前言

目前，传统高强无收缩钢筋连接用套筒灌浆料专用于产业化装配式住宅建筑预制构件的连接，也可用于大型设备基础的二次灌浆、钢结构柱脚的灌浆。针对于预制构件中的钢筋连接，通常都是采用灌浆套筒连接工艺，而灌浆料作为灌浆套筒连接工艺中的粘结剂，是预制构件之间粘结连接部位连接质量好坏和可靠与否的关键所在，解决灌浆料的性能问题已然成为解决预制构件推广使用的重中之重。预制构件因其施工便利，质量稳定可靠，目前国内外都在积极探索其性能的改进并逐渐在推广使用，但预制构件连接的可靠性一直是影响预制结构质量的关键因素，怎样连接两个预制构件之间的钢筋，使之如同一体，成为了预制构件技术和产品推广的难点与重点。由于预制构件中的钢筋已经固定在混凝土中，无法像常规钢筋那样自由转动，因此无法采用常用的连接器旋接方式加以连接。同类进口产品价格高昂，市场上同类产品普遍存在新拌浆体流动性差、用水量带宽偏小、强度不足、无早期塑性膨胀等问题。

针对于传统配方中存在的众多缺陷，设立此项目，开发相应的新型套筒灌浆料。

原材料及实验方法

2.1原材料

（1）水泥：“KY”牌42.5R低碱快硬硫铝酸盐水泥，“MF”牌42.5R级普通硅酸盐水泥，其性能指标见表1、2；

（2）细集料：S，其性能指标见表3；

（3）掺合料：FAⅡ、KS、GH、ZG、WZ，性能指标见表4；

2.2试验方法

根据《JG/T 408-2013 钢筋连接用套筒灌浆料》技术要求，见表5：

结果与分析

3.1 配方探索

CN103265253A公开了一种装配式建筑施工用高性能灌浆料，该灌浆料存在以下几点不足：1、以硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，硫铝酸盐水泥早期强度发展快，但后期强度倒缩问题不容忽视；2、该材料的泵送时泌水情况未有相关说明。

CN103910511A公开了一种全程无收缩超高强钢筋套筒连接用灌浆材料，CN103922660A公开了一种钢筋套筒连接用无收缩超高强灌浆材料，以上两种灌浆料都存在以下几点不足：1、石英砂含量高，且粒径未说明，在压力泵送条件下，骨料粒径较大且流动度≥300mm的灌浆料易出现分层、泌水等现象，不符合JG/T 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》中细骨料最大粒径不宜超过 2.36mm的规定；2、所述水泥为硅酸盐水泥，且在外加剂中无任何早强、促凝组份说明，其公开的配方不具备达到其所公开的 1d强度≥55MPa的效果；3、所述的早期膨胀剂为硫铝酸盐类膨胀剂，该类膨胀剂以钙矾石为膨胀源，主要发生在中后期，不具备早期塑性膨胀的效果，且膨胀率一般不超过0.1%；4、消泡剂为聚醚改性硅消泡剂或二甲基硅油消泡剂，其所述的二甲基硅油消泡剂为液态，聚醚改性硅消泡剂性状未说明，不知是固体还是液体，如为液体，则该配方在工程应用中会带来不便；5、其制作方法还是传统方法，将所有材料按重量比混合，采用胶砂搅拌机进行搅拌，施工不便。

在张友海、薛英斌等人文献的描述中，得知对套筒灌浆料的强度有帮助的物料有：重钙、微珠、硅粉等，在一般钢筋套筒灌浆料干粉里：干粉重量份为（1950±100）。在已知基础配方的前提条件下，进行配方探索，详情可见表6、7：

通过尝试，发现配方研制过程中不足：

1、前期实验中，30min后经时损失流动度无法满足≥260mm，1d强度能满足≥35MPa，但3d、28d的后期强度无增长或不增长；

2、当水胶比＜0.23时，拌合灌浆料过于粘稠，初始流动度无法大于300mm，通过提高减水剂掺量，初始流动度都无法大于300mm，且1d强度比水胶比0.23低。

进行数据分析探讨，发现难点在于：

① 早强剂TSL的添加量比例问题：一、水泥早强水化热高、快硬水泥硬化过快，使得30min经时损失无法满足要求，例如G128：（TSL+JSG）=1.00重量份（≤0.80重量份），二、导致后期强度增长不明显甚至3d出现强度倒缩现象，例如G132：1d=50MPa，3d=45MPa；G136：1d=69MPa，3d=47MPa。

