奉瑞萍，歐志華

(湖南工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 株洲412007)

1 引言

裝配式混凝土結(jié)構(gòu)(PC)具有高效率、低能耗、環(huán)保和產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點，符合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展要求，是住宅產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的重要結(jié)構(gòu)形式[1]，目前正在我國高速發(fā)展.鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)是裝配式建筑中的一項關(guān)鍵技術(shù)，而鋼筋連接用套筒灌漿料(以下稱“灌漿料”)則是鋼筋套筒灌漿連接技術(shù)的一種核心材料.石英砂是灌漿料的重要組成材料之一，主要起骨架作用和減小由于膠凝材料在凝結(jié)硬化過程中干縮濕脹引起的體積變化[2].級配合理的骨料搭配會使灌漿料孔隙率低，骨架作用明顯，這樣既可以節(jié)約水泥，又能得到流動度好、強(qiáng)度較高的灌漿料.Siong等[3]研究了不同砂子級配對水泥基灌漿料強(qiáng)度發(fā)展的影響，發(fā)現(xiàn)較細(xì)砂子級配流動度小于較粗的砂子，并且在低水膠比條件下，較粗顆粒砂試樣的7d、28d強(qiáng)度高于細(xì)顆粒砂試樣.劉娟紅等[4]研究得出，水泥基灌漿材料的自收縮率隨著砂摻量的增加而減小.王愛軍[5]提出，鋼筋套筒連接用灌漿材料中細(xì)集料的最大粒徑應(yīng)嚴(yán)格控制，要小于接頭內(nèi)鋼筋和套筒的間隙.冷達(dá)等[6]的研究認(rèn)為，隨著砂細(xì)度模數(shù)的增大，灌漿材料的流動性和強(qiáng)度都會隨之增大，但其保水性和黏聚性有所下降.

總的來說，目前關(guān)于骨料對灌漿料性能影響的研究非常少.本文研究在其他組分完全相同的情況下，灌漿料中骨料的級配對其流動度、流動度經(jīng)時損失率、濕表觀密度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響.

2 原材料、配合比與試驗方法

2.1 原材料

(1)水泥：P.O 42.5級，河北金隅鼎盛水泥廠生產(chǎn)；28d抗折強(qiáng)度為8.2MPa,抗壓強(qiáng)度為49.2MPa.

(2)硅灰：挪威埃肯(Elkem)國際貿(mào)易(上海)有限公司生產(chǎn)，灰色.

(3)減水劑：西卡(中國)有限公司生產(chǎn)的SikaRViscoCreteR-540P聚羧酸高效減水劑，淺黃色粉末.

(4)石英砂：試驗總共采用兩種不同細(xì)度的石英砂作為骨料，分別為20-40目(以下稱為粗砂)和40-70目(以下稱為細(xì)砂).

(5)其他：消泡劑、塑性膨脹劑、CSA膨脹劑.

2.2 配合比

試驗包括11個配合比(表1)，40-70目砂占骨料的質(zhì)量比分別為0、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和100%，而其他材料質(zhì)量不變.

表1 灌漿料的試驗配合比 單位：g

2.3 試驗方法

(1)灌漿料的流動度和強(qiáng)度.灌漿料抗壓強(qiáng)度試驗按照GB/T17671和JG/T408-2013附錄B的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，每個配合比做三個試塊；灌漿料流動度按照建筑工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋連接用套筒灌漿料》JG/T 408-2013附錄A進(jìn)行.

灌漿料30min流動度損失率按(1)式計算.

(1)

式中：

FL——灌漿料30min流動度損失率/%；

Fin——灌漿料初始流動度/mm；

F30——灌漿料30min流動度/mm.

如果30min流動度損失率結(jié)果為負(fù)數(shù)，說明灌漿料30min流動度是增加的.

(2)灌漿料的濕表觀密度.先用水標(biāo)定硬質(zhì)塑料燒杯的體積，稱取塑料杯的質(zhì)量，將攪拌好的灌漿料緩緩倒?jié)M塑料杯，刮平后稱取灌漿料和塑料杯的質(zhì)量，按(2)式計算.

(2)

式中：

ρw——灌漿料的濕表觀密度/kg·m-3；

m1——塑料杯的質(zhì)量/g；

m2——塑料杯和灌漿料的質(zhì)量/g；

V——塑料杯的體積/mL.

