朱寶貴,蔡星,朱研,吳浩,李云杰,吳其勝
(1.江蘇博拓新型建筑材料有限公司,江蘇 鹽城 224014;2.鹽城工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 鹽城 224051)
隨著我國城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)和節(jié)能環(huán)保意識的提高,傳統(tǒng)的現(xiàn)澆混凝土建筑施工模式已無法滿足時代發(fā)展需求。裝配式建筑具有建筑工程質(zhì)量好、節(jié)能環(huán)保、效率高等優(yōu)點,在建筑行業(yè)具有一定競爭力[1-2]。裝配式構(gòu)件在工廠直接預(yù)制,在施工現(xiàn)場進(jìn)行拼接,構(gòu)件之間可以通過套筒灌漿技術(shù)連接,高性能鋼筋連接用套筒灌漿料是保證構(gòu)件之間連接質(zhì)量的關(guān)鍵[3-4]。
文章以硅灰為礦物外加劑,采用塑性膨脹劑和HMEIV混凝土高效膨脹劑制備鋼筋連接用套筒灌漿料,研究了膨脹劑摻量對套筒灌漿料流動性和力學(xué)性能的影響。
(1)水泥:江蘇八菱海螺水泥廠生產(chǎn)的P·O 52.5水泥,性能如表1所示。
表1 水泥性能指標(biāo)
(2)砂:天然河砂,最大粒徑小于2.36 mm,細(xì)度模數(shù)為2.6,含泥量為0.2%,泥塊含量為0%,其他性能指標(biāo)符合GB/T14684—2011《建筑用砂》。
(3)硅灰:產(chǎn)地為山東淄博,生產(chǎn)廠家為塞普森,比表面積23 000 m2/kg,SiO2含量90%。
(4)膨脹劑:江蘇蘇博特新材料有限公司,HMEIV混凝土高效膨脹劑。
(5)減水劑:蘇州興邦化學(xué)建材有限公司,PC-1021。
(6)塑性膨脹劑:南京某高新技術(shù)企業(yè)。
(7)消泡劑:蘇州興邦化學(xué)建材。
以2 kg鋼筋連接用套筒灌漿料原材料用量作為基礎(chǔ)配方,水為2 kg鋼筋連接用套筒灌漿料的用水量,詳細(xì)配合比如表2所示。
表2 鋼筋連接用套筒灌漿料配合比 單位:g
按照J(rèn)G/T408—2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》中附錄A進(jìn)行流動度試驗,截錐圓模尺寸為下口徑(100±0.5)mm、上口內(nèi)徑(70±0.5)mm、高(60±0.5)mm,實驗過程中不再振搗,測量鋼筋連接用套筒灌漿料的初始流動度和30 min流動度,流動度數(shù)值保留整數(shù)。按GB/T17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度試驗》測定鋼筋連接用套筒灌漿料的抗折和抗壓強(qiáng)度,強(qiáng)度試塊采用尺寸為40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體,養(yǎng)護(hù)齡期為1 d、3 d和28 d。按照J(rèn)G/T408—2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》附錄C中要求測量3 h和24 h豎向膨脹率,豎向膨脹率按公式(1)進(jìn)行計算:
式中:εt—豎向膨脹率;ht—試件齡期為t時的高度讀數(shù),mm;h0—試件高度的初始讀數(shù),mm;h—試件基準(zhǔn)高度,mm。
圖1為不同配比下鋼筋連接用套筒灌漿料的初始流動度和30 min流動度。由圖1可知,初始流動度和30 min流動度均隨著減水劑摻量的增加,而增大。當(dāng)減水劑摻量為3.4 g時,初始流動度和30 min流動度最小,分別為319 mm和289 mm;當(dāng)減水劑摻量為3.8 g時,初始流動度和30 min流動度達(dá)到最大值,分別為375 mm和360 mm,比減水劑摻量為3.4 g時分別提高了17.5%和24.5%。S1~S5坍落度損失 分 別 為30 mm、19 mm、20 mm、14 mm、15 mm,隨著減水劑用量的增加,坍落度損失基本呈現(xiàn)減小的趨勢。減水劑在水泥水化階段對水泥顆粒的分散作用非常明顯,可以釋放出大量水分子,增強(qiáng)灌漿料的流動度,且隨著減水劑摻量的增加,對灌漿料的流動度及流動度損失改善效果越明顯[5]。
圖1 不同試驗編號下鋼筋連接用套筒灌漿料的流動度
圖2為不同配比下鋼筋連接用套筒灌漿料的抗折強(qiáng)度。由圖2可知,試驗編號S3的1 d抗折強(qiáng)度最大,為7.8 MPa。鋼筋連接用套筒灌漿料7 d和28 d抗折強(qiáng)度隨著減水劑摻量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,當(dāng)減水劑摻量為3.6 g時,7 d和28 d抗折強(qiáng)度達(dá)到最大值,分別為15.8 MPa和21.2 MPa;當(dāng)減水劑摻量為3.4 g時,7 d抗折強(qiáng)度最低,為14.2 MPa,比最大值低1.6 MPa;當(dāng)減水劑摻量為3.5 g時,28 d抗折強(qiáng)度最低,為19.2 MPa,比最大值低3 MPa。
