一種鋼筋連接用高強水泥砂漿及其製備方法

2023-09-27 05:45:00

專利名稱：一種鋼筋連接用高強水泥砂漿及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種特種工程材料，具體涉及一種具有高流動性、早強、高強、微膨脹性能的鋼筋灌漿連接用水泥砂漿。本發明的鋼筋灌漿連接用水泥砂漿可以用於鋼筋灌漿連接。
背景技術：
在混凝土結構建築施工中，鋼筋連接是其中最重要的技術之一。現澆混凝土結構的鋼筋主要採用綁紮、焊接或機械連接方法連接，其中機械連接已在現代混凝土建築中得到非常廣泛的應用，但這些連接方法均無法用於裝配式混凝土結構的鋼筋連接。裝配式混凝土的結構主要採用預製構件，以大量減少施工現場的作業量，構件與構件相連接時，鋼筋連接方法和接頭的性能對結構施工成本和安全影響巨大。裝配式結構建築在國外發達國家已經發展了數十年，其預製構件的鋼筋連接主要採用套筒灌漿連接方法。灌漿連接方法就是將構件的帶肋連接鋼筋插入一個內壁帶有凹、凸結構(例如大螺距的螺紋)的連接套筒，將一種無收縮(或微膨脹)的高強度水泥砂漿從連接套筒側壁上的灌漿孔注入，將鋼筋和連接套筒之間的間隙充滿，待水泥砂漿硬化後，連接套筒和兩根鋼筋即連接在一起，其中硬化的水泥砂漿在鋼筋和連接套筒之間起到傳遞力的作用。雖然國外發達國家已應用鋼筋灌漿連接技術數十年，但目前在我國尚未見有關技術和產品實際應用的工程實例或報導。已有國內企業進口了國外的灌漿連接套筒和水泥砂漿材料產品，進行連接國產鋼筋的研究試驗，但結果並不理想，並且進口產品的價格十分昂貴，難以在未來的國內建築市場推廣應用。具有無收縮或微膨脹的灌漿用水泥基材料在國內已有多種產品，但是這些產品主要應用於設備基礎和建築結構改造加固部位的填充和加固，均無法用於鋼筋灌漿連接，國外鋼筋灌漿連接所用水泥砂漿也無公開成分和組成的技術資料。本發明旨在提出一種鋼筋灌漿連接接頭用高強水泥砂漿，該砂漿材料全部採用國產材料，加適量的水攪拌均勻後，能在連接套筒與鋼筋的微小間隙之間快速流動，並充滿間隙，同時具有適當的膨脹性和高強度特性，用於裝配式結構鋼筋連接，可使鋼筋套筒灌漿接頭在外形尺寸優於國外同類型產品的條件下，接頭的性能達到國家行業標準《鋼筋機械連接通用技術規程》JGJ107規定的最高級接頭I級接頭的性能指標。

發明內容
本發明的目的在於提供一種鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，從而彌補現有鋼筋機械連接方法無法用於裝配式混凝土結構的鋼筋連接的不足。本發明是通過以下技術方案來解決這些問題的一種鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，包括以下重量份的組分水泥35 70份，級配砂30 65份，減水劑0. 3 1份，膨脹劑0. 5 2份，早強劑0. 1 0. 5份，緩凝劑0 0.5份，消泡劑0. 05 0. 1份。優選，所述鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿包括以下重量份的組分水泥40 50 份，級配砂40 60份，減水劑0. 5 0. 8份，膨脹劑0. 75 1. 25份，早強劑0. 2 0. 4份， 緩凝劑0 0. 3份，消泡劑0. 06 0. 08份。其中，所述水泥為快硬硫鋁酸鹽水泥。所述級配砂為人工砂或天然砂。所述級配砂的細度模數為1. 6 2. 5。所述減水劑為聚羧酸減水劑或聚羧酸減水劑與mighty-100減水劑或SM減水劑復配而成的減水劑。所述聚羧酸減水劑是F0X-8聚羧酸高效減水劑或PC1030聚羧酸高效減水劑。所述早強劑為鹼式硫酸銅或碳酸鋰。所述緩凝劑為檸檬酸或硼酸。所述膨脹劑為氧化鈣或鈣礬石類膨脹劑。