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灌浆料流动度试验规范

灌浆料流动度试验规范

    发布时间:2022-06-30

    内容简介:






    蒋勤俭1,吴焕娟1,钱冠龙2,张亚梅3,沙建芳4,李晨光5
    (1.北京预制建筑工程研究院有限公司,100070;2.北京思达建茂科技发展有限公司,102200;3....

 

蒋勤俭1,吴焕娟1,钱冠龙2,张亚梅3,沙建芳4,李晨光5

(1.北京预制建筑工程研究院有限公司,100070;2.北京思达建茂科技发展有限公司,102200;3.东南大学,南京 211189;4.江苏苏博特新材料股份有限公司,南京 211100;5.北京市建筑工程研究院有限责任公司,100039)

摘   要:JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》标准修订对套筒灌浆料的技术性能试验研究以及灌浆施工时不同环境温度类别(低温、常温)提出了新的要求,并结合工程应用,对材料要求、试验要求等章节进行了修改完善,以更好地保证套筒灌浆连接施工质量。本文对该标准主要修订内容和相关试验研究进行了介绍。

关键词:常温型套筒灌浆料;低温型套筒灌浆料;流动度;竖向膨胀率;抗压强度;自干燥收缩

0   前言

目前,装配式建筑成为我国发展新型建筑工业化建造方式的重要载体和途径。预制构件的连接技术是装配式建筑的核心技术,钢筋套筒灌浆连接技术是目前装配式混凝土结构普遍采用的接头连接技术[1],是形成各种装配整体式混凝土结构的重要基础。除了钢筋灌浆套筒本身的质量外,钢筋套筒灌浆连接技术的另一个关键技术是灌浆料的质量,其中涉及灌浆料的高强、早强、无收缩和微膨胀等基本性能,以及灌浆料良好的现场灌浆施工工艺适应性能,以能适应现场不同环境温度、方便进行施工质量控制,满足装配式结构快速安装的要求。

JG/T 408—2013《钢筋连接用套筒灌浆料》标准自实施以来,对规范套筒灌浆料产品的生产及应用起到了积极的指导作用。近年来,套筒灌浆料产品越来越多,适应冬季施工的低温套筒灌浆料产品也应运而生,而原标准中对低温灌浆料并未做规定,同时为满足装配式建筑高质量的要求,套筒灌浆料产品的性能要求也迫切需要提升,因此,必须对原标准进行修订,以适应新形势下套筒灌浆料产品的发展需要。

根据住房和城乡建设部《关于印发<2017年工程建设标准规范制修订及相关工作计划>的通知》(建标[2016]248号文)的要求,由北京榆构有限公司和北京预制建筑工程研究院有限公司会同其他来自科研、设计、施工、生产、检测、材料的22个单位共同完成了 JG/T 408—2013的修订工作, 该标准规定了钢筋连接用套筒灌浆料的术语和定义、材料、要求、试验方法、检验规则、交货与验收、包装、标识、运输和贮存。

1   主要修订内容

本次修订,标准的主要章节未做调整,主要修订的内容见表1。

2   专项试验研究

在原标准实施过程中,调研发现存在以下问题:①工地现场存在套筒内灌浆不饱满现象,如何补救、补救后是否能满足连接质量要求,目前没有相关研究;②为了实现套筒灌浆料的高强性,水料比通常控制在0.2以下,此时水泥石化学结构的自干燥收缩可能高达10-3,从而弱化灌浆料与套筒、钢筋的粘结,甚至可能引起脱空,对节点连接的可靠性以及结构整体的安全性造成严重隐患,因此,需要对套筒灌浆料的长期变形性能进行监测;③常温型套筒灌浆料适用于环境温度为5~30 ℃条件下的灌浆施工,但受施工进度的影响,低温条件下灌浆施工不可避免,因此,需要开发低温型套筒灌浆料产品,研究其性能特点,为完善产品标准提供支撑。为解决以上问题编制组开展了多项专题试验研究工作,主要包括二次灌浆与补浆性能影响研究;常温型套筒灌浆料性能试验研究和SO3含量测试;低温型套筒灌浆料性能试验研究和竖向膨胀率试验研究;低温型套筒灌浆料在(-5±2)℃、(8±2)℃环境下性能指标测试等。