3 試驗結(jié)果

3.1 細(xì)砂的質(zhì)量百分比對灌漿料流動度和流動度經(jīng)時損失率的影響

細(xì)砂的質(zhì)量百分比對灌漿料初始流動度、30min流動度和30min流動度損失率的影響如圖1所示，其中圖1(a)為細(xì)砂的質(zhì)量比對灌漿料初始流動度和30min流動度的影響，圖1(b)為細(xì)砂的質(zhì)量比對灌漿料30min流動度損失率的影響.

由圖可知，當(dāng)細(xì)砂的比例由0增加到100%時，灌漿料的流動度總體呈下降趨勢，這是由于隨著細(xì)砂比例的增加，而砂的質(zhì)量保持不變，砂的表面積增加，需要更多的水泥漿包裹，從而影響灌漿料的流動性.具體而言，當(dāng)細(xì)砂的比例從0增加至60%時，灌漿料的流動度一直下降，從308mm下降至288mm，共下降20mm，降幅為6.49%，下降幅度不算很大，這是因為雖然細(xì)砂摻量的增加會增加骨料的總表面積，但部分細(xì)砂填充了粗砂的間隙，卻能改善砂的級配，增加流動性.所以，當(dāng)細(xì)砂的比例從60%增加至70%時，灌漿料的流動度反而增加12mm，增幅為4.17%.當(dāng)細(xì)砂的比例從70%增加至80%時，灌漿料的流動度不變；但當(dāng)細(xì)砂的比例從80%增加至100%時，細(xì)砂對級配的改善效果較小，灌漿料的流動度下降30mm，降幅為10%，下降幅度顯著.

所有灌漿料的30min流動度損失率都不大，細(xì)砂的比例為0時，灌漿料30min流動度損失率最大，為4.9%，細(xì)砂的比例為50%和60%時，灌漿料30min流動度損失率為0.

3.2 砂的質(zhì)量比對灌漿料濕表觀密度的影響

細(xì)砂的質(zhì)量比對灌漿料濕表觀密度的影響如圖2所示.由圖可知，當(dāng)細(xì)砂的比例從0增加至60%時，灌漿料的濕表觀密度一直下降，下降的幅度共計為1.60%；當(dāng)細(xì)砂的比例從60%增加至100%時，灌漿料的濕表觀密度基本保持不變.

3.3 砂的級配對灌漿料強(qiáng)度的影響

細(xì)砂的質(zhì)量比對灌漿料1d、3d和28d強(qiáng)度的影響如圖3所示，其中圖3(a)為細(xì)砂的質(zhì)量比對灌漿料抗折強(qiáng)度的影響，圖3(b)為細(xì)砂的質(zhì)量比對灌漿料抗壓強(qiáng)度的影響.

由圖可知，隨著細(xì)砂質(zhì)量比的增加，灌漿料各齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度大體上呈先增加、后降低、再增加的趨勢.當(dāng)細(xì)砂的比例由0增加到10%時，除3d抗折強(qiáng)度外，其他齡期的抗折和抗壓強(qiáng)度都增加，其中28d抗壓強(qiáng)度由93.2MPa增加到100MPa，增幅為7.3%；細(xì)砂的比例為10%時，28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到最大值；當(dāng)細(xì)砂的比例由10%繼續(xù)增加時，灌漿料所有齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度都下降；當(dāng)細(xì)砂的比例增加至30%時，所有齡期的抗折強(qiáng)度達(dá)到最低值，隨后抗折強(qiáng)度隨著細(xì)砂質(zhì)量比的增加而增加，并逐漸趨于穩(wěn)定；當(dāng)細(xì)砂的比例增加至50%～70%時，所有齡期的抗壓強(qiáng)度達(dá)到最低值，隨后抗壓強(qiáng)度隨著細(xì)砂質(zhì)量比的增加而增加，并逐漸趨于穩(wěn)定.

4 結(jié)論

本文研究在其他組分完全相同的情況下，細(xì)砂的質(zhì)量比對其流動度、30min流動度損失率、濕表觀密度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響.主要研究結(jié)論如下：

(1)當(dāng)細(xì)砂質(zhì)量比不斷增加時，灌漿料流動度呈先下降、后增加、再下降的趨勢.

(2)隨著細(xì)砂的質(zhì)量比不斷增加，濕表觀密度不斷降低，但影響較小.

(3)隨著細(xì)砂質(zhì)量比的增加，灌漿料各齡期的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度大體上呈先增加、后降低、再增加的趨勢.

(4)當(dāng)細(xì)砂質(zhì)量比為10%，灌漿料強(qiáng)度最高，其他性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)，強(qiáng)度最高.在實際工程中，選細(xì)砂質(zhì)量比為10%時較為合理.