一种负温钢筋套筒灌浆料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种负温钢筋套筒灌浆料，包括硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、骨料、改性纤维Ⅰ、改性纤维Ⅱ、功能成分；改性纤维Ⅰ是将聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维硅酸铝纤维至少一种表面接枝改性制得；改性纤维Ⅱ是将钢纤维、玄武岩纤维、硅酸铝纤维至少一种表面先包裹氧化铁，再在氧化铁外包裹生物可降解的高分子聚合物制得；高分子聚合物为聚原酸酯和/或聚丙交酯‑乙交酯。上述钢筋套筒灌浆料制备时，将两种水泥、功能成分混匀，将骨料、改性纤维Ⅰ、Ⅱ混匀；最后全部混匀得成品。改性纤维Ⅰ、Ⅱ能有效提高灌浆料各原料直接粘结性，提高灌浆料抗压强度；为灌浆料提供二次膨胀源，提高抗裂性；缠绕在钢筋周围，提高套筒灌浆后钢筋的抗拉拔性能。

【技术实现步骤摘要】
一种负温钢筋套筒灌浆料及其制备方法
本专利技术涉及水泥基建筑材料
，具体涉及一种负温钢筋套筒灌浆料及其制备方法。
技术介绍
钢筋套筒灌浆料是一种钢筋套筒粘结材料，套筒灌浆施工一般在5℃以上的环境下进行，国内相关行业标准规范也规定，灌浆施工时环境温度不宜低于5℃。当钢筋连接部位的养护温度低于5℃时，应采取加热保温措施。但在实际施工过程中，受地域、气温及工期进度的影响，套筒灌浆料某些时候需要在5℃以下，甚至气温零下的环境中使用，这就对套筒灌浆料对低温、负温的敏感性提出了需求。现有技术中，专利号为201810230700.8的专利技术专利“一种低温环境钢筋连接用灌浆料及其制备方法和应用”中提供的在低温环境中使用到的钢筋连接用灌浆料，其需要控制拌和水温度在10℃；力学性能检测时的最低温度为-5℃，当环境温度处于更低的-10℃时，力学性能则难以达到要求；灌浆料在硬化、成型初期水化过快，导致养护后期灌浆料收缩时缺少二次膨胀源，容易导致开裂，影响性能；使用这种灌浆料在套筒中浇筑连接钢筋并养护结束后，在进行接头处拉拔试验时，钢筋容易拔出。
技术实现思路
为了保证钢筋套筒灌浆料在-10℃下依然便于施工，经养护后具有良好的力学性能，同时又具有良好的抗拉拔性能，本专利技术提供了一种负温钢筋套筒灌浆料，具体通过以下技术实现。一种负温钢筋套筒灌浆料，按重量百分比计，包括硅酸盐水泥12～29％、硫铝酸盐水泥14～35％、骨料33～45％、改性纤维Ⅰ5～8％、改性纤维Ⅱ5～8％、功能成分2～4％；所述骨料为河砂、石英砂、机制砂中至少一种；所述功能成分包括早期膨胀剂、减水剂、早强剂、消泡剂、保水剂；所述改性纤维Ⅰ是将聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维、硅酸铝纤维中至少一种，表面经3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷接枝改性制得；所述改性纤维Ⅱ是将钢纤维、玄武岩纤维、硅酸铝纤维中至少一种，表面经化学反应包裹氧化铁外壳，然后在氧化铁外壳表面包裹生物可降解的高分子聚合物制得；所述高分子聚合物为聚原酸酯、聚丙交酯-乙交酯中至少一种。上述钢筋套筒灌浆料中，经过3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷接枝改性的改性纤维Ⅰ，能够有效提高改性纤维Ⅰ与硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、骨料的接合性能，提高灌浆料的抗压强度；改性纤维Ⅱ最外层的高分子聚合物在套筒灌浆料硬化/成型/养护过程中不断被降解，使内部的氧化铁层逐渐露出，在碱性液体作用下生成氢氧化铁，从而为套筒灌浆料提供二次膨胀源，避免了灌浆料在套筒内开裂；改性纤维Ⅰ、Ⅱ还能够附着缠绕在钢筋周围，提高套筒灌浆料与套筒内钢筋之间的粘结强度，提高了套筒灌浆后钢筋的抗拉拔性能。优选地，按重量百分比计，包括硅酸盐水泥20％、硫铝酸盐水泥24％、骨料40％、改性纤维Ⅰ6.5％、改性纤维Ⅱ6.5％、功能成分3％。