② 膨胀率：前期添加AEA膨胀剂的用量过多，容易导致试块内部结构裂缝过多、后期强度偏低。

3、WZ与ZG的单价都较高，不利于成本最佳。

4、前期保坍剂价格过高，需寻找价格较低的粉剂保坍剂或替代品。

继而通过筛选各类助剂，攻克发现中的各项难点，见表8、9：

1、寻找到新减水剂K409，减水率≥30%（前者≥25%），且价格更低；同时选用H16作为缓凝剂（不再筛选保坍剂），不仅价格更低，同时又能达到保坍作用：使水化热反应减缓，无论在30min、1h还是2h以内的损失都可以满足要求，在此基础上，配方实现降低水胶比至0.19，满足初始流动性≥300mm、30min损失后≥260mm，但如果H16掺量过多，则导致前期凝结时间跟强度增长过慢，如G127：1d强度仅仅16.8MPa。

2、针对配方纯快硬水泥的组分，尝试掺入2-4%的普硅水泥来取代快硬水泥的总量，通过降低纯快硬水泥前期所产生的高水化热，来暂缓早期强度的激发，早期强度无需过高，以提高其后期强度；普硅掺量≥5%，反而加速浆体硬化，损失过快，例如G117、G121、G122；

3、早强剂：TSL+JSG。只用TSL，只针对“KY”水泥，在搭配普硅，需JSG激发强度，在满足1d强度≥35MPa的前提下，逐步降低两者用量，最终不影响后期强度发展。

4、膨胀剂：增加AC，补偿浆体在3h~24h的前期收缩，增强早期抗折，再通过AEA补偿后期收缩。

5、掺合料：FAⅡ与KS的组合，取代了WZ与ZG的组合，成本降低较多。

3.2 确定配方

由上表可见，新拌浆体高流态（初始流动度330mm以上，30min后流动度280mm以上）；复合膨胀补偿（塑性膨胀剂可以很好地补偿早期收缩，中后期膨胀剂很好地补偿浆体硬化后产生的收缩），强度高，简单实用。并锁定编号G142-1，配方名称定为Point-JGM（Ⅲ）。

配料顺序为：先改性剂，其次减水剂及膨胀剂等小料，最后胶凝材料加骨料，搅拌1min后按一定的水灰比例加水即可使用。

3.3 送检

以试块编号为G142-1的配比为送检配方，并完成型式检验。

结论

根据试验，钢筋连接用套筒灌浆料干粉与水的比例变动不大，一般钢筋连接用套筒灌浆料干粉与水的比重以重量份数计算得：干粉（1950±50）份：用水（210±10）份。

部分助剂控制值推荐如下：

1、改性剂中早强剂的添加量需要严格控制：TSL+JSG≤0.80重量份。追求前期强度而增加早强剂的用量，导致后期强度无增长，甚至出现3d、28d强度倒缩现象，如G132，且掺量多，易造成裂缝、水化热过高表面开裂；掺量少，施工时间过长，不仅影响施工进度，且导致前期强度增长过慢，锚固性受影响。适当掺量，能有效缩短硬化时间，在保证前期强度达标的情况下又不造成后期强度的倒缩或无增长。

2、改性剂中缓凝剂H16的添加量需要严格控制。一、量多，导致1d强度无明显增长、3d强度过低，如G136的强度数据；二、量少，造成30min损失过快，水化热高易裂缝。通过实验数据对比，适当添加量为：2.50重量份≤H16≤3.50重量份，既能保证30min损失，又能够在粉料加水2h之后再硬化。不影响损失又能保证前期强度，为最佳缓凝剂H16的掺量。

3、膨胀剂中：20重量份≤AEA+AC≤35重量份。拟补前期与后期的干缩，增强灌的抗折、减少内部裂缝，对强度有益，且保证浆体固话后与钢筋套筒之间不会出现尺寸偏差。

4、由于使用H16，使快硬水泥的水化热反应得到减缓，从而实现降低水胶比至0.19的突破，且满足初始流动性≥300mm、30min损失后≥260mm，强度得到大幅度提升，但是过低的水胶比不仅让灌浆料在测试时过于粘稠、流速慢，不利于施工，且配方中减水剂掺量也提高不少、增加成本，不利于配方最优化的目的，所以建议满足JG/T408中强度要求即可，无需一味压低水胶比。