其中，所述鈣礬石類膨脹劑為ZY混凝土膨脹劑或UEA混凝土膨脹劑。所述消泡劑為P803消泡劑或DF6352消泡劑。本發明還提供了所述鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿的製備方法，包括如下步驟1)按配比將級配砂、水泥、減水劑、膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌設備內攪拌均勻，得到備用砂漿；2)加入以所述備用砂漿的重量為基礎計12-18%的水，採用人工或機械拌和均勻即可。本發明還提供了本發明鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿在建築中的應用。本發明的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿的初始流動度大於300mm，40分鐘流動度大於MOmm，1天抗壓強度大於50MPa，28天抗壓強度大於85MPa，且凝固過程中產生微小膨脹，既具有良好的施工性能，又具有優異的力學性能，可有效減小連接套筒的尺寸。


圖1為本發明高強水泥砂漿用於鋼筋灌漿接頭的示意圖；圖2為本發明高強水泥砂漿用於鋼筋灌漿-螺紋連接接頭的示意圖；圖3為本發明高強水泥砂漿用於無連接套筒的鋼筋灌漿連接接頭的示意圖；圖4為本發明高強水泥砂漿用於植筋的示意圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，應該理解的是，這些實施例僅用於例證的目的，決不限制本發明的保護範圍。本發明的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，包括以下重量份的組分水泥35 70 份，級配砂30 65份，減水劑0. 3 1份，膨脹劑0. 5 2份，早強劑0. 1 0. 5份，緩凝劑O 0. 5份，消泡劑0. 05 0. 1份。優選，所述鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿包括以下重量份的組分水泥40 50 份，級配砂40 60份，減水劑0. 5 0. 8份，膨脹劑0. 75 1. 25份，早強劑0. 2 0. 4份， 緩凝劑O 0. 3份，消泡劑0. 06 0. 08份。
其中，所述水泥為快硬硫鋁酸鹽水泥。所述級配砂為人工砂或天然砂。所述級配砂的細度模數為1. 6 2. 5。所述減水劑為聚羧酸減水劑或聚羧酸減水劑與mighty-100減水劑或SM減水劑復配而成的減水劑。所述聚羧酸減水劑是F0X-8聚羧酸高效減水劑或PC1030聚羧酸高效減水劑。所述早強劑為鹼式硫酸銅或碳酸鋰。所述緩凝劑為檸檬酸或硼酸。所述膨脹劑為氧化鈣或鈣礬石類膨脹劑。其中，所述鈣礬石類膨脹劑為ZY混凝土膨脹劑或UEA混凝土膨脹劑。所述消泡劑為P803消泡劑或DF6352消泡劑。本發明所有原材料均可方便地從市場獲得。本發明鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿是通過常規方法進行製作，具體包括以下步驟1)按配比將級配砂、水泥、減水劑、膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌設備內攪拌均勻，得到備用砂漿以備用。2)加入按備用砂漿的重量為基礎計12-18%的水，採用人工或機械拌和均勻即可使用。在使用時，用專用機具灌注到預留的灌漿孔中即可。實施例1選擇強度等級為52. 5的快硬硫鋁酸鹽水泥35公斤，細度模數為2. 5的人工砂65 公斤，PC1030聚羧酸減水劑0. 3公斤，氧化鈣1公斤，碳酸鋰0. 4公斤，檸檬酸0. 1公斤， DF6352消泡劑0. 05公斤。