2.1   二次灌浆与补浆性能影响研究

2.1.1   二次灌浆试验

灌浆30 min后,残留灌浆液已失水干燥,但浆料还未失去流动性时进行灌浆孔二次灌浆。通过试验得出:首次灌浆完成后,及时发现漏浆,在 30 min 内进行二次灌浆是可行的,且灌浆后接头试件的破坏形式均为钢筋颈缩,接头性能满足标准要求。

2.1.2   补浆试验

针对灌浆24 h后,灌浆料已经硬化,无法从灌浆孔补灌,需要采用细管补浆方式从出浆孔进行补浆。通过试验得出:如果后期发现套筒内灌浆不饱满,可采用小细管的方式从出浆口进行补浆,补浆饱满后接头性能满足要求。

2.2   常温型套筒灌浆料性能试验

针对常温型套筒灌浆料,开展了包括流动度、竖向膨胀率试验、长期抗压强度试验、自干燥收缩试验和接头连接性能试验等性能试验。

2.2.1   流动度试验

测试了5种不同品牌85 MPa级、110 MPa级灌浆料,试验表明其均有良好的自流平性能,初始流动度达到330 mm以上,灌浆料的流动度保持能力均较好,30 min 流动度几乎不损失仍大于300 mm,表明在 30 min 内灌浆料始终具有良好的可灌性。

2.2.2   竖向膨胀率试验

通过采用原标准外非接触式激光位移传感器进行竖向膨胀率试验,不同厂家常温型套筒灌浆料竖向膨胀率测试结果见表3。由表3可知,不同品牌灌浆料的塑性膨胀持续时间均较长,3 h竖向膨胀率范围为0.49%~0.9%,24 h 与 3 h差值范围为.05%~0.25%。因此,此次修订将3 h竖向膨胀率指标修订为0.02%~2%,24 h 与 3 h 膨胀值之差修订为0.02%~0.40%。

2.2.3   抗压强度试验

通过测试龄期为1 d、3 d、28 d、90 d、180 d的灌浆料的抗压强度,用以考察套筒灌浆料的长期强度性能,不同龄期的抗压强度发展曲线见图1。由图可知,不同品牌的灌浆料早期强度发展迅速,后期强度增长趋势相对缓和但仍呈现持续增长的状态, 180 d 的抗压强度较28 d 的抗压强度普遍增加20~30 MPa,表明各品牌灌浆料的后期强度均稳定发展,并且设计富余系数较大。

2.2.4   自干燥收缩试验

为保证灌浆连接质量,此次修订增加了自干燥收缩指标要求。试验分别测试了1 d、3 d、7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d龄期的灌浆料变形值,变形曲线见图2。由图可知,随着龄期的增加,灌浆料的自收缩变形也逐渐增大,但60 d 后变形曲线相对平缓,表明自收缩变形发展逐渐趋于稳定。对比不同厂家的产品, 28 d自干燥收缩的均值为440 με,因此标准中自干燥收缩指标取小于等于0.045%。

2.2.5   接头连接性能试验

接头拉伸性能试验包括对中单向拉伸、偏置单向拉伸、高应力反复拉压、大变形反复拉压。从28 d 、90 d测试结果来看,接头破坏形式均为断于钢筋,不同加载制度下的残余变形均满足JGJ 355—2015《钢筋套筒灌浆连接技术规程》的指标要求。

2.3   低温型套筒灌浆料性能试验

2.3.1   不同温度条件下低温型套筒灌浆料流动度及竖向膨胀率试验

试验测定-8 ℃、-5 ℃、0 ℃、5 ℃、10 ℃、15 ℃环境条件下,套筒灌浆料的拌合物性能指标,试验前24 h把灌浆料、使用的砂浆搅拌机等放入相应温度的恒温试验室中存放,拌合用水温度为0 ℃,整个制浆、试验过程在相应温度试验室中进行。

