不同水泥基的低负温套筒灌浆料性能研究(3)

由表5 可见，3 种灌浆料试块在相同养护环境下的抗压强度规律不同，灌浆料A 试块在低负温（-5 ℃）下养护时间越长，转标养28 d 后抗压强度越高，分别达到标准养护28 d 抗压强度的81.4、87.6%和91.1%，与标养前比较分别提高了31.1、24.1、16.3 MPa（见表3）；灌浆料B 在低负温（-5 ℃）下养护时间越长，转标养28 d 后抗压强度越低，达到标准养护28 d 抗压强度的93.0%、87.8%和80.0%，与标养前比较分别增长了41.0、34.4、17.8 MPa（见表3）；灌浆料C 在低负温（-5 ℃）下随养护时间延长，抗压强度先升高后降低，但均大大低于85 MPa。

2 种低负温灌浆料试块均具有在低负温下养护时间越长则转标养后强度增长幅度越小的规律，分析原因有：（1）低负温养护的时间越长，则水化进程进行越多，转标养后的水化进程就越少，强度再次增长的空间也就越少；（2）低负温养护时间越长，则水化能力受低温影响越严重，水化能力越弱，转标养后强度增长也越少。2 种低负温灌浆的不同之处在于：硅酸盐水泥基灌浆料在低负温下养护时间越长则再转标准养护28 d 后的强度越高，而硫铝酸盐水泥基灌浆料则相反，说明硫铝酸盐水泥基灌浆料的水化能力比硅酸盐水泥基灌浆料受到的低负温影响更加严重，低负温时间越长，水化能力越弱。

3 结 论

（1）3 种灌浆料在-5～0 ℃环境下的流动度均符合JG/T 408—2013 的要求。

（2）常温硅酸盐水泥基灌浆料在低负温下极易受冻，且恢复标准温度养护后强度无法再正常增长，后期强度远不能达到JG/T 408—2013 的要求。

（3）低负温环境对硫铝水泥基灌浆料比硅酸盐水泥基灌浆料强度增长的不利影响更大，低负温养护时间越长，转标养后的强度增长能力越小。

（4）掺激发剂的硅酸盐水泥基低温灌浆料可长期在低负温环境下养护，且强度能够在该环境下稳定增长，低负温养护28 d 抗压强度可以达85 MPa 以上。

（5）硫铝水泥基灌浆料可在低负温下短期养护，在低负温下养护3 d 或7 d 后再转标准养护28 d 也可符合JG/T 408—2013 抗压强度不小于85 MPa 的要求。

（6）硅酸盐水泥基低负温灌浆料在低负温下的性能优于硫铝水泥基的低负温灌浆料。

[1] 李兵，马正先，杭鑫坤，等.新型负温套筒灌浆料性能试验研究[J].混凝土与水泥制品，2017（10）：9-13.

[2] 侯云芬，白瑞英，岳雪涛，等.胶凝材料[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3] 李晓明，苏忠纯，陈韬.养护温度对低温灌浆料强度发展的影响[J].中国港湾建设，2014（7）：47-49.

