低負(fù)溫鋼筋連接用套筒灌漿料的應(yīng)用研究
相關(guān)鏈接： 中國安全網(wǎng) 中國質(zhì)量網(wǎng) 中國論文網(wǎng) 中國資訊網(wǎng)
朱清華，劉興亞，錢冠龍，郝 敏
（北京思達(dá)建茂科技發(fā)展有限公司，北京 100088）
[摘要]國內(nèi)還未曾有低負(fù)溫環(huán)境下，預(yù)制構(gòu)件灌漿連接施工的經(jīng)驗(yàn)。為此，開發(fā)了低負(fù)溫套筒灌漿料，專用于環(huán)境溫度低于5℃時的灌漿施工。對不同條件下，灌漿料的凝結(jié)時間、強(qiáng)度增長情況等性能進(jìn)行了研究，明確了灌漿連接冬期施工中的控制要點(diǎn)。得出了冬期施工時，只要在灌漿時及灌漿后4h套筒內(nèi)溫度不低于0℃，就可使用低負(fù)溫套筒灌漿料進(jìn)行預(yù)制構(gòu)件的灌漿連接施工，即使日最低溫度低至- 10℃，也不需采取任何加熱保溫措施的結(jié)論。
[關(guān)鍵詞]灌漿料；冬期施工；裝配式；混凝土結(jié)構(gòu)；套筒；應(yīng)用
[中圖分類號]TU528. 044 [文章編號]1002-8498 (2016)10-0049-03
近年來，我國裝配式混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)展越來越快，預(yù)制構(gòu)件現(xiàn)場拼裝的連接方式主要為灌漿連接，根據(jù)施工進(jìn)度安排，很多項目在冬季仍需灌漿施工作業(yè)。而此期間日平均氣溫已降至5℃以下，北京市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會《關(guān)于加強(qiáng)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量管理的通知》中強(qiáng)調(diào)：“灌漿施工溫度不得低于5℃”，若要滿足條件，需采取保溫加熱措施，由于預(yù)制墻板的特殊性，加熱保溫很不方便，而且施工成本大大增加，施工周期將是常溫施工的2～3倍。為此，本公司開發(fā)出了低負(fù)溫型鋼筋連接用套筒灌漿料（以下簡稱低負(fù)溫套筒灌漿料），該灌漿料具有早強(qiáng)快硬、可操作時間長、最終強(qiáng)度不損失等特點(diǎn)，批量使用，效果良好。
1 鋼筋連接冬期灌漿施工的特點(diǎn)
普通灌漿料用于設(shè)備二次灌漿或結(jié)構(gòu)改造加固時，屬于較大體積施工，因而即便是在冬期施工，也因?yàn)轶w積較大，只要保證灌漿時的漿溫和簡單的覆蓋保溫，較大的水化熱使?jié){體的溫度降低遲緩，保證其能度過安全養(yǎng)護(hù)期而不產(chǎn)生凍害。而鋼筋連接用套筒灌漿則與普通灌漿施工截然不同，套筒內(nèi)腔的體積很小（一般不到0. 2L），且灌漿層厚度也很薄(< 10mm)，如圖1所示。如果灌漿時套筒和鋼筋的溫度都在負(fù)溫，即便灌漿料的漿溫很高，漿料灌入后也會在很短的時間內(nèi)（終凝前）降低至負(fù)溫，凍害的風(fēng)險較大。
2低負(fù)溫套筒灌漿料
低負(fù)溫套筒灌漿料是由早強(qiáng)水泥、高效減水劑、微膨脹劑、調(diào)凝劑、礦物摻和料、級配砂等干拌而成的混合料，在施工現(xiàn)場按一定比例與水混合并攪拌均勻后，專用于低負(fù)溫條件下鋼筋連接用套筒的灌漿。
適用環(huán)境溫度范圍為：- 10~10℃，當(dāng)環(huán)境溫度高于10 ℃時并不宜使用，否則會因?yàn)槟Y(jié)時間過快導(dǎo)致灌漿困難。截至目前，國內(nèi)外低負(fù)溫時不采取任何保溫加熱措施，進(jìn)行鋼筋連接灌漿施工還未見報道，我公司早期開發(fā)的低負(fù)溫型灌漿料曾在沈陽小批量應(yīng)用，但由于凝結(jié)時間較短，只能采用手動灌漿槍進(jìn)行單個套筒灌漿，極大地降低了灌漿的效率，如何使用泵送工藝完成多個套筒聯(lián)通腔灌漿，需模擬現(xiàn)場條件，通過試驗(yàn)確定流動度、凝結(jié)時間、力學(xué)性能等參數(shù)。