圖2 不同試驗編號下鋼筋連接用套筒灌漿料的抗折強(qiáng)度
圖3為不同配比下鋼筋連接用套筒灌漿料的抗壓強(qiáng)度。
圖3 不同試驗編號下鋼筋連接用套筒灌漿料的抗壓強(qiáng)度
由圖3可知,對于試驗制備的套筒灌漿料,其1 d強(qiáng)度均大于50 MPa,編號S4抗壓強(qiáng)度最大,為58.2 MPa,比S5的抗壓強(qiáng)度高4.1 MPa,此時減水劑摻量為3.7 g。套筒灌漿料3 d抗壓強(qiáng)度最大為91.3 MPa,此時減水劑摻量為3.5 g,當(dāng)減水劑摻量為3.8 g時,套筒灌漿料的抗壓強(qiáng)度最低為88.3 MPa,比最大值低3 MPa。當(dāng)減水劑摻量為3.7g時,套筒灌漿料的抗壓強(qiáng)度最大,為121.1 MPa。對比試驗編號S4各個齡期的抗壓強(qiáng)度可以發(fā)現(xiàn),灌漿料1 d抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到28 d抗壓強(qiáng)度的48%,3 d抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到28 d抗壓強(qiáng)度的74%,表明在低水膠比下和硅灰的激發(fā)作用下,水泥水化進(jìn)程加快,灌漿料早期強(qiáng)度發(fā)展迅速,使套筒灌漿料具有較高的早期強(qiáng)度[6]。通過對比JG/T408—2013《鋼筋連接用套筒灌漿料》中關(guān)于套筒灌漿料 1 d、3 d和28 d抗壓要求可以發(fā)現(xiàn),試驗所制備的套筒灌漿料在各個齡期的抗壓強(qiáng)度均遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求(1 d≥35 MPa,3 d≥60 MPa,28 d≥85 MPa)。
鋼筋連接用套筒灌漿料的3 h豎向膨脹率和24 h與3 h豎向膨脹率的差值如表3所示。由表3可知,隨著減水劑摻量的增加,套筒灌漿料的3 h豎向膨脹率增加,試驗編號為S5,即當(dāng)減水劑摻量為3.8 g時,套筒灌漿料的3 h豎向膨脹率最大,為0.17%;當(dāng)減水劑摻量為3.5 g時,豎向膨脹率最小,為0.12%。當(dāng)減水劑摻量為3.7 g時,24 h與3 h豎向膨脹率差值最大為0.11%,當(dāng)減水劑摻量為3.5 g時,豎向膨脹率差值最小,為0.07%,比最大值低0.04%。通過對比JG/T408—2013中對3 h豎向膨脹率和24 h與3 h豎向膨脹率差值要求,可以發(fā)現(xiàn),試驗所制備的套筒灌漿料的豎向膨脹率均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
表3 不同試驗編號下鋼筋連接用套筒灌漿料的豎向膨脹率
(1)隨著減水劑摻量從3.4 g增長至3.8 g,套筒灌漿料的初始流動度從319 mm增長至375 mm,30 min流動度從289 mm增長至360 mm,分別增長17.5%和24.5%,且每組灌漿料的初始流動度均≥300 mm,30 min流動度≥260 mm,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(2)當(dāng)減水劑摻量為3.6g時,套筒灌漿料的1 d、3 d和28 d抗折強(qiáng)度均達(dá)到最大值,分別為7.8 MPa、15.8 MPa和21.2 MPa。
(3)當(dāng)減水劑摻量為3.7 g時,套筒灌漿料的1 d和28 d抗壓強(qiáng)度最大,分別為58.2 MPa和121.1 MPa,當(dāng)減水劑摻量為3.6 g時,套筒灌漿料的3 d抗壓強(qiáng)度最大,為89.8 MPa,且每組灌漿料1 d、3 d和28 d的抗壓強(qiáng)度均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
(4)隨著減水劑摻量的增加,套筒灌漿料的3 h豎向膨脹率呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢,當(dāng)減水劑為3.4 g時,3 h豎向膨脹率最小,為0.12%,此時,24 h與3 h豎向膨脹率差值為0.07%;當(dāng)減水劑摻量為3.8 g時,3 h豎向膨脹率最大,為0.17%,此時24 h與3 h豎向膨脹率差值為0.09%。