膨胀剂对装配式建筑套筒灌浆料性能的影响研究张磊

膨胀剂对装配式建筑套筒灌浆料性能的影响研究张磊

张磊

身份证号：21072719891109xxxx

摘要：本文基于装配式建筑套筒灌浆料所需要的基本性能，通过单因素试验确定掺入外加剂的种类及掺量，通过膨胀剂使灌浆料达到微膨胀的效果，膨胀剂选用氧化钙类膨胀剂。对不同外加剂的种类和掺量进行定量研究从而配制出更高性能的水泥基套筒灌浆料。

关键词：装配式建筑；膨胀剂；套筒灌浆料

1引言

装配式建筑是指用工厂中预制好构件在工地装配而成的建筑。这种建筑的优点是建造速度快，受气候条件制约小，节约劳动力、环境污染小并可提高建筑质量。但其存在问题是怎样才能在建造更高更大的装配式建筑时又保障建筑整体稳定性及抗震性，针对这一点主要由装配式构件设计方案及连接构件强度所决定，在装配式建筑中，构件的连接方式主要包括浆锚连接、间接连接、套筒灌浆连接，如今套筒灌浆连接的市场占有率达到80%以上。对于套筒结构的性能强弱主要取决于套筒的数量、布置、套筒本身的性能和套筒内灌浆料的性能，本文即是从满足套筒灌浆料性能要求出发，通过使用价格相对低廉的材料配制出具有流动度大，早期强度和后期强度高，工作性好，微膨胀，不泌水，不离析，满足装配式建筑要求套筒灌浆料。本章通过试验确定掺入膨胀剂的种类及掺量，膨胀剂选用氧化钙类膨胀剂，以下为试验过程以及结果分析。

2膨胀剂对灌浆料性能的影响

微膨胀性是装配式建筑用套筒灌浆料重要的性能。微膨胀性指在水泥水化过程中，其体积发生一定膨胀的效果，《装配整体式混凝土结构技术规程》（DB21/T1868）中规定灌浆料24h的竖向膨胀率为0.06%~0.5%，以保证套筒与灌浆料、灌浆料与钢筋接触处粘结更加紧密。同时竖向膨胀率不能过大，以防灌浆料在套筒内产生过大的压应力对灌浆料内部结构和钢筋套筒产生破坏。

膨胀剂产生膨胀的机理是由于水化反应生成具有膨胀效果的水化产物，致使灌浆料达到膨胀的效果。而快硬硫铝酸盐水泥在一定碱浓度的条件下水化反应可以产生具有膨胀性的钙矾石。因此需要先验证已通过上述试验确定配比的灌浆料竖向膨胀率是否满足要求，通过试验得出灌浆料而24h竖向膨胀率为0.045%，未达到规范要求，因此要加入一定量的膨胀剂，以促进灌浆料进一步膨胀。

目前常见的膨胀剂种类主要分为硫铝酸钙类膨胀剂和氧化钙类膨胀剂，氧化钙类膨胀剂中f-CaO含量较高，是一种以Ca(OH)2为主要膨胀源，反应速率较快，爆发力强，早期膨胀效果显著。硫铝酸钙类膨胀剂是以钙矾石为主要膨胀源，其中硫铝酸钙的含量较大，反应速度相对较慢且膨胀稳定期略有滞后[10]。

为了确定氧化钙类膨胀剂掺量，本试验选择掺量分别为2%、4%、6%及8%的组分进行竖向膨胀率试验，基本配比为砂胶比为0.8，水灰比为0.26，使用复配水泥，聚羧酸减水剂用量为0.4%，四硼酸钠掺量为5‰，羟丙基甲基纤维素掺量0.1‰，有机硅消泡剂掺量为2‰。首先将氧化钙类膨胀剂、复配水泥和骨料进行充分搅拌，然后再将聚羧酸减水剂、四硼酸钠、羟丙基甲基纤维素和有机硅消泡剂溶解与拌和水中制成水溶液。将水溶液倒入灌浆料干料进行充分搅拌后进行标准条件养护。根据《钢筋连接用套筒灌浆料》（JG/T408）进行竖向膨胀率试验，测得结果可知，3h和24h的竖向膨胀率随着氧化钙类膨胀剂的掺量增多而增加，当氧化钙类膨胀剂掺量≥4%时，3h竖向膨胀率、24h竖向膨胀率以及24h与3h竖向膨胀率均符合规范《钢筋连接用套筒灌浆料》（JG/T408）以及《装配整体式混凝土结构技术规程》（DB21/T1868）要求。因此对氧化钙类膨胀剂掺量为4%、6%、8%的组分进行流动度试验和抗压强度试验探讨掺量对流动度以及抗压强度的影响。

实验发现，随着氧化钙类膨胀剂掺量逐渐增加，抗压强度整体呈下降趋势，由于氧化钙类膨胀剂中含有f-CaO，掺量过多会导致未能充分反应的过火氧化钙在灌浆料硬化后吸收空气中的水分，会产生膨胀导致灌浆料结构发生破坏。由于灌浆料既要满足微膨胀效果，又要满足早期强度和后期强度要求，选择氧化钙类膨胀剂的掺量为胶凝材料4%。

结论：

测定灌浆料组分的竖向膨胀率发现其灌浆料24h竖向膨胀率不满足规范要求，因此通过掺入掺量为4%的氧化钙类膨胀剂，其3h和24h竖向膨胀率满足规范要求，同时灌浆料的流动性和抗压强度损失较少，因此选择掺量为4%氧化钙类膨胀剂作为灌浆料膨胀剂组分。

参考文献：

[1]王军强，李清.装配式混凝土结构灌浆材料的性能试验与施工技术.混凝土，2013（10）：142-145.

[2]屠立玫.我国建筑灌浆料的灌浆料的发展方向.新型建筑材料.1997（11）:13-15.

[3]AkkayaY,ShahSP,BuiVK.RheologicalModelforSelf-ConsolidatingConcrete[J].ACIMaterialsJournal,2002,99(6):549-559.

作者简介：张磊;1989年11月，男，满族，辽宁省锦州人，本科，工程师。研究方向：装配式建筑.