先將其中的砂、水泥投入攪拌機中攪拌，再將膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌機中，攪拌3-5分鐘，加入水11公斤，攪拌2-3分鐘，再加入水1. 5公斤，繼續攪拌2-3分鐘，隨後即可實施灌漿。圖1為對鋼筋套筒灌漿-直螺紋複合接頭進行灌漿的示意圖，如圖1所示，連接豎直方向的構件(柱或牆)中的鋼筋套筒灌漿-直螺紋複合接頭時，將攪拌好的砂漿用專用機具從鋼筋接頭下方的灌漿孔注入(下方箭頭位置)，使砂漿從連接套筒下部向上流動，充滿鋼筋與連接套筒的間隙，同時將連接套筒內的空氣頂出，至砂漿從連接套筒上端的排漿孔口溢出(上方箭頭位置)，立即堵住灌漿口和排漿口，一個接頭的灌漿工作即結束。接著再開始構件其它鋼筋接頭的灌漿作業，重複以上工作，直至構件的全部鋼筋接頭灌漿完畢。 灌漿作業必須自砂漿攪拌好後即開始計時，快速完成灌漿，確保每個接頭使用的砂漿在初凝前，即完成接頭灌注，防止在灌注過程中砂漿發生凝固，造成連接失敗。連接構件通過支撐裝置保證其相對靜止、穩定，接頭內灌注的砂漿達到允許拆除支撐裝置的強度時，才可拆除支撐件，拆除支撐裝置後，構件的連接工作即告完成。本發明的砂漿具有良好的流動度和較長的初凝時間，使用專用機具進行壓力灌漿時，如1個接頭的灌漿作業全程時間為1分鐘，預留10分鐘安全儲備時間，使用本發明砂漿可連續灌注30個接頭，灌漿作業生產效率高。在接頭灌漿後1天，砂漿強度即可達到50MPa， 可明顯縮短構件的支撐時間，加快工程作業進度。
實施例2選擇強度等級為42. 5的快硬硫鋁酸鹽水泥70公斤，細度模數為1. 6的天然砂30 公斤，PC1030聚羧酸減水劑0. 2公斤，SM減水劑0. 6公斤，氧化鈣2公斤，碳酸鋰0. 5公斤， 硼酸0.5公斤，P803消泡劑0. 1公斤。先將其中的砂、水泥投入攪拌機中攪拌，再將膨脹劑、 早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌機中，攪拌均勻後包裝成袋作為備用砂漿。運送到施工現場後加入按備用砂漿重量為基礎計18%的水，攪拌成漿後即可實施灌漿。圖2為對標準鋼筋套筒灌漿接頭進行灌漿的示意圖。如圖2所示，連接水平方向的構件(樓板或梁)中的標準鋼筋套筒灌漿接頭時，將攪拌好的砂漿用專用機具從鋼筋接頭的灌漿孔注入(左側箭頭位置)，使砂漿從連接套筒一側向另一側流動，充滿鋼筋與連接套筒的間隙，同時將連接套筒內的空氣頂出，至砂漿從連接套筒另一端的排漿孔口溢出(右側箭頭位置)，立即堵住灌漿口和排漿口，一個接頭的灌漿工作即結束，再開始構件其它鋼筋接頭的灌漿作業，重複以上工作，直至構件的全部鋼筋接頭灌漿完畢。連接構件通過支撐裝置保證其相對靜止、穩定，接頭內灌注的砂漿達到允許拆除支撐裝置的強度後，拆除裝置，構件的連接工作即告完成。實施例3選擇強度等級為42. 5的快硬硫鋁酸鹽水泥45公斤，細度模數為2. 0的人工砂65 公斤，PC1030聚羧酸減水劑0. 8公斤，氧化鈣1. 25公斤，鹼式硫酸銅0. 1公斤，檸檬酸0. 3 公斤，DF6352消泡劑0. 05公斤。先將其中的砂、水泥投入攪拌機中攪拌，再將膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌機中，攪拌均勻後包裝成袋作為備用砂漿。將備用砂漿運送到施工現場後加入按備用砂漿重量為基礎計14%的水，攪拌成均勻漿液，攪拌成漿後即可實施灌漿。圖3為對預留孔灌漿鋼筋搭接接頭進行灌漿的示意圖。如圖3所示，連接豎直方向的構件(柱或牆)中的預留孔灌漿鋼筋搭接接頭時，將攪拌好的砂漿用專用機具從鋼筋接頭下方的灌漿孔注入(下方箭頭位置)，使砂漿從接頭預留孔下部向上流動，充滿鋼筋與構件預留孔之間的間隙，同時將預留孔內的空氣頂出，至砂漿從預留孔上端的排漿孔口溢出(上方箭頭位置)，立即把灌漿、排漿口堵住好，一個接頭的灌漿工作即結束，再開始構件其它鋼筋接頭的灌漿作業，重複以上工作，直至構件的全部鋼筋接頭灌漿完畢。