装配式灌浆料用途（装配式建筑用灌浆料组成的研究）
装配式灌浆料用途（装配式建筑用灌浆料组成的研究）摘要：基于装配式建筑用灌浆料的基本性能要求，从石英砂级配、砂灰比、水灰比、外加剂等角度开展对灌浆料工作性和强度的影响研究，在确定的理想配合比的基础上，通过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抗压强度的可能。研究结果表明：当石英砂级配为20~40目∶40~70目=1∶0.798、水灰比0.26、聚羧酸减水剂0.4%、四硼酸钠5‰、有机硅消泡剂2‰、羟丙基甲基纤维素0.1‰、硫铝酸钙型膨胀剂4%时，灌浆料满足早期强度高、后期强度高、工作性好、微膨胀、自密实、不泌水、不离析等装配式建筑用灌浆料的要求；通过采取低水灰比净浆包裹石英砂的方法，可进一步提升灌浆料的抗压强度。 沈阳建筑大学 材料科学与工程学院 辽宁 沈阳 11016815640426597 微信同号 来源：2016年第7期《混凝土》 徐长伟，曾伟，马世方，陈勇
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来源：2016年第7期《混凝土》
徐长伟，曾伟，马世方，陈勇
沈阳建筑大学 材料科学与工程学院 辽宁 沈阳 110168
摘要：基于装配式建筑用灌浆料的基本性能要求，从石英砂级配、砂灰比、水灰比、外加剂等角度开展对灌浆料工作性和强度的影响研究，在确定的理想配合比的基础上，通过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抗压强度的可能。研究结果表明：当石英砂级配为20~40目∶40~70目=1∶0.798、水灰比0.26、聚羧酸减水剂0.4%、四硼酸钠5‰、有机硅消泡剂2‰、羟丙基甲基纤维素0.1‰、硫铝酸钙型膨胀剂4%时，灌浆料满足早期强度高、后期强度高、工作性好、微膨胀、自密实、不泌水、不离析等装配式建筑用灌浆料的要求；通过采取低水灰比净浆包裹石英砂的方法，可进一步提升灌浆料的抗压强度。
由图1可知，聚羧酸减水剂掺量从0.2%增加到0.4%。其灌浆料初始流动度和30min流动度逐渐增大，而从0.4%增加到0.6%时，其减水效果基本不变，因此0.4%是聚羧酸减水剂掺量的饱和值，由此聚羧酸减水剂的掺入量定为0.4%，并开展进一步试验。
2.3水灰比及砂灰比的确定
本试验选择快硬硫铝酸盐水泥为基料，分别对4种水灰比（0.24、0.26、0.28、0.30）及4种砂灰比（0.6、0.8、1.0、1.2）进行配比试验，通过初始流动度及3d抗压强度确定砂灰比和水灰比（其中聚羧酸减水剂掺量为0.4%），如表1所示。
表1 不同砂灰比的灌浆料工作性试验结果
根据灌浆料流动度及3d抗压强度试验发现，随着水灰比的增大，流动度整体呈增大趋势，而强度呈降低趋势，当水灰比为0.26，砂灰比为0.8时在3d抗压强度相对更高，说明此时骨料级配和骨料之间的净浆厚度更为合理，而且初始流动度满足辽宁省地方标准《装配整体式混凝土结构技术规程》（DB21/T1868-2010）要求，说明这组水泥与石英砂比例堆积更加致密，由此将水灰比0.26、砂灰比0.8定为下一步基础方案。
3.外加剂掺量的研究
本试验所使用的外加剂包括缓凝剂（酒石酸，葡萄糖酸钠，四硼酸钠），消泡剂（有机硅消泡剂），增稠剂（羟丙基甲基纤维素），早强剂（硫酸钠），膨胀剂（硫铝酸钙型膨胀剂） 设置基本配比：砂灰比0.8，水灰比0.26，聚羧酸减水剂0.4%。
3.1对缓凝剂的选择与用量的研究
通过对酒石酸、葡萄糖酸钠和四硼酸钠三种缓凝剂的对比试验，如图2、图3可知，加入四硼酸钠的试样30min流动度损明显大于另两组流动度。而且随着四硼酸钠的掺量的增多，30min流动度逐渐增大，而由图3可知，3d抗压强度的四硼酸钠组分好于葡萄糖酸钠组分好于酒石酸组分，根据三组试剂的30min流动度及3d抗压强度对比，选择四硼酸钠作为缓凝剂，由于辽宁省地方标准《装配整体式混凝土结构技术规程》（DB21/T1868-2010）要求30min流动度达到260mm、3d抗压强度≥60MPa，为了节约成本，因此缓凝剂选择四硼酸钠掺入量为5%，用以开展下一步试验。
3.2有机硅消泡剂研究
为了消除灌浆料中多余的泡而掺入有机硅消泡剂如图4、图5可知，随着有机硅消泡剂掺量的增加，灌浆料初始流动度、30min流动度、3d抗折强度和3d抗压强度整体呈增大趋势，由于使用聚羧酸减水剂会引入一些气泡，而气泡表面是一种吸附着定向排列的活性分子，当其达到一定浓度时，气泡壁就会形成了一层坚固的薄膜，造成液面表面张力下降，气泡就不易合并，而形成很多小气泡，而有机硅消泡剂可以进入气泡双分子定向膜，破坏定向膜的力学平衡达到破泡的目的而浆体中气泡减少后，其流动阻力就减少，对骨料的阻力就减少，而且留在灌浆料中的气泡减少，从而灌浆料更加密实，抗压强度也会升高[4-5]。根据图5可知，当有机硅消泡剂消泡剂用量为2‰时，3d抗压强度最高，说明此配比的浆体最为密实，气泡含量低，因此选择有机硅消泡剂掺入量为2‰，用以开展下一步试验。