更优选地，所述改性纤维Ⅰ的制备方法为：A1、称取第一份聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维或硅酸铝纤维，以及3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、偶氮二异丁腈，且三者的重量比为15:1:1；将3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷全部配制成浓度为6g/L的乙醇溶液；A2、将聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维或硅酸铝纤维加至3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的乙醇溶液中，搅拌1～3h；然后加入偶氮二异丁腈，再搅拌2～4h，静置3～6h，取沉淀物在60℃的烘箱中干燥，得到改性纤维Ⅰ。更优选地，所述改性纤维Ⅱ的制备方法为：B1、称取第二份钢纤维、玄武岩纤维或硅酸铝纤维，以及高分子聚合物、六偏磷酸钠、硅酸钠、氯化铁，且五者的重量比为18:3:1:1:3；将六偏磷酸钠、硅酸钠分别配制成质量分数为5％、5％的乙醇溶液，将氯化铁配制成质量分数为12％的水溶液，将高分子聚合物配制成浓度为10g/L的无水二氯甲烷溶液；B2、将钢纤维、玄武岩纤维或硅酸铝纤维加至六偏磷酸钠、硅酸钠的乙醇溶液中搅匀；然后加入氯化铁的水溶液，加热至沸腾，反应2～3h；最后洗涤、中和、干燥，放入马福炉中焙烧；B3、将步骤B2的产物加至高分子聚合物的无水二氯甲烷溶液中，搅匀，再在60℃下真空除去二氯甲烷溶剂，得到改性纤维Ⅱ。上述改性纤维Ⅱ的制备方法中，氯化铁经化学反应生成氢氧化铁，随后在马福炉煅烧时，氢氧化铁高温分解生成氧化铁，由于马福炉温度较高，因此只能选用耐高温的钢纤维、玄武岩纤维或硅酸铝纤维作为改性纤维Ⅱ的主要原料。而改性纤维Ⅰ则可以选用聚丙烯纤维、玻璃纤维等不耐高温的有机分子聚合物纤维。进一步优选地，步骤B2中，放入马福炉中焙烧的方式为：先在1～3h内升温到550～740℃，保温1～3h；最后在氮气保护下在2～4h内逐渐降到室温。进一步优选地，步骤B2中，放入马福炉中焙烧的方式为：先在2h内升温到660℃，保温2h；最后在氮气保护下在3.5h内逐渐降到室温。优选地，所述改性纤维Ⅰ、改性纤维Ⅱ的长度均为L，所用钢筋的横截面周长为C，L与C的比例为1:1～3。本专利技术还提供了上述负温钢筋套筒灌浆料的制备方法，首先，称取硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、骨料、改性纤维Ⅰ、改性纤维Ⅱ、功能成分；然后，将硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、功能成分混匀得混合料Ⅰ，将骨料、改性纤维Ⅰ、改性纤维Ⅱ混匀得混合料Ⅱ；最后，将混合料Ⅰ、混合料Ⅱ混匀，得套筒灌浆料成品。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：1、经过3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷接枝改性的改性纤维Ⅰ，能够有效提高改性纤维Ⅰ与硅酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、骨料的接合性能，提高灌浆料的抗压强度；2、改性纤维Ⅱ能够为套筒灌浆料提供二次膨胀源，避免灌浆料在套筒内开裂，提高抗裂性；3、通过选用合适长度的改性纤维Ⅰ、Ⅱ，能够附着缠绕在钢筋周围，提高套筒灌浆料各组分与套筒内钢筋之间的粘结强度，提高了套筒灌浆后钢筋的抗拉拔性能。具体实施方式下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下实施例、比较例制备的负温钢筋套筒灌浆料中：所用硅酸盐水泥的水泥强度等级为52.5，硫铝酸盐水泥的水泥强度等级为42.5；骨料为河砂，粒径不超过1.8mm；高分子聚合物选用聚丙交酯-乙交酯；功能成分中，早期膨胀组分为碱式碳酸锌，减水剂为聚羧酸高效减水剂，早强剂为氢氧化锂，消泡剂为聚醚改性有机硅消泡剂，保水剂为生物多糖胶，且碱式碳酸锌、聚羧酸高效减水剂、氢氧化锂、聚醚改性有机硅消泡剂、生物多糖胶的重量相同；选取玄武岩纤维作为改性纤维Ⅰ、Ⅱ的主要原料，改性纤维Ⅰ、Ⅱ的长度为所选用钢筋的横截面周长的1/2。