硫鋁酸鹽水泥基鋼筋套筒灌漿料力學性能試驗研究

范 飛，王英子，李佳興

（中冶建筑研究總院有限公司，北京100088）

0 引言

套筒灌漿連接技術是目前裝配式混凝土結構構件連接的最常用、最有效方式，因此，高性能灌漿料是保證構件及結構整體穩定性的關鍵所在[1-3]，因其具有無收縮、強度高、自密實、施工方便等特點，也廣泛應用于設備基礎的二次灌漿、地腳螺栓錨固、混凝土修補加固等方面。以水泥為主要膠凝材料的水泥基灌漿料，主要是通過加入細骨料、高性能外加劑等，發揮相應材料的高流動、高強、微膨脹等性能，是多種現代混凝土技術形成的新型復合材料，具有無收縮、微膨脹、快硬、高早強等優點和良好的流動性能[4]。目前，工程中所使用的灌漿料越來越多，多采用水泥基材料進行配制，配制水泥基灌漿料常采用的普通硅酸鹽水泥（OPC）體系、普通硅酸鹽及鋁酸鹽水泥復合體系、普通硅酸鹽及硫鋁酸鹽水泥（SAC）復合體系等[5-7]，由于復合體系自身的早強性、高工作性，相關應用越來越得到重視。本文結合已有研究[8-11]，通過試驗方法，對普通硅酸鹽及硫鋁酸鹽水泥復合灌漿料主要力學性能進行分析，為相關企業的材料選用提供一定的參考。

1 試驗

1.1 試驗材料

試驗所用普通硅酸鹽水泥為陜西某水泥廠生產的P.O 42.5級，硫鋁酸鹽水泥為市售52.5級低堿度硫鋁酸鹽水泥，減水劑為聚羧酸高效減水劑，減水率大于等于25%，連續級配石英砂，細度模數2.3，水為普通自來水，水膠比0.3，膠砂比1:1，OPC及SAC性能指標見表1、表2。

1.2 試驗方法

流動度試驗：流動度試驗方法按鋼筋連接用套筒灌漿料（JG/T 408—2019）進行，所用模具為截錐圓模，基本規格為下口內徑100mm±0.5mm，上口內徑70mm±0.5mm，高60mm±0.5mm，玻璃板尺寸為50mm×50mm，采用鋼直尺測量，精度為1mm，測其初始及30min流動度。

表1 OPC性能指標

表2 SAC性能指標

抗壓強度試驗：灌漿料抗壓強度試驗按《水泥膠砂強度檢測方法（GB/T 17671—1999）》中有關規定執行，抗壓強度試驗的試件尺寸為40mm×40mm×160mm棱柱體，將漿體灌入試模，在6min內完成攪拌和成型，在室溫為20℃條件下養護3~4h后拆模，之后放入標準養護室養護，測量1d、3d、28d抗壓強度值。

2 試驗過程與分析

2.1 OPC及SAC復合體系性能試驗

取膠砂總質量為1800g，膠砂比1:1，聚羧酸減水劑為膠凝材料的0.5%，OPC及SAC以20%的比例增加，改變其二者之間的復合比例，測其復合體系的1d、3d、28d強度，得到OPC及SAC的最優配合比，配合比例見表3，抗壓強度結果見圖1。

圖1 反應了隨著SAC摻量的增加灌漿料抗壓強度的變化，可以看出，隨著SAC摻量的增加，復合體系的強度持續提高，前期強度主要是由SAC提供。根據《鋼筋連接用套筒灌漿料（JG/T408—2013）》的要求，當SAC的摻量大于等于60%時，復合體系的1d抗壓強度滿足標準要求（標準要求1d抗壓強度大于等于35MPa），但3d及28d強度均不滿足標準要求（標準要求3d抗壓強度大于等于60MPa，28d抗壓強度大于等于85MPa），說明此復合體系配制灌漿料后期強度不滿足要求，需調整該膠凝體系配合比來調整其性能。但從最優性來看，80%SAC+20%OPC為最優配合比。

表3 OPC及SAC復合比例

圖1 OPC及SAC復合體系抗壓強度

2.2 粉煤灰對復合體系性能影響試驗

為了提高OPC及SAC復合體系的力學強度，選擇80%SAC+20%OPC為最優配合比進行下一步試驗，摻加粉煤灰等量取代原復合膠凝體系，取代率分別為5%、15%、25%，試驗粉煤灰對復合體系的性能的影響，流動度及力學強度試驗結果見表4及表5。

表4 粉煤灰摻量對灌漿料流動度的影響

表5 粉煤灰摻量對灌漿料力學強度的影響

從表4可以看出，粉煤灰摻量為5%、15%、25%時，其初始及30min流動度都滿足標準要求，隨著粉煤灰摻量的增加其流動性越來越好，說明粉煤灰提高了該膠凝體系的流動性能，但30min流動度有倒縮的現象。從表5可以看出，摻粉煤灰的灌漿料其1d強度均滿足大于等于35MPa的要求，說明SAC對早期強度貢獻很大，對于3d強度而言，25%的粉煤灰摻量不滿足要求，對于28d強度而言，5%及25%的摻量均不滿足標準要求，綜合表4及表5來看，粉煤灰對該體系的28d強度有一定貢獻，1d及3d強度提高不大。

3 結論

（1）SAC的加入明顯改善了OPC體系的流動性及強度，無須振搗或加壓，灌漿料能夠自流動平。

（2）OPC及SAC復合體系的抗壓強度明顯受到SAC摻量的影響，抗壓強度隨著SAC摻量的增加而提高。該OPC及SAC復合體系的最佳配合比為80%SAC+20%OPC。

（3）粉煤灰的加入改善了該復合體系的流動度及力學強度，粉煤灰主要對其后期強度貢獻度大，其最佳摻量為15%。