在国家的大力支持下，我国装配式混凝土结构的发展逐渐提速，应用范围也越来越广。灌浆连接作为至关重要的一环贯穿于整个装配式混凝土结构安装的始末，套筒灌浆料成为结构安装中不可或缺的材料。因此，套筒灌浆料性能的优劣直接影响着节点连接的质量，而温度的变化又影响着灌浆料的各项性能。根据JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接应用技术规程》要求，环境温度低于5 ℃时不宜施工，低于0 ℃时不得施工。而就目前装配式混凝土结构的发展趋势而言，低温施工不可避免。近年来，低温套筒灌浆料的开发研究也渐渐出现在各大院校及科研机构中[1]。中冶建筑研究总院开发了2 种在低温下使用的套筒灌浆料，一种以硅酸盐水泥为胶凝体系，另一种以硫铝酸盐水泥为胶凝体系。硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥的水化机理不同，对温度影响的敏感程度也不同[2]，以这2 种水泥为胶凝体系的套筒灌浆料在不同温度下表现出的性能也有所差异。因此，本文在不同温度环境下测试了包括常温套筒灌浆料在内的3 种套筒灌浆料的流动性与力学性能。1 试 验1.1 试验材料和试验仪器硅酸盐水泥基低温套筒灌浆料（灌浆料A）：中冶建筑研究总院有限公司研发，掺加了激发剂，常温下28 d 抗压强度可达110 MPa；硫铝酸盐水泥基低温套筒灌浆料（灌浆料B）：中冶建筑研究总院有限公司研发，常温下28 d 抗压强度可达100 MPa；常温套筒灌浆料（灌浆料C）：北京思达建茂生产的Ⅳ型高强套筒灌浆料，常温下28 d 抗压强度可达95 MPa。试验仪器：JJ-5 型水泥胶砂搅拌机，手持式砂浆搅拌机（功率1200 W、转速800 r/min），TYE-300D 型全自动水泥胶砂抗折抗压一体机，MQ-WTH008F-IN 步入式高低温试验箱，电热水器（功率400 W）等 试验方法3 种灌浆料加水率均为12%，拌合前保持料温与环境温度相同。在温度20 ℃、相对湿度≥50%环境下使用常温水拌合，在低温环境下（0、-5、-10 ℃）使用热水拌合，使拌合后灌浆料温度控制在10～15 ℃。在温度20、0、-5、-10 ℃和相对湿度≥50%条件下分别拌合3 种灌浆料，并测试灌浆料在各试验温度下的初始以及30 min 流动度。设置20 ℃（标准养护环境）和-5 ℃两种温度环境，将3 种灌浆料制作的试块在2 种温度环境中进行如下几种方式的养护：（1）仅在20 ℃环境中标准养护；（2）仅在-5 ℃环境中养护；（3）在-5 ℃环境下分别养护3 d 或7 d 后再转标准养护至不同龄期；（4）在-5 ℃环境下分别养护3 d、7 d、28 d 后再标养28 d。在如上几种养护方式下取不同龄期的试块进行抗压强度测试并进行比较分析。其中龄期标注如-3 d+28 d，代表-5 ℃养护3 d再转20 ℃养护28 d。2 试验结果及分析2.1 不同温度环境下3 种灌浆料的流动性（见表1）表1 不同温度下3 种灌浆料的流动度温度/℃灌浆料C 的流动度/mm初始 30 min 20 350 310 0 330 280-5 300 270-10 290 230灌浆料A 的流动度/mm灌浆料B 的流动度/mm初始 初始330 凝结状态310 300 305 280 300 235 30 min 30 min 340 290 320 270 295 260 265 220由表1 可以看出：（1）在20 ℃温度环境时，3 种灌浆料的初始流动度大小顺序为：灌浆料C＞灌浆料B＞灌浆料A，其中灌浆料B、C 的30 min 流动度良好，而灌浆料A 在30 min 时已经凝结。（2）在低温条件下，3 种灌浆料的流动度均随温度的降低而减小。在0 ℃环境下，3 种灌浆料的流动度均符合JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》的要求（初始流动度≥300 mm，30 min 流动度≥260 mm），但30 min 后灌浆料B、C 的流动度损失较灌浆料A 大；在-5 ℃环境下，灌浆料A 和C 的流动度符合JG/T 408—2013 的要求，灌浆料B 的初始流动度不符合JG/T 408—2013 的要求；将环境温度降到-10 ℃后，灌浆料B、C 的初始流动度已降到300 mm 以下，且30 min 时3种灌浆料流动度大幅损失，均降到260 mm 以下。