連接構件通過支撐裝置保證其相對靜止、穩定，接頭內灌注的砂漿達到允許拆除支撐裝置的強度時，才可拆除支撐件，拆除支撐裝置後，構件的連接工作即告完成。實施例4選擇強度等級為52. 5的快硬硫鋁酸鹽水泥40公斤，細度模數為2. 2的人工砂60 公斤，PC1030聚羧酸減水劑0. 2公斤，SM減水劑0. 6公斤，氧化鈣0. 75公斤，碳酸鋰0. 1公斤，檸檬酸0. 3公斤，DF6352消泡劑0. 05公斤。先將其中的砂、水泥投入攪拌機中攪拌，再將膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌機中，攪拌均勻後包裝成袋作為備用砂漿。將備用砂漿運送到施工現場後加入按備用砂漿的重量為基礎計13%的水，攪拌成均勻漿液。圖 4為進行豎向鋼筋植筋的示意圖。如圖4所示，在構件上做豎向鋼筋植筋作業時，將攪拌好的砂漿用專用機具或直接用容器中灌入構件植筋孔內，再把鋼筋緩緩插入植筋孔內的砂漿中，多餘砂漿被鋼筋從孔內擠出(如箭頭所示)，其餘砂漿密實充滿鋼筋與構件孔的間隙，鋼筋與所植筋構件通過鋼筋的支撐裝置保證其相對靜止、穩定，待孔內灌注的砂漿達到允許拆除支撐裝置的強度時，拆除支撐件，鋼筋的植筋作業即告完成。實施例5選擇強度等級為42. 5的快硬硫鋁酸鹽水泥50公斤，細度模數為2. 0的人工砂40 公斤，F0X-8聚羧酸減水劑0. 5公斤，mighty-100減水劑0. 5公斤，ZY混凝土膨脹劑0. 5公斤，鹼式硫酸銅0. 2公斤，DF6352消泡劑0. 06公斤。先將其中的人工砂、水泥投入攪拌機中攪拌，再將膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌機中，攪拌均勻後包裝成袋作為備用砂漿。將備用砂漿運送到施工現場後加入按備用砂漿重量為基礎計14%的水，攪拌成均勻漿液，裝入專用灌漿機具中，通過預留的灌漿孔灌入套筒中，待排氣孔溢出漿液時堵住排氣孔，撤出灌漿機具，堵住灌漿孔，灌漿完成。實施例6選擇強度等級為42. 5的快硬硫鋁酸鹽水泥45公斤，細度模數為2. 3的天然砂50 公斤，F0X-8聚羧酸減水劑0. 5公斤，UEA混凝土膨脹劑2公斤，鹼式硫酸銅0. 3公斤，DF6352 消泡劑0. 08公斤。先將其中的天然砂、水泥投入攪拌機中攪拌，再將膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌機中，攪拌均勻後包裝成袋作為備用砂漿。將備用砂漿運送到施工現場後加入按備用砂漿重量為基礎計12 %的水，攪拌成均勻漿液，裝入專用灌漿機具中，通過預留的灌漿孔灌入套筒中，待排氣孔溢出漿液時堵住排氣孔，撤出灌漿機具，堵住灌漿孔，灌菜完成。本發明鋼筋灌漿用高強砂漿的優點為(1)具有極高的流動性能，初始流動度達到300mm以上，能快速填充連接套筒壁與鋼筋之間的間隙；(2)採用快硬硫鋁酸鹽水泥作為主要凝膠材料，並通過早強劑和緩凝劑的複合作用調整凝結時間和水化反應速度，使本發明鋼筋灌漿用高強砂漿具有拌和後40分鐘流動度大於MOmm，保證足夠的可操作時間，同時抗壓強度快速增長，1天抗壓強度達到50MPa以上；(3)在硬化過程中體積微膨脹，確保密實填充所灌注的空間；(4)本發明鋼筋灌漿用高強砂漿最終強度可達到85MPa以上，可有效減小連接套筒尺寸。以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變， 修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，包括以下重量份的組分水泥 35 70份，級配砂30 65份，減水劑0. 3 1份，膨脹劑0. 5 2份，早強劑0. 1 0. 5 份，緩凝劑0 0. 5份，消泡劑0. 05 0. 1份。
