装配式建筑灌浆料的性能研究

装配式建筑用水泥基灌浆料的性能研究

一、课题提出背景

装配式建筑是指用工厂中预制好构件在工地经装配、连接以及部分现浇而成的混凝土建筑。它可实现批量生产，建筑速度快，施工简易化、减少劳动力，环境污染小并可提高建筑质量。但在建造更高更大的装配式建筑时，为保障建筑整体稳定性及抗震性，则需通过建筑构件的连接。装配式建筑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，目前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除了套筒的数量、布置、套筒本身的性能外，最主要的是套筒内灌浆料的性能。

水泥基灌浆料是一种由水泥、集料(或者不含集料)、外加剂和矿物掺合料等原材料,经工业化生产的具有合理级配的干混料。水泥基灌浆材料加水拌和均匀后因其具有自流性好、强度高、无毒、无害、对水质及周围环境无污染、绿色环保且在施工方面具有质量可靠、降低成本、缩短工期和使用方便等优点而被广泛应用于装配式建筑灌浆、设备安装以及混凝土加固修补等工程。

目前市场上装配式建筑套筒灌浆连接使用的水泥基灌浆料，存在体积收缩较大，易产生微裂纹，导致套筒内支座板与灌浆料之间不密贴，强度发展慢，耐久性差，自身抗化学和物理侵蚀的能力较低。此外由普通水泥制成的普通水泥基灌浆材料因水灰比大而存在强度低、泌水严重等现象，灌后甚至出现残留裂缝成为渗漏通道，因此往往满足不了工程实际的需要。随着社会的发展人们对安全的要求逐渐提

高，也就提高了对灌浆质量的要求，包括提高水泥基灌浆料的强度、耐久性等的要求。因此，如何改善装配式建筑用套筒灌浆连接用水泥基灌浆料的性能，使之在强度、可灌性与耐久性方面取得更好的效果，已是现代灌浆材料研究的重要课题。本课题基于装配式建筑套筒灌浆料基本性能要求，利用本地原材料进行研究，通过两种水泥复配、掺和料、砂子级配、水灰比、外加剂等优化措施开展对灌浆料工作性和强度的影响研究，在确定理想的配合比基础上，采用低水灰比净浆包裹骨料的方法，配制具有早强高强、工作性好、微膨胀等特点灌浆料，开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的套筒灌浆料。并从工作性、强度、耐久性能等方面对该灌浆材料的性能进行全面研究。

二、课题的技术路线

结合国内外水泥基灌浆料的研究现状，查阅相关资料，参考前人对水泥基灌浆料理论和实践基础上，利用本地原材料，配置满足装配式建筑用套筒灌浆连接的水泥基灌浆材料。本课题主要技术路线为以普通硅酸盐水泥为主复合一定比例的快硬水泥，提高灌浆材料的早期强度；掺入适量矿物掺合料，改善拌合物的和易性；采用河砂作为细集料；通过加入减水剂、膨胀剂等使灌浆材料保持良好的流动性能和补偿收缩性，制备出高性能无收缩水泥基灌浆材料。

本课题研究的水泥基灌浆料中不添加早强剂，利用快硬水泥控制早期钙矾石的数量，使灌浆料达到早强、高强的性能，解决普通硅酸盐水泥凝结时间长且早期强度低的问题；通过加入膨胀剂使灌浆料达

到无收缩、微膨胀的性能，同时水化产生的大量钙矾石填充、堵塞在毛细孔和其他孔隙，使灌浆料变得密实；在水泥基灌浆料中掺入粉煤灰、硅粉等矿物掺和料，利用活性矿物掺合料的火山灰效应，改善拌合物的和易性并有效降低了集料和胶凝材料界面区域氢氧化钙的含量，从而改善界面孔结构分布，增加界面间作用力，提高材料间的粘结强度；通过加入减水剂减少用水量，降低水灰比从而提高灌浆料强度并有效改善灌浆料的和易性。

三、主要研究开发内容

本文针对目前水泥基灌浆料所存在的一些问题，如凝结时间太快、施工可操作时间短、流动性差、后期强度不高、硬化后期收缩、总体成本较高等。主要通过以硅酸盐水泥为主要胶凝材料、砂子为细集料，加入少量硫铝酸盐水泥及外加剂来制备高性能灌浆料。本文采用单因素对比试验从砂子的级配粒度、水灰比、掺和料、外加剂等对不同龄期灌浆料强度、流动度、竖向膨胀率的变化规律得出最优材料组成及配合比，并对灌浆料的耐久性进行研究，使灌浆料在满足规范要求的同时具有早强高强、高流动性、微膨胀、耐久性好等特点。主要研究内容如下：

（1）原材料组分对水泥基灌浆料的性能研究

1）硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥的复合对灌浆料性能影响

2）矿物掺和料对灌浆料的性能影响

3）细集料对灌浆料的性能影响

4）水灰比对灌浆料的性能影响

（2）水泥基灌浆料外加剂的性能研究

1）高效减水剂对灌浆料的性能影响

2）膨胀剂对灌浆料的性能影响

3）消泡剂对灌浆料的性能影响

(3)水泥基灌浆料耐久性的研究

1）灌浆料电通量碳化性能研究

2）灌浆料碳化性能研究

3）灌浆料体积稳定性能研究

四、主要技术指标

主要技术指标符合JG/T986-2005水泥基灌浆材料应用技术规范性能指标要求。

五、主要创新点

（1）运用砂的粒径分布，研究砂的粒径和级配对灌浆料流动性与强度的影响，解决灌浆料流动度差强度低的现象。

（2）采用低水灰比净浆包裹骨料的方法，探索进一步提高灌浆料强度的可能。

六、预期成果

（1）利用本地原材料配置性能较为优越、成本合理的水泥基灌浆料，各项指标参数满足国家标准技术要求。

（2）与1-2个外加剂（砂浆）企业签订合作协议，共同开发，所开发产品给企业带来一定的经济效益并具有良好的市场前景。

七、工作计划

2016.10-2016.12 原材料组分对水泥基灌浆料的性能研究2017.1-2017.3 水泥基灌浆料外加剂的性能研究

2017.4-2017.8 水泥基灌浆料的耐久性研究

2017.9-2017.10 项目数据分析及成果鉴定