由此可见，就流动度而言，掺有激发剂的硅酸盐水泥基低负温套筒灌浆料A 对低温的耐受性优于硫铝酸盐水泥基灌浆料B。-10 ℃时，在无保温措施情况下浆体热量散失迅速，30 min后浆体中出现大量可肉眼观察到的自由水冻结而成的冰（见图1），造成流动度大幅度下降。因此，该环境下的流动度损失的主要原因是浆体内的自由水冻结，而非水泥水化造成的浆体变稠。图1 -10 ℃环境下30 min 时灌浆料与玻璃板接触部分发生冷冻结块现象2 .2 3 种灌浆料在低温环境下的抗压强度2.2.1 20 ℃下3 种灌浆料的抗压强度（见表2）表2 20 ℃下3 种灌浆料在各龄期的抗压强度标养龄期20 ℃下的抗压强度/MPa灌浆料A 灌浆料B 灌浆料C 4 h 57.8 37.3 未凝12 h 65.4 53.3 18.6 1 d 73.7 56.7 45.2 3 d 80.0 77.3 60.4 7 d 86.8 82.8 76.6 28 d 112.3 101.7 94.0 56 d 118.7 105.6 98.9由表2 可知，在温度20 ℃下，灌浆料A、B 的4 h 抗压强度分别达到了57.8、37.3 MPa，常温灌浆料C 未硬化；12 h 时，灌浆料A 的抗压强度最高，达65.4 MPa，灌浆料C 的抗压强度只有18.6 MPa；1 d 时，灌浆料A、B、C 的抗压强度分别达73.7、56.7、45.2 MPa；1～7 d 时间段内，灌浆料A 的抗压强度有小幅增长，灌浆料B、C 的抗压强度涨幅较大；28 d 时，灌浆料A、B、C 的抗压强度分别达到了112.3、101.7、94.0 MPa；3 种灌浆料的56 d 抗压强度相对28 d 抗压强度均略有增长。由此可见，标准温度养护时，掺激发剂的硅酸盐水泥基低负温套筒灌浆料的抗压强度可在4 h 内爆发式增长，4 h 后能稳步增长；硫铝酸盐水泥基低负温套筒灌浆料的强度增长则集中于12 h 内和1～3 d 阶段，后期缓慢增长；常温套筒灌浆料C 强度增长则较为均匀，各阶段稳步增长。3 种灌浆料的抗压强度在28 d 后均增长甚?-5 ℃条件下3 种灌浆料的抗压强度（见表3）表3 -5 ℃环境下3 种灌浆料在各龄期的抗压强度-5 ℃下的抗压强度/MPa灌浆料A 灌浆料B 灌浆料C 4 h 36.6 6.6 未凝12 h 42.0 22.7 未凝1 d 49.1 37.1 5.3 3 d 60.3 53.6 12.3 7 d 74.3 54.9 22.1 28 d 86.4 63.6 31.9-28 d+28 d 102.7 81.4 46.7龄期在低温环境下，试块的强度越高，对低温的承受能力越强[3]，因此，在低温下试块强度增长的越早、越快，则对试块后期的强度发展越有利。由表3 可见，灌浆料A 在4 h 时抗压强度已达到36.6 MPa，灌浆料B 在1 d 时达到37.1 MPa，灌浆料C 在低温下早期无法正常水化，试块强度极低。在-5 ℃环境下，灌浆料A 试块早期强度的形成主要集中在4 h 内，28 d 内强度稳步增长，在1 d、3 d 和28 d 分别达到了49.1、60.3、86.4 MPa，达到了标准温度下28 d 抗压强度的77%，转为标养后，强度仍可继续增长；灌浆料B 的早期强度则在3 d 内相对缓慢形成，1 d 和3 d 抗压强度分别达到了37.1、53.6 MPa，3～28 d 阶段，受低负温影响较大，其强度增长速度有明显下降，28 d 抗压强度为63.6 MPa，仅达到标准养护条件下28 d 抗压强度的62.5%，再转为标准养护后强度有较明显增长，-5 ℃养护28 d后再转标养28 d 的抗压强度达到标准养护条件下56 d 抗压强度的77.1%，但不足85 MPa；灌浆料C 的抗压强度虽在1 d 后有所增长，但增长速度缓慢，28 d 抗压强度仅有31.9 MPa，再转标准养护28 d 后抗压强度也仅达到46.7 MPa。