2.根據權利要求1所述的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，包括以下重量份的組分水泥40 50份，級配砂40 60份，減水劑0. 5 0. 8份，膨脹劑0. 75 1. 25 份，早強劑0. 2 0. 4份，緩凝劑0 0. 3份，消泡劑0. 06 0. 08份。
3.根據權利要求1或2所述的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，所述水泥為快硬硫鋁酸鹽水泥；所述級配砂為人工砂或天然砂。
4.根據權利要求3所述的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，所述級配砂的細度模數為1.6 2. 5。
5.根據權利要求1或2所述的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，所述的減水劑為聚羧酸減水劑或聚羧酸減水劑與mighty-100減水劑或SM減水劑復配而成的減水劑。
6.根據權利要求5所述的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，所述聚羧酸減水劑是F0X-8聚羧酸高效減水劑或PC1030聚羧酸高效減水劑。
7.根據權利要求1或2所述的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，所述早強劑為鹼式硫酸銅或碳酸鋰；所述緩凝劑為檸檬酸或硼酸；所述膨脹劑為氧化鈣或鈣礬石類膨脹劑；所述消泡劑為P803消泡劑或DF6352消泡劑。
8.根據權利要求7所述的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿，其特徵在於，所述鈣礬石類膨脹劑為ZY混凝土膨脹劑或UEA混凝土膨脹劑。
9.一種以上權利要求所述鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿的製備方法，其特徵在於，包括如下步驟1)按配比將級配砂、水泥、減水劑、膨脹劑、早強劑、緩凝劑、消泡劑投入攪拌設備內攪拌均勻，得到備用砂漿；2)加入以所述備用砂漿的重量為基礎計12-18%的水，採用人工或機械拌和均勻即可。
10.權利要求1-8所述鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿在建築中的應用。
全文摘要
本發明涉及一種鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿及其製備方法。本發明的鋼筋灌漿連接用高強水泥砂漿包括下列組分水泥35～70份，級配砂30～65份，減水劑0.3～1份，膨脹劑0.5～2份，早強劑0.5～2.5份，緩凝劑0～0.5份，消泡劑0.05～0.1份。本發明的有益效果在於(1)具有極高的流動性能；(2)拌和後40分鐘流動度大於240mm，保證足夠的可操作時間，同時抗壓強度快速增長，1天抗壓強度達到50MPa以上；(3)在硬化過程中體積微膨脹，確保密實填充所灌注的空間；(4)最終強度可達到85MPa以上。
文檔編號C04B28/36GK102267809SQ201010196399
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月2日 優先權日2010年6月2日
發明者劉興亞, 尹松, 王愛軍, 郝志強, 錢冠龍 申請人:中冶建築研究總院有限公司, 北京思達建茂科技發展有限公司