻量（質(zhì)量占封漿料比）約為0.3 %～0.5 %時(shí)較佳。

4結(jié)語

裝配式建筑是未來建筑領(lǐng)域的重要發(fā)展方向之一，我國的裝配式建筑發(fā)展水平受封漿料影響較大，傳統(tǒng)的裝配式建筑封漿料多采用灌漿連接技術(shù)，這種傳統(tǒng)的灌漿連接技術(shù)常會(huì)出現(xiàn)一些問題。研究嘗試在裝配式建筑灌漿連接工藝不發(fā)生改變的基礎(chǔ)上，對(duì)封漿料進(jìn)行改性，對(duì)當(dāng)前裝配式建筑所使用的封漿料性能缺陷進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，對(duì)一種硅酸鹽水泥石英砂改性封漿料的配伍方式和性能優(yōu)勢(shì)進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)現(xiàn)有封漿料的主要配伍形式，在不進(jìn)行過高成本改革的條件下進(jìn)行優(yōu)化，使裝配式建筑得到更好的發(fā)展。

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