由此可见，在-5 ℃条件下2 种低温灌浆料在早期均可有效进行水化反应并提高强度，但后期硅酸盐水泥基灌浆料的水化效果要优于硫铝酸盐水泥基灌浆料，硫铝酸盐水泥基灌浆料在低负温下后期抗压强度增长甚?3 种灌浆料在-5 ℃下养护3 d 和7 d 后再转标准养护的抗压强度（见表4）表4 -5 ℃环境下分别养护3 d 和7 d 后再转标准养护时各龄期的抗压强度 MPa标养龄期-5 ℃养护3 d 后转标养 -5 ℃养护7 d 后转标养灌浆料A 灌浆料B 灌浆料C 灌浆料A 灌浆料B 灌浆料C 1 d 68.3 60.7 22.1 76.1 65.9 25.9 3 d 80.0 77.1 27.7 80.4 77.8 34.4 28 d 91.4 94.6 41.5 98.4 89.3 59.5由表4 可见，在-5 ℃下养护3 d 转标准养护后，灌浆料B的抗压强度增长速度加快，并在-3 d+28 d 时达到了94.6 MPa，超过了灌浆料A 的-3 d+28 d 抗压强度91.4 MPa，灌浆料C 的抗压强度则只有少量提高，-3 d+28 d 抗压强度仅为41.5 MPa；在-5 ℃下养护7 d 转标养后，灌浆料A、B 的抗压强度均继续提高，且在-7 d+28 d 时分别达到了98.4、89.3 MPa，符合JG/T 408—2013 中28 d 抗压强度不小于85 MPa 的要求，灌浆料C 的-7 d+28 d 抗压强度达到59.5 MPa，高于其-3 d+28 d 的抗压强度。由此可见，2 种低负温灌浆料试块在-5 ℃下养护3 d 或7 d 后转标养，抗压强度均可继续提高，且转标养28 d 后抗压强度均可符合JG/T 408—2013 的要求（≥85 MPa）；灌浆料C则在低负温下遭受冻害，强度无法有效增长，28 d 抗压强度远小于85 MPa，不符合JG/T 408—2013 的要求 3 种灌浆料在-5 ℃分别养护3 d、7 d 和28 d后再转标养28 d 的抗压强度（见表5）表5 不同条件下养护后再转标准养护28 d 的抗压强度抗压强度/MPa标养28 d -3 d+28 d -7 d+28 d -28 d+28 d灌浆料A 112.3 91.4 98.4 102.7灌浆料B 101.7 94.6 89.3 81.4灌浆料C 94.0 41.5 59.5 46.7项 目由表5 可见，3 种灌浆料试块在相同养护环境下的抗压强度规律不同，灌浆料A 试块在低负温（-5 ℃）下养护时间越长，转标养28 d 后抗压强度越高，分别达到标准养护28 d 抗压强度的81.4、87.6%和91.1%，与标养前比较分别提高了31.1、24.1、16.3 MPa（见表3）；灌浆料B 在低负温（-5 ℃）下养护时间越长，转标养28 d 后抗压强度越低，达到标准养护28 d 抗压强度的93.0%、87.8%和80.0%，与标养前比较分别增长了41.0、34.4、17.8 MPa（见表3）；灌浆料C 在低负温（-5 ℃）下随养护时间延长，抗压强度先升高后降低，但均大大低于85 MPa。2 种低负温灌浆料试块均具有在低负温下养护时间越长则转标养后强度增长幅度越小的规律，分析原因有：（1）低负温养护的时间越长，则水化进程进行越多，转标养后的水化进程就越少，强度再次增长的空间也就越少；（2）低负温养护时间越长，则水化能力受低温影响越严重，水化能力越弱，转标养后强度增长也越少。2 种低负温灌浆的不同之处在于：硅酸盐水泥基灌浆料在低负温下养护时间越长则再转标准养护28 d 后的强度越高，而硫铝酸盐水泥基灌浆料则相反，说明硫铝酸盐水泥基灌浆料的水化能力比硅酸盐水泥基灌浆料受到的低负温影响更加严重，低负温时间越长，水化能力越弱。3 结 论（1）3 种灌浆料在-5～0 ℃环境下的流动度均符合JG/T 408—2013 的要求。（2）常温硅酸盐水泥基灌浆料在低负温下极易受冻，且恢复标准温度养护后强度无法再正常增长，后期强度远不能达到JG/T 408—2013 的要求。（3）低负温环境对硫铝水泥基灌浆料比硅酸盐水泥基灌浆料强度增长的不利影响更大，低负温养护时间越长，转标养后的强度增长能力越小。（4）掺激发剂的硅酸盐水泥基低温灌浆料可长期在低负温环境下养护，且强度能够在该环境下稳定增长，低负温养护28 d 抗压强度可以达85 MPa 以上。（5）硫铝水泥基灌浆料可在低负温下短期养护，在低负温下养护3 d 或7 d 后再转标准养护28 d 也可符合JG/T 408—2013 抗压强度不小于85 MPa 的要求。（6）硅酸盐水泥基低负温灌浆料在低负温下的性能优于硫铝水泥基的低负温灌浆料。参考文献：[1] 李兵，马正先，杭鑫坤，等.新型负温套筒灌浆料性能试验研究[J].混凝土与水泥制品，2017（10）：9-13.[2] 侯云芬，白瑞英，岳雪涛，等.胶凝材料[M].北京：中国电力出版社，2012.[3] 李晓明，苏忠纯，陈韬.养护温度对低温灌浆料强度发展的影响[J].中国港湾建设，2014（7）：47-49.

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