3 應(yīng)用前的試驗(yàn)研究
低負(fù)溫套筒灌漿料不含氯鹽、亞硝酸鹽等對鋼筋有腐蝕作用的早強(qiáng)成分，其主要原理是利用快硬水泥自身良好的負(fù)溫水化性能，使灌漿料在低負(fù)溫條件下硬化，強(qiáng)度快速增長，在較短時間內(nèi)具備抗冰凍能力�？煊菜嘣谝欢ǖ乃冶认�，負(fù)溫水化活性較高，其水化速率比普通硅酸鹽水泥快得多。例如，在- 10℃下6h后，普通硅酸鹽的化學(xué)結(jié)合水僅為3. 5%，而快硬水泥則達(dá)9.66%，隨著齡期的增長可到20. 99%，而硅酸鹽水泥僅增至7%。
快硬水泥的另一個特點(diǎn)是初凝時間較短，一般在30~ 50min，終凝時間在40~90min，而且它的初終凝時間之差很短，僅有十幾分鐘，甚至幾分鐘。因此，低負(fù)溫套筒灌漿料必須既保證低負(fù)溫環(huán)境下強(qiáng)度的持續(xù)增長，又保證足夠的操作時間而能正常灌漿。為了確定該材料施工工藝參數(shù)，我們模擬現(xiàn)場條件，做了下列4方面的試驗(yàn)。
3.1 凍害情況與漿體溫度和套筒內(nèi)溫度的關(guān)系
通過調(diào)節(jié)拌合水溫度得到不同溫度的漿體，將其灌入不同溫度（- 10，-5，- 1℃）的套筒內(nèi)，灌漿結(jié)束4h后均轉(zhuǎn)入- 10℃環(huán)境中養(yǎng)護(hù)至7d，然后轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)條件下養(yǎng)護(hù)至28d進(jìn)行拉拔試驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。由表1可知，如果套筒內(nèi)溫度低于-5℃，即便漿體溫度較高，也難免受凍，導(dǎo)致鋼筋被拔出，接頭不合格。而套筒內(nèi)溫度在-1 ℃以上時，由于漿料本身溫度和水化反應(yīng)時溫度的補(bǔ)償，4h后強(qiáng)度可達(dá)10MPa，此時，灌漿料已具備足夠的抗凍能力，即使轉(zhuǎn)入-10℃環(huán)境也不會受凍且強(qiáng)度能持續(xù)增長，最終破壞形式為被連接鋼筋斷裂，接頭合格。因此在施工時，應(yīng)嚴(yán)格控制套筒內(nèi)溫度在-1 0℃以上，并且施工后在一定時間內(nèi)，套筒內(nèi)溫度不應(yīng)低于-1 ℃。
3.2漿體溫度對灌漿料經(jīng)時性、終凝時間的影響
固定灌漿料干料溫度為0 ℃，通過改變拌合水溫得到不同溫度的漿體，測量其在10 ℃環(huán)境下的流動度經(jīng)時損失和凝結(jié)時間，結(jié)果如表2所示。
由表2可知，當(dāng)灌漿料粉料溫度不變，水溫升高時，漿液溫度升高，進(jìn)而導(dǎo)致凝結(jié)時間變短，受凍害風(fēng)險變小�，F(xiàn)場采用泵送方式灌漿，必須保證有足夠的可操作時間，至少45 min以上。因此，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場溫度情況，嚴(yán)格控制拌合水溫。
3.3環(huán)境溫度對灌漿料經(jīng)時性、終凝時間的影響
通過改變灌漿料粉料溫度和拌合水溫度，使鮮漿的溫度在10℃左右時，測量不同環(huán)境下(0，10，15，20，25℃)的流動度經(jīng)時損失和凝結(jié)時間，結(jié)果如表3所示。
