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快硬膨胀剂(FEA)在套筒灌浆料中的应用研究

发布时间:2018-3-31 来源: http://www.pedacu.com/news-77.html

  装配式建筑方式通过工厂预制,可大幅减少施工现场湿作业,不仅环保而且可在一定程度减少现场材料浪费,社会效益非常显著,对实现节能减排,保护生态环境、改善人居环境、应对气候变化都具有重要的意义,是住宅建设发展的必然趋势和途径。装配式预制建筑的横向连接采用构件的预留横向出筋现场现浇连接方式予以实现。而纵向连接通过将带肋钢筋插入预埋在混凝土内的套筒中,用高性能灌浆料填充套筒与钢筋之间的空隙,灌浆料硬化后与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋紧密啮合,实现上下2根钢筋的连接。

  灌浆套筒连接是一种由工程实践需要和技术发展而产生的新型钢筋连接方式,该连接方式的出现弥补了传统的钢筋连接方式(主要包括焊接和螺栓连接)的不足,在美国和日本等国家得到了迅速的发展和推广。钢筋套筒灌浆连接接头由带肋钢筋、套筒和灌浆料等3部分组成。其连接原理是:带肋钢筋插入套筒后,向套筒内灌注无收缩或微膨胀的水泥基灌浆料,填充套筒与钢筋之间的间隙。灌浆料硬化后与钢筋的横肋和套筒内壁凹槽或凸肋紧密啮合,实现上下2根钢筋的连接。在此过程中,藉助灌浆料受到套筒的围束作用以及灌浆料本身具有的微膨胀特性,增强了钢筋与套筒内侧间的正向作用力,加大钢筋与套筒内表面的摩擦力传递钢筋应力。在装配式预制建筑结构中,高性能的灌浆料是实现纵向连接的关键,其性能优劣对确保结构体系的整体性及抗震性能起着至关重要的作用。

  套筒灌浆料的关键技术要点在于早强、高强和微膨胀,本文着重从这三个方面研究快硬膨胀剂对套筒灌浆料性能的影响。

  2 原料及试验方法

  2.1 原料

  水泥:P。O52。5水泥,海螺牌;河沙:20~100目河沙;聚羧酸减水剂;消泡剂;硅粉,1000目以上粉末;快硬膨胀剂FEA;

  2。2 试验方法

  按JG/T408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的规定进行试验。

  2.3 试验用基础配比

  水泥450千克、减水剂2千克、消泡剂1千克、硅粉20千克、快硬膨胀剂可调、河沙补齐至100%。

  3 试验设计

四川快乐12  3.1 快硬膨胀剂对套筒灌浆料早强性能研究

  套筒灌浆料要求1天强度大于35MPa,在实际配方调试过程中一般控制1天强度在40MPa以上,有些厂家生产的套筒灌浆料1天强度可达到50MPa。目前生产企业绝大部分采用硫铝水泥、碳酸锂、甲酸钙、元明粉等原料提高灌浆料的早期强度,在实际应用中甲酸钙、元明粉等早强效果并不理想,而硫铝水泥和碳酸锂应用最为广泛。本试验对比快硬膨胀剂、硫铝水泥、碳酸锂碳酸锂三种材料对套筒灌浆料性能的影响,快硬膨胀剂掺量为灌浆料总量的1。5%,碳酸锂掺量为灌浆料总量的0。2%,硫铝水泥掺量为水泥用量的10%,分别测试三组灌浆料的流动度和强度,具体数据见图1和图2。

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  由图1、图2可知,不加任何早强组分的空白灌浆料测试,1d和3d强度达不到标准要求,且大幅度低于添加早强组分的灌浆料测试数据;硫铝水泥和碳酸锂的加入,对灌浆料30min流动度影响较大,而快硬膨胀剂基本不影响灌浆料的30min流动度;快硬膨胀剂、硫铝水泥和碳酸锂对灌浆料早强效果显著,都能满足标准要求,快硬膨胀剂的早强效果明显优于硫铝水泥和碳酸锂,且快硬膨胀剂对灌浆料后期强度影响很小。

  3.2 快硬膨胀剂对套筒灌浆料膨胀性能影响

  套筒灌浆料要求3h膨胀率大于0。02%,3h与24h膨胀率之差在0。02%~0。5%之间,这充分说明套筒灌浆料不仅需要塑性膨胀,同时也需要后期持续膨胀。目前常用膨胀剂有硫铝酸钙类膨胀剂(A)、氧化钙类膨胀剂(C)、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂(AC)、硬石膏、塑性膨胀剂以及CSA膨胀剂等。塑性膨胀剂属于引气类材料,加水搅拌后与水泥反应生成气体从而引气体积膨胀,可以解决灌浆料早期沉降收缩,待浆体固化后不再膨胀,后期会持续收缩,对灌浆料后期收缩开裂没有改善,不建议单独使用。本试验对比硫铝酸钙类膨胀剂(A)、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂(AC)、塑性膨胀剂和快硬膨胀剂对灌浆料膨胀性能的影响,快硬膨胀剂掺量为灌浆料总量的1。5%,硫铝酸钙类膨胀剂(A)、硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂(AC)为水泥用量的8%,塑性膨胀剂掺量为灌浆料总量的0。02%,具体试验数据见图3。

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  由图3可知,灌浆料在重力作用下,早期会稍微沉降,而后趋于稳定,硫铝酸钙类膨胀剂(A)和硫铝酸钙-氧化钙类膨胀剂(AC)早强膨胀性能较差,膨胀值低于灌浆料自身沉降数值,故3h竖向膨胀率为负值,随着水泥水化的逐步进行,灌浆料沉降趋于稳定,膨胀剂不断反应产生膨胀,竖向膨胀率逐渐增大,24h后竖向膨胀率达到0。02%左右,并趋于稳定。CSA膨胀剂3h和24h竖向膨胀率都可以满足标准要求,但CSA膨胀剂以高铝熟料为主,在灌浆料中对流动度影响非常大,配方调试较为复杂,不建议使用。快硬膨胀剂早期膨胀效果显著,且后期持续膨胀,3h竖向膨胀率达到0。12%,24h竖向膨胀率达到0。26%。

  3.3 快硬膨胀剂掺量确定

  本试验对比FEA不同掺量下,对套筒灌浆料性能的影响。FEA掺量分别为灌浆料总量的0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%,分别测试灌浆料的流动度、强度、和膨胀率。具体试验数据见图4、图5、图6

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  由图4、图5、图6可知,随着FEA掺量的提高,灌浆料早期强度大幅度提高,竖向膨胀率增大,30min流动度损失越来越大,FEA的建议掺量为灌浆料总量的1.0%~2.0%。

  4 总结

  (1)FEA在套筒灌浆料中最佳掺量为1.0%~2.0%;

  (2)灌浆料中掺入适量FEA,可大幅度提高灌浆料早期强度,1d强度可达 50MPa,3d强度可达70以上,且后期强度稳定增长。

  (3)FEA在灌浆料中,早期膨胀明显,后期持续稳定膨胀。


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