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钢筋连接用套筒灌浆料的试验研究
admin在2022-08-08发布 频道:行业资讯 标签:
     
摘要:分析了装配式结构用套筒灌浆料的各项性能指标,并通过试验设计及试配,研究了硫铝酸盐水泥的掺量、膨胀剂掺量以及砂的种类对灌浆料工作性能的影响,结果表明,硫铝酸盐水泥掺量6%,膨胀剂掺量8%,灌浆料性能最佳。
 
1 引言
  装配式结构(prefabricated concrete structure,简称PC结构)是当前我国住宅产业化进程中重点发展的结构形式之一,具有高效率、低能耗和环保等特点,符合当前经济社会发展的特点[1—3]
  装配式建筑工厂化程度高,在工厂预制构件,运至现场进行组装,其整体性是装配式建筑耐久性的一个衡量指标,因此预制构件的钢筋连接是技术关键点。传统的连接方式有焊接和螺栓连接,焊接连接具有连接牢固可靠、不可磨损等优点,其缺点是由于应力变形容易产生裂纹;连接后不可拆卸,不易维修不灵活。螺栓连接拆卸相对较灵活,易修理,但由于构件较多,增加了整体重量和成本,受力过大容易失效[4,5]。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连接方式的不足,具有性能优异、降低自重、成本低廉、施工方便等优点。
本文依据《钢筋连接用套筒灌浆料》(JG/T 408—2013)[6]中对于灌浆料的各项性能指标的要求,结合河南省装配式建筑设计要求,制备了一种装配式结构钢筋连接用套筒灌浆料。
 
2 试验原材料及试验方法
2.1 试验原材料
  水泥:525普通硅酸盐水泥,河南孟电集团水泥有限公司;425快硬硫铝酸盐水泥,河南孟电集团水泥有限公司;粉煤灰:巩义市怡晟粉煤灰加工厂,F类! n级粉煤灰;硅微粉:粒度5000目,硅含量>92%,巩义市奥利建筑材料有限公司;膨胀剂:复合型膨胀剂,外观白色粉末,河南铝城聚能实业有限公司;减水剂:粉体,江苏苏博特新材料股份有限公司;河砂:洛阳伊川砂石厂,细度模数2. 6,本实验所用河砂经水洗烘干后使用;
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图1 竖向膨胀率测试装置
2.2 试验方法
  流动度试验方法按照国家标准《水泥胶砂流动度测定方法(ISO法)》(GB/T料19一205)进行,截锥圆模尺寸为下口内径(00士0.5) mm,上口内径(70士 0. 5) mm,高(60士0.5) mm,玻璃板尺寸500mmX 500mm;强度试验采用40mmX 40mm X 160mm试模,装模时无需插捣,自然成型,灌浆料放入模后静置24h,然后拆模,再将试块放在标准条件下养护到规定龄期后进行强度试验。膨胀率试验采用竖向膨胀率测定仪检测,按GB/T 50119—2003附录C进行,测定装置如图1所示。
 
试验过程及结果分析
3.1 试验试配
3.1.1 硫铝酸盐水泥的掺量对灌浆料早期强度的影响
  为了满足钢筋连接用灌浆料的早期性能,试验采用硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥复配的技术手段予以实现。试验设计水胶比0.28,胶砂比0.80,分别以0、6%、10%、15%、20%、30%、40%的硫铝酸盐水泥等量取代硅酸盐水泥,硫铝酸盐水泥对灌浆料强度的影响见表1,图2。
表1 硫铝酸盐水泥的掺量对灌浆料早期强度的影响
抗压强度 硫铝酸盐水泥掺量
0 6% 10% 15% 20% 30% 40%
1d 35. 0 49. 4 46. 9 46. 4 44. 6 48. 8 36.4
3d 68. 3 76. 6 71. 7 60. 6 65. 4 58. 9 52.0

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图2 硫铝酸盐水泥的掺量对灌浆料早期强度的影响
  表1给出了硫铝酸盐水泥的掺量对所制备的灌浆料ld和3d强度的影响,图2给出了抗压强度随硫铝酸盐水泥掺量的变化曲线,因表1和图2可以看出,灌浆料的强度随着硫铝酸盐水泥掺量的变化和龄期的不同表现出不同的变化趋势。1d龄期抗压强度趋势一致,随快硬硫铝酸盐水泥掺量的增加,强度先增大再减小,在6%掺量处强度达到最大,掺量在15%时强度达到最低,说明两种水泥复配掺量6%时相互作用剧烈,水化程度高。3d龄期抗压强度与1d龄期趋势一致,抗压强度在6%达到最高点。由试验结果可见,硫铝酸盐水泥掺量6%〜10%是复配水泥水化较好的范围。
3.1.2 硫铝酸盐水泥的掺量对灌浆料流动度的影响
  表2给出了硫铝酸盐水泥的掺量对灌浆料流动度的影响数据。
表2 硫铝酸盐水泥的掺量对灌浆料流动度的影响
检测项目 硫铝酸盐水泥掺量
0 6% 10% 15% 20% 30% 40%
初始流动度(mm) 320 300 320 320 330 340 350
30min流动度保留值(mm) 310 290 300 295 300 320 250
流动度损失值(mm) 10 10 20 25 30 20 100
  从表2可以看出,随着硫铝酸盐水泥用量的增加,灌浆料初始流动度变化不大,都能达到规范要求值,但流动度损失值随着硫铝酸盐水泥的增加呈增大趋势,其中40%硫铝酸盐水泥掺量制备的灌浆料30min流动度保留值不能满足规范要求。
 