由表3可知，控制漿溫恒定，環(huán)境溫度升高，漿料的流動度損失加劇，凝結(jié)時間顯著變短。當(dāng)漿溫10℃左右，環(huán)境溫度在0℃時，終凝時間為110min，環(huán)境溫度25℃時，終凝時間為36min。即在使用此類灌漿料前，應(yīng)做流動度損失試驗(yàn)，灌漿時應(yīng)在漿體凝結(jié)前使用完畢，且環(huán)境溫度高于10℃ ，不宜使用此類灌漿材料。
3.4灌漿料在不同環(huán)境下強(qiáng)度發(fā)展情況
通過改變灌漿料粉料溫度和拌合水溫度，使鮮漿溫度在10℃左右時，測量不同養(yǎng)護(hù)條件下低負(fù)溫套筒灌漿料強(qiáng)度增長情況，結(jié)果如圖2和圖3所示。
從圖2、圖3可以看出，漿溫10℃左右，只要灌漿時和灌漿后環(huán)境溫度保持在0 ℃及以上，強(qiáng)度仍可增長。4h后，即使環(huán)境溫度降低至負(fù)溫（- 10℃以上），強(qiáng)度仍繼續(xù)增長，恢復(fù)正溫后，灌漿料最終強(qiáng)度可達(dá)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)的95%以上。
綜上所述：低負(fù)溫套筒灌漿料在- 10℃以上環(huán)境中使用時，需要保證灌漿時和灌漿后4h內(nèi)套筒內(nèi)溫度不低于0℃，灌漿料的流動損失會隨著漿體溫度、環(huán)境溫度的升高而加劇，凝結(jié)時間隨之變短。因此，冬期灌漿施工應(yīng)根據(jù)施工溫度合理制定施工方案，盡可能快地完成灌漿施工作業(yè)。
4灌漿施工
2014年年底至2015年年初，國內(nèi)某項目使用低負(fù)溫套筒灌漿料順利完成了預(yù)制墻板的安裝連接灌漿工作。灌漿施工技術(shù)要點(diǎn)如下。
1)正式灌漿前，逐個檢查各接頭灌漿孔和出漿孔內(nèi)有無影響漿料流動的雜物，確�？茁窌惩�。
2)灌漿料（粉料）應(yīng)儲存于>0℃的環(huán)境條件下，拌合用水采用自然常溫水(≥10℃)，無須加熱。控制注入套筒前漿體溫度≥5℃，且≤20℃。
3)施工選擇在上午溫度上升時段，檢測核實(shí)墻體套筒內(nèi)溫度在0 ℃以上時開始施工，并保證灌漿結(jié)束后5h內(nèi)環(huán)境溫度不得降至0℃以下，若灌漿后環(huán)境溫度<0 ℃應(yīng)對墻體采用保溫措施，確保4h內(nèi)套筒內(nèi)溫度≥0℃。
4)每次拌合的灌漿料干料≤20kg，確保在25min內(nèi)用完，灌漿完成后及時清理灌漿設(shè)備。
5)攪拌采用手提式變速攪拌機(jī)，轉(zhuǎn)速0~ 800r/min，攪拌方式：首先按比例稱取攪拌用水，倒入攪拌桶，然后加入約70%料，攪拌1~2min大致均勻后，再將剩余料全部加入，再攪拌3～4min至徹底均勻；攪拌均勻后，靜置2~ 3min，使?jié){內(nèi)氣泡自然排出后再使用。
6)準(zhǔn)備灌漿前，應(yīng)開啟灌漿泵，使?jié){體從灌漿泵出漿口排出，以排出出漿管中的空氣、水和稀漿，待排出漿液流動度和灌漿泵料斗中漿液流動度一致時方可進(jìn)行灌漿施工。
5 灌漿施工質(zhì)量控制
與灌漿套筒匹配的灌漿料依照每個施工段所取試塊組進(jìn)行抗壓檢測。每個施工段留置2組試塊送檢（1組標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)、1組同條件養(yǎng)護(hù)）。每組3個試塊，試塊規(guī)格為40mm×40mm×160mm。施工當(dāng)天嚴(yán)格記錄施工數(shù)據(jù)，包括：施工時環(huán)境溫度，當(dāng)天最低氣溫、水溫、漿溫、水料比、漿液流動度，1d抗壓強(qiáng)度等。
6結(jié)語
1)低負(fù)溫套筒灌漿料的批量應(yīng)用取得成功，解決了預(yù)制剪力墻冬期安裝難題，加快了施工進(jìn)度。
2)灌漿施工使用低負(fù)溫套筒灌漿料，采用自然常溫水，墻體不需要采取任何加熱保溫措施即可保證施工質(zhì)量。
下一篇:返回列表