3.5硫铝酸钙型膨胀剂用量研究
为了使灌浆料具有微膨胀效果，因此加入硫铝酸钙型膨胀剂，由图8、图9可知，当硫铝酸钙膨胀剂掺入量大于等于4%时，膨胀效果符合辽宁省地方标准《装配整体式混凝土结构技术规程》（DB21/T1868-2010）规定，即3h竖向膨胀率≥0.020%及24h与3h竖向膨胀率差值≥0.020%，而相对于空白组达到微膨胀的效果。
当硫铝酸钙膨胀剂的掺量为4%、5%、6%、7%时膨胀效果符合辽宁省地方标准《装配整体式混凝土结构技术规程》（DB21/T1868-2010）要求，因此进行力学试验对比，如表2可知，随着掺量逐渐增加，抗压强度和抗折强度整体呈下降趋势，由于既要满足微膨胀效果，又要满足早期强度和后期强度要求，选择硫铝酸钙膨胀剂的掺入量为水泥4%，用以开展下一步试验。
4抗压强度增强组试验
由于灌浆料的强度主要由骨料强度、界面连接、水泥凝结后的强度这三个方面影响，由于上述试验得出最优组成配比，因此提高界面连接强度成为提高灌浆料整体强度有效方法。本节通过低水灰比水泥包裹石英砂，然后待包裹后的“泥球”硬化后将其筛分，然后再将剩下的水泥按正常水灰比和包裹处理后的骨料进行搅拌，由于在搅拌时净浆与骨料之间会析出一层水膜包裹骨料表面，待水泥硬化后会对净浆与骨料连接强度产生影响[7]，而此方法可减少用水量，降低净浆与石英砂界面结合处析出的水份，因此减少水膜的厚度，使其净浆与石英砂界面处有更高结合力，提高结合强度，同时由于不同水灰比的净浆基本组成相同，所以低水灰比（0.20）净浆与正常水灰比（0.26）净浆界面也有很好的相容性，同时此方法又有利于在工厂环境下进行骨料包裹加工与养护，可达到提高灌浆料整体强度的效果。
4.1低水灰比净浆包裹骨料的研究
用于低水灰比的水泥加入外加剂为聚羧酸减水剂掺量0.4%，为了测定最佳方案，则低水灰比水泥占总水泥质量比例分别为5%、10%、15%、20%、低水灰比水泥净浆的水灰比分别为0.18、0.20、0.22、0.24，先进行低水灰比净浆包裹骨料，然后待骨料硬化后（标准养护5h以上）进行粒径筛选（0.30～1.18mm），最后与剩余水泥以水灰比0.26进行搅拌成型，其中第二次搅拌除基本配比组成外还加入了按剩余水泥质量5‰的四硼酸钠、 2‰的有机硅消泡剂、0.10‰的羟丙基甲基纤维素用量及4%的硫铝酸钙膨胀剂。
表3低水灰比裹浆试验结果
由表3可知，低水灰比水泥占总水泥质量比例为15%，低水灰比水泥净浆的水灰比为0.20时，1d和28d抗压强度最高，并且流动度及1d，3d和28d抗压强均符合辽宁省地方标准《装配整体式混凝土结构技术规程》（DB21/T1868-2010）要求，同时灌浆料具有自密实、不泌水、不离析等特点，满足装配式建筑用灌浆料的要求。
5 结论
（1）当石英砂级配为20目～40目(0.425mm～0.85mm)：40目～70目(0.212mm～0.425mm)=1:0.798、水灰比0.26、砂灰比为0.8、聚羧酸减水剂0.4%、四硼酸钠5‰、有机硅消泡剂2‰、羟丙基甲基纤维素0.1‰、硫铝酸钙型膨胀剂4% 时，灌浆料满足早期强度高、后期强度高、工作性好、微膨胀、自密实、不泌水、不离析等装配式建筑用灌浆料的要求。
（2）通过采取低水灰比（0.20）净浆包裹石英砂，其中用于低水灰比净浆的水泥并掺入其水泥质量0.4%的粉体聚羧酸减水剂，此方法可提高骨料与硬化后净浆界面结合力，不同程度提升灌浆料的抗压强度，研究发现当用于包裹石英砂净浆的水泥占总水泥质量15%时更有利于灌浆料的早期抗压强度及后期抗压强度。
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[J].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[J].新型建筑材料.1997（11）:13-15.
[3]林荣峰，聚羧酸高性能灌浆料试验研究[D].山东：山东建筑大学，2012.28-31.
[4]李祥 王旭 马素德.乳液型有机硅消泡剂的研制[J].造纸化学品 2002(4):28- 31.
[5]吕鑫 景艳 岳湘安.高效有机硅消泡剂的制备.精细化工[J] 2005(9) : 688- 690.
[6]赛守卫，马保国，苏雷，李相国等.纤维素醚改性灌浆料的研究进展[J].硅酸盐通报，2011
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[7]Maso J C.The bond between aggregates and hydrated cement paste.In:7 th Intern
Congr on the Chem of Cem.Paris:[sn] 1980.Vol. Ⅶ-1/3.