3.1.3 砂对灌浆料早期强度及流动度的影响
  为了考察砂对灌浆料工作性能的影响,本实验采用标准砂及普通河砂试验,试验设计水胶比0.28,胶砂比0.80,通过标准砂和普通河砂的试验对比,结果见表3。
表3 砂对灌浆料强度及流动度的影响
项目 ld强度 (MPa) 3d 度 ( Mpa) 初始流动度 (mm) 30min流动度保留值 (mm)
普通河砂 53. 6 73.8 310 300
标准砂 54. 5 83.7 300 300

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图3 砂对灌浆料强度的影响
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图4 砂对灌浆料流动度的影响
  从图3可以看出,采用标准砂以及河砂分别制备的灌浆料ld强度相差不大,采用标准砂制备的灌浆料ld强度略高,但都能达到规范要求值。而采用标准砂制备的灌浆料较河砂制备的灌浆料3d强度有明显提高,高出9.9MPa,两组试块强度能很达到规范要求。
 
3.1.4 膨胀剂掺量对灌浆料竖向膨胀率的影响
  为了满足灌浆料竖向膨胀率的要求,实验采用复合型膨胀剂,分别讨论了6%、8%膨胀剂掺量(相对胶凝材料)对灌浆料竖向膨胀率的影响,其结果见表4。
表4 灌浆料竖向膨胀率试验结果
膨胀剂掺量 3h膨胀率 24h膨胀率 3h与24h差值
实测值 规范规定值 实测值 规范规定值
6%
8%
0.00
0.08
≥ 0.02 0.11
0.30
0.11
0.22
0. 0 2〜0. 5
  由表4的试验结果可以看出,采用6%膨胀剂掺量制备的灌浆料3h未检测到竖向膨胀,达不到规范要求值,而24h竖向膨胀率达到0. 11。采用8%膨胀剂掺量制备的灌浆料3h竖向膨胀率达到0.08, 24h竖向膨胀率为0.3,两者均能达到规定值。
3.2 稳定性试验
  根据经济性考虑,采用6 %硫铝酸盐水泥掺量,0.28水胶比,0.8胶砂比,8 %膨胀剂掺量(相对胶凝材料),普通河砂制备灌浆料,连续试验7组,试验结果如表5:
表5 采用6%硫铝酸盐水泥掺量制备的灌浆料抗压强度及流动度
制作日期 1 2 3 4 5 6 7 技术指标
ld强度 53.6 50.8 42.5 42.2 49.5 46.9 46.4 ≥ 35
3d强度 73.8 73.7 82.1 65.2 75.4 68.1 73.2 ≥ 6 0
28 度 95.1 90.1 93.4 98.5 96.2 105.4 1015 ≥ 85
初始流动度 320 315 350 340 350 360 350 ≥ 300
30min流动度 300 305 330 320 330 305 310 ≥ 260
注:技术标准采用;TGJ 355-2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》
  由表5试验结果可以看出,采用6%掺量硫铝酸盐水泥制备的灌浆料ld、3d、28d抗压强度及初始流动度、30min流动度保留值都能很好的符合JGJ 355—2015规范规定的技术指标,且连续试验结果稳定。
 
4 结论
  (1)随快硬硫铝酸盐水泥掺量的增加,灌浆料ld和3d抗压强度变化一致,先增大再减小,在6%掺量处强度达到最大,掺量在15%时强度达到最低,说明两种水泥复配硫铝酸盐水泥掺量6%时水泥相互作用剧烈,水化程度高。
  (2)标准砂及普通河砂对灌浆料流动度影响不大,采用标准砂制备的灌浆米较普通河砂制备的灌浆料早期强度略高。
  (3)采用8%膨胀剂掺量(相对胶凝材料)制备的灌浆料3h竖向膨胀率为0.08, 24h竖向膨胀率为0.3。
  (4)采用6%硫铝酸盐水泥与普通硅酸盐水泥复掺,0.28水胶比,0.8胶砂比,8%膨胀剂掺量,制备的灌浆料在抗压强度、流动度及膨胀率方面均能很好的满足规范要求。灌浆米制备采用当地河砂,大大降低了灌浆料的生产成本。

参考文献
[1] 赵季超,楚先锋,邱剑辉,等.高效、节能、环保预制钢筋混凝土结构住宅体系及其产业化[J].工程力学 (增刊II),2008, 25:123-138.
[2] 张友海,刘兴华,武卫平.装配式建筑钢筋套筒连接用灌桨料性能比较[J].试验研究,2014,11:80-81.
[3] 汪秀石,杨智良,吴照学.装配式结构用高强套筒灌桨料性能试验研究[J].混凝土与水泥制品.2015, 2:65-66.
[4] 韩瑞龙,施卫星,周洋.灌桨套筒连接技术及其应用[J].结构工程师.2011,27 (3):149-150.
[5]吴小宝,林峰,王涛.龄期和钢筋种类对钢筋套筒灌桨连接受力性能影响的试验研究[J].建筑结构.2013, 43 (14):77-78.
[6] 中华人民共和国住房和城乡建设部.JG/T 408—2013钢筋连接用套筒灌桨料[S].北京:中国标准出版社,2013.
 作者:曾凤娟,魏金桥,杨松强,钟王果
信息来源:混凝土视频网   

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