养护条件及MgO膨胀剂对套筒灌浆料性能的影响研究.docx
钢筋套筒连接技术是预制装配式混凝土构件的主要连接方法,套筒灌浆料作为钢筋套筒连接 构件的主要材料，直接决定钢筋套筒灌浆连接构件的整体力学性能。套筒灌浆连接构件的 力学性能理论上主要由套筒内硬化浆体的强度和体积微膨胀控制【2一引。事实上，套筒灌浆料 水化硬化后内部相对湿度较小，内部干燥程度随养护龄期的延长而增大口】。套筒灌浆料一般 水胶比较低，低水胶比套筒灌浆料的自生体积收缩更为明显。添加一定掺量的MgO膨胀 剂能在较长时间内补偿体积收缩。在实际工程中套筒内的实际情况不能等同于标准养护条 件，而是接近密封自干燥条件。本文研究了三种不同养护方式以及不同MgO膨胀剂掺量对 套筒灌浆料力学性能与自生体积变形的影响，结合压汞法研究了套筒灌浆料的孔结构特征， 为套筒灌浆料连接构件的设计和工程应用提供参考。1、试验部分1.1 原材料水泥：p142.5硅酸盐水泥。膨胀剂：江苏苏博特新材料股份有限公司生产的M 型（中速型）MgO膨胀剂，其活性反应时间114 s矿渣粉（GGBS）:密度2800 kg/m, 比表面积499 m2kg。硅灰（SF）及白色粉末,平均粒径0.1 m ,比表面积18500 m7kgo 塑性膨胀剂：表观密度400 kgm减水剂：山东华迪建筑科技有限公司生产的PC701型 高效聚竣酸减水剂，减水率25%。拌合水：饮用自来水。砂：ISO标准砂。1.2 试验方法套筒灌浆料的配合比见表1 ,水胶比为0.22 ,将MgO采用内掺法取代矿渣， 套筒灌浆料的流动度、竖向膨胀率和抗压强度测定参照JG/T 4082019钢筋连接用套筒 灌浆料。MgO的掺入会影响灌浆料的工作性能，因此通过调节减水剂的用量将灌浆料初 始流动度控制在320 340 mm ,各个配比的流动度及竖向膨胀率见表2o表1套筒灌浆料的配介比kgm3编号水泥砂硅灰矿渣粉MgO减水剂塑性膨胀剂GMO897127992124O5.50.3GM 389712799293315.50.3GM 689712799262625.50.3GM 989712799231935.50.3GM 12897127992O1245.50.3表2作筒灌浆料的流动度和竖向膨胀率编节流动度mm竖向膨胀率/%初始30min3h24hGMO3503280.0340.147GM 33453200.0350.154GM 63403110.0380.161GM 93343010.0450.170GM 123302900.0500.179采用接触式混凝土收缩试验装置（德国施莱宾格公司生产的S0033型，长IOOo mm ,截 面积100 mm×60 mm ）进行套筒灌浆的自生体积收缩试3佥,用于测量硬化阶段套筒灌浆 料的收缩值。每组配比成型三组试件，分别放置于标准养护、干燥养护和自干燥养护的养护 条件下,并在灌注成型1 d后进行自由变形数据采集。标准养护是在恒温恒湿养护箱内进行, 养护温度（20±1） ,湿度大于90% ;干燥养护是表面紧密缠绕保鲜膜后置于温度（20±1 ） ,湿度60%的环境中进行；自干燥养护是表面不做任何处理，放置于温度（20±1 ）, 湿度60%的环境中进行。采用压汞测孔法（MIP ）对三种养护条件下各个套筒灌浆料的28 d孔结构进行测试分析，所用仪器为Autopore 9220型压汞仪。2、试验结果及分析2.1 养护条件对套筒灌浆料抗压强度的影响表3为套筒灌浆料在三种养护条件下1、3d和28 d的抗压强度。由结果可以看出，随着养护龄期的增加，抗压强度均增大；三种养护条 件下，标准养护条件下套筒灌浆料的抗压强度更高。表3不同毋护条件I；食筒谶浆闫的抗氏塌度MPa编号标准养护干嵋养护自干燥养护1d3d28d1d3d28d1d3d28dGMO39.2±0.470.8 ±0.99.9±1.337.2 ±0.564.1 ±0.35.2±1.538.3 ±2.76.8±2.190.2±0.9GM 33.8±0.966.2=1.395.2±0.836.5±1.062.8±1.483.3 ±3.237.6±0.866.4±6.888.0 ±1.5GM 637.1 ±3.167.9 ±0.192.4t1,235.7±1.161.7±0.179.1 ±1.036.±0.365.2±0.585.3 ±2.0GM 937.6*0.466.4*0.589.2 ±1.035.4±0.360.5±0.977.6±2.136.3±0.863.7±0.483.2*0.7GM 1236.3±0.765.2±0.486.6±3.534.6±5.159.4±1.775.3±0.435.4 ±1.362.0 ±0.681.3±4.3标准养护条件下，所有试验组28 d抗压强度均满足85 MPa的标准要求;干燥养护条件下,套筒灌浆料28 d抗压强度不能满足标准要求；自干燥养护条件下,GM0, GM3和GM6 试验组28 d抗压强度能够满足标准要求，而GM9和GM12试验组的28 d抗压强度不满 足。