改性纤维Ⅰ的制备方法为：A1、称取第一份玄武岩纤维，以及3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、偶氮二异丁腈，且三者的重量比为15:1:1；将3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷全部配制成浓度为6g/L的乙醇溶液；A2、将玄武岩纤维加至3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的乙醇溶液中，搅拌2h；然后加入偶氮二异丁腈，再搅拌3h，静置5h，取沉淀物在60℃的烘箱中干燥，得到改性纤维Ⅰ。改性纤维Ⅱ的制备方法为：B1、称取第二份玄武岩纤维，以及聚丙交酯-乙交酯、六偏磷酸钠、硅酸钠、氯化铁，且五者的重量比为18:3:1:1:3；将六偏磷酸钠、硅酸钠分别配制成质量分数为5％、5％的乙醇溶液，将氯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负温钢筋套筒灌浆料，其特征在于，按重量百分比计，包括硅酸盐水泥12～29％、硫铝酸盐水泥14～35％、骨料33～45％、改性纤维Ⅰ5～8％、改性纤维Ⅱ5～8％、功能成分2～4％；所述骨料为河砂、石英砂、机制砂中至少一种；所述功能成分包括早期膨胀剂、减水剂、早强剂、消泡剂、保水剂；所述改性纤维Ⅰ是将聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维硅酸铝纤维中至少一种，表面经3‑氨丙基甲基二乙氧基硅烷接枝改性制得；所述改性纤维Ⅱ是将钢纤维、玄武岩纤维、硅酸铝纤维中至少一种，表面经化学反应包裹氧化铁外壳，然后在氧化铁外壳表面包裹生物可降解的高分子聚合物制得；所述高分子聚合物为聚原酸酯、聚丙交酯‑乙交酯中至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种负温钢筋套筒灌浆料，其特征在于，按重量百分比计，包括硅酸盐水泥12～29％、硫铝酸盐水泥14～35％、骨料33～45％、改性纤维Ⅰ5～8％、改性纤维Ⅱ5～8％、功能成分2～4％；所述骨料为河砂、石英砂、机制砂中至少一种；所述功能成分包括早期膨胀剂、减水剂、早强剂、消泡剂、保水剂；所述改性纤维Ⅰ是将聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维硅酸铝纤维中至少一种，表面经3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷接枝改性制得；所述改性纤维Ⅱ是将钢纤维、玄武岩纤维、硅酸铝纤维中至少一种，表面经化学反应包裹氧化铁外壳，然后在氧化铁外壳表面包裹生物可降解的高分子聚合物制得；所述高分子聚合物为聚原酸酯、聚丙交酯-乙交酯中至少一种。2.根据权利要求1所述的负温钢筋套筒灌浆料，其特征在于，按重量百分比计，包括硅酸盐水泥20％、硫铝酸盐水泥24％、骨料40％、改性纤维Ⅰ6.5％、改性纤维Ⅱ6.5％、功能成分3％。3.根据权利要求1或2所述的负温钢筋套筒灌浆料，其特征在于，所述改性纤维Ⅰ的制备方法为：A1、称取第一份聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维或硅酸铝纤维，以及3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、偶氮二异丁腈，且三者的重量比为15:1:1；将3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷全部配制成浓度为6g/L的乙醇溶液；A2、将聚丙烯纤维、钢纤维、玄武岩纤维或硅酸铝纤维加至3-氨丙基甲基二乙氧基硅烷的乙醇溶液中，搅拌1～3h；然后加入偶氮二异丁腈，再搅拌2～4h，静置3～6h，取沉淀物在60℃的烘箱中干燥，得到改性纤维Ⅰ。4.根据权利要求1或2所述的负温钢筋套筒灌浆料，其特征在于，所述改性纤维Ⅱ的制备方法为：B1、称取第...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫小虎，李家正，周世华，董芸，李明霞，林育强，石妍，陈霞，李响，杨梦卉，张建峰，吕兴栋，
申请(专利权)人：长江水利委员会长江科学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42