通过试验结果得出随着温度升高,灌浆料的初始流动度增大,同时流动度损失变大,环境温度达到15 ℃时,0.5 h的流动度已不能满足标准要求,而环境温度在10 ℃时,0.5 h流动度还可以满足标准要求,可进行灌浆施工。环境温度为-8 ℃时,灌浆料3 h竖向膨胀率达到最大值0.25%,环境温度为-5 ℃时竖向膨胀率24 h与3 h差值最大,达到0.45%。

2.3.2   不同温度条件下低温型套筒灌浆料抗压强度试验

在恒温冰箱,带箱内空气循环装置的环境温度下,随着温度的降低,灌浆料24 h强度降低,当环境温度为-8 ℃时,小于标准要求的35 MPa,因此该灌浆料最低施工温度应不低于-5 ℃。

在负温自然环境下成型养护7 d,转标养28 d的试件抗压强度试验结果表明,在实际低温情况下,灌浆料强度能够满足标准要求。

2.3.3   -5 ℃低温条件下不同龄期低温型套筒灌浆料抗压强度试验

在-5 ℃恒温冰箱,带箱内空气循环装置条件下,分别测试了龄期为1 d、3 d、7 d、14 d、28 d、60 d、90 d、180 d的灌浆料的抗压强度,由试验数据得出,各龄期抗压强度均满足标准要求,且到180 d时强度还继续增长,没有出现倒缩现象,该灌浆料在低温下早期强度高,但并没有以牺牲后期强度为代价。

2.4   SO3含量测试

试验共收集到常温型样品7个,低温型样品4个。试验结果表明,常温型样品SO3含量普遍较低,基本集中在2%以下,只有一家样品的SO3含量高达4%,可能与掺入石膏含量较高的膨胀剂相关;低温型样品的SO3含量最低为2.84%,最高达6.04%,显著高于常温型样品,可能与低温型样品普遍使用硫铝酸盐水泥相关,由于试验数据较离散,此次修订未引入SO3含量指标。

2.5   低温型套筒灌浆料竖向膨胀率补充测试

试验共搜集了四家低温型套筒灌浆料产品,试验环境温度为-5 ℃,经统计3 h竖向膨胀率最大值为0.025%,竖向膨胀率24 h与3 h差值最大值为0.413%,最终确定低温型套筒灌浆料竖向膨胀率指标与常温型套筒灌浆料相同。

2.6   低温型套筒灌浆料在(-5±2)℃、(8±2)℃环境下性能指标测试

本试验目的是测试低温型套筒灌浆料在(-5±2)℃、(8±2)℃环境下的流动度指标值以及强度指标值,规范低温型套筒灌浆料实际施工环境温度使用范围,为标准制订提供技术依据。

试验总计进行四家低温型套筒灌浆料的试验,试验数据见表4。通过以上试验结果可总结得到以下问题:①厂家1的低温灌浆料在-5 ℃环境条件下,水温为 2℃时,-3d强度不能满足60 MPa要求;②厂家2的低温灌浆料在-4.3 ℃环境条件下,水温为0.2 ℃时,-3 d强度不能满足 60 MPa 要求;③厂家4的低温灌浆料在-8~12 ℃环境条件下,水温为10.1 ℃时,30 min流动度不能满足标准要求。由此可知,各家低温灌浆料对水温的要求不尽相同,在8 ℃时存在流动度差的安全隐患,因此,标准并未对低温灌浆料拌和用水做规定,满足厂家要求即可,增加了环境温度为8 ℃时对流动度的指标要求。

3   结论

通过大量的试验研究修订了 JG/T 408—2013标准中灌浆料的性能指标,增加了低温型套筒灌浆料的性能要求及试验要求等,拓宽了灌浆料的应用范围。标准修订实施后,能为钢筋连接用套筒灌浆料提供从生产、试验、检验、运输、贮存等全过程控制的产品技术要求,为装配式混凝土结构在不同环境温度下灌浆施工、不同性能要求的钢筋套筒及接头提供品质优良、施工工艺适应性良好的灌浆料配套产品,保证钢筋套管灌浆连接质量,提升装配式混凝土结构性能和施工效率,促进装配式建筑发展,具有良好的经济社会效益。

来源:《混凝土与水泥制品》2019年第十一期

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