2.2 MgO膨胀剂对套筒灌浆料抗压强度的影响图1为三种养护条件下套筒灌浆料28 d抗压强度随MgO膨胀剂掺量的变化。100024681012Mgo掺量/%图1不同养护条件下套筒灌浆料28d抗压强度随MgO膨胀剂掺量的变化5 0 5 0 59 9 8 8 7BdlIDffis5I4p8e由图1可知，套筒灌浆料的抗压强度均随MgO掺量的增加而降低。标准养护条件下，随着 MgO掺量的增加，套筒灌浆料的抗压强度从98 MPa降低到86 MPa ;干燥养护条件下, 随着MgO掺量的增加，套筒灌浆料的抗压强度从85 MPa降低到75 MPa ;自干燥养护条 件下,随着MgO掺量的增加，套筒灌浆料的抗压强度从90 MPa降低至I81 MPao套筒灌 浆料28 d抗压强度值的大小顺序为：标准养护 > 自干燥养护 > 干燥养护。2.3 不同养护条件下套筒灌浆料的自生体积变形MgO膨胀性能的发挥与养护环境中的水含量有关系，图2为不同养护条件下套筒灌浆料的自生体积变形率。龄期/d 510152025300干燥养护12340056700 _ 一 _ 一 _ _ _ 9OLX、*凌制琳投州皿图2不同养护条件下套筒灌浆料的自生体积变形由图2可知，在标准养护条件下,套筒灌浆料表现出膨胀性能，累积膨胀量随养护龄期的 延长而增大；随着MgO掺量的增加，套筒灌浆料自由膨胀量规律性递增，Mgo掺量为 12%时的膨胀量最大，3%时的膨胀量最小。在干燥养护条件下,套筒灌浆料出现体积收缩 现象,且累积收缩值随养护龄期的延长而增大。随着MgO掺量的增加，套筒灌浆料的收缩 率呈规律性下降趋势，但始终为收缩。在自干燥养护条件下，套筒灌浆料同样呈现为收缩现 象,且累积收缩值随养护龄期的延长而增大。MgO掺量3%时的收缩值呈增大的趋势，随 着MgO掺量的增加，收缩值增大的趋势逐渐减弱，当MgO掺量为9%时，收缩值开始减 小。在套筒灌浆料中既发生自收缩现象，又有MgO的补偿收缩效应，这两个因素的同时进 行使套筒灌浆料呈现耦合变形发展规律。在自干燥养护过程中，套筒灌浆料在前8 d的收缩 值快速增大，8 d后开始减小。因此，MgO膨胀性能的发挥在前8 d并不明显。随着MgO 掺量的增加和养护龄期的延长,收缩补偿效应增强，累积自由变形值逐渐趋于0。2.4 不同养护条件下套筒灌浆料的微观孔结构图3为不同养护条件下套筒灌浆料28d的累 计孔隙率。自干燥养沪GMOo, 1" o4 s o 孔径Znm图3套筒灌浆料28 d累积孔隙率10,1(F10,104 10ft 10"孔径m标准养护-*-GMO10,10f10'10*105106孔径Znm12108 6 4 2 %*ft出由图3可知在三种养护条件下随着MgO掺量的增加套筒灌浆料的总孔隙率不断增大，燥养护条件下的总孑膜率最大。随着MgO掺量的增加，在标准养护条件下浆体总孔隙率从3%增大侄6% ,在干燥养护条件下浆体总孔隙率从7.5%增大到10% ,在自干燥养护条件下浆体总孔隙率从4%增大到8%0图4为不同养护条件下套筒灌浆料28d的微分孔隙率。0.35:0.30c 0.25标准养护-GM0-GM3 1 * GM 6-GM 9一GM 1220151005 0.0.0.0.干干界!353025201510058 O.O.O.GQO.O.。EU%¼箧 K 6融10,1021031 0416 1010'102103104108 1010,10210310«10s 10孔径Znm孔径nm孔径Znm图4套筒灌浆料28 d微分孔隙率由图4可知，在三种养护条件下，随着MgO掺量的增加，套筒灌浆料的累计孔隙率积分曲线右移，微分曲线的峰值也逐渐右移，即最可几孑L逐渐增大，且各个掺量下的最可几孑LS集中在20 30 nm之间。MgO的引入会增大套筒灌浆料的总孔隙率,尤其是在10 IOO nm区间的孔隙率。MgO掺量增加会增大浆体内部的孔隙，使得套筒灌浆料内部结构变得 疏松,这在宏观上则表现为试件抗压强度的逐渐卜制氐，并补偿套筒灌浆料体积收缩。结论(1)不同养护条件对套筒灌浆料的性能有明显影响。在标准养护条件下，套筒灌浆料的抗压强度最高，掺加Mgo膨胀剂后套筒灌浆料表现为体积膨胀；在干燥养护和自干燥养护条件下，套筒灌浆料虽然表现为体积收缩，但收缩值增大的趋势逐渐减弱并趋于稳定。(2 )MgO膨胀剂可以有效未M尝收缩，但掺量高会降低套筒灌浆料的抗压强度；MgO膨胀剂膨胀性能的发挥与养护环境中的水含量有一定关系；Mge)膨胀剂掺量在6%以内时，对强度 影响较小，掺量为12%时仍不能完全未M尝自干燥收缩，且对强度影响很大。(3 ) MgO膨
