超早强掺合料及其制备方法和低温型钢筋连接用套筒灌浆材料技术

本发明专利技术公开一种超早强掺合料，其原料包括非晶质铝酸钙、石膏、激发剂、分散剂和改性剂；改性剂是在5‑35℃下为固体的水溶性醇类，本发明专利技术还提供了掺入该超早强掺合料的低温型钢筋连接用套筒灌浆料，具有良好的流动性和施工性，可大大降低溶液及水泥硬化浆体溶液冰点，为低/负温条件下的浆体持续水化反应提供条件，早期强度发展快，后期强度高，能满足低/负温条件下的施工及应用要求。

【技术实现步骤摘要】
超早强掺合料及其制备方法和低温型钢筋连接用套筒灌浆材料
本专利技术属于钢筋套筒灌浆料领域，特别是低温型钢筋连接用套筒灌浆料。
技术介绍
随着装配式建筑的推广与普及，钢筋套筒连接技术的应用越来越广泛，套筒灌浆料作为带肋钢筋和套筒之间的连接材料，其重要性逐渐突显。传统的套筒灌浆料无法满足低温条件下的施工需求，温度在-5-5℃时，普通灌浆料凝结时间明显延长，甚至发生冻害，无法施工。为满足低温条件施工需求，许多科研单位和企业开展了低温套筒灌浆料的研究。现有技术中，中国专利申请CN107572978A提供了一种在低负温条件下(-10～5℃)的钢筋套筒灌浆料，原料中的促凝剂选用碳酸锂、硫酸锂、氟化锂；早强剂选用亚硝酸钠、硫酸铝、甲酸钙。现有的技术文献《晶质铝酸钙在砂浆中的应用研究》(蔡剑育，新型建筑材料，2015.4，42、43、72)中公开了非晶质铝酸钙BF在砂浆中可替代水泥OPC，并且评价了不同取代量对砂浆凝结时间的影响，即“BF部分取代OPC可以加快砂浆的凝结，且凝结时间随着取代量的增加而缩短，且BF可作为水泥砂浆的促凝剂使用，但不宜单独使用，还公开了非晶质铝酸钙可作为水泥砂浆的早强剂、增强剂和膨胀剂使用，在15-30％内随着取代量增加，砂浆各龄期抗折、抗压强度明显提升，砂浆各龄期收缩率明显降低。然而，上述这几种技术制备的套筒灌浆料，在-5-5℃的较低温度施工环境时的膨胀率控制不理想，流动性、力学性能和施工性还存在一定的上升空间。
技术实现思路
为解决低/负温(-5℃-10℃)条件下的施工需求，解决钢筋连接用套筒灌浆料凝结硬化慢、易发生冻害的问题，本专利技术提供了一种超早强掺合料，并且以超早强掺合料为其中一种原料，制备获得了一种生产工艺简单、易于产业化推广的一种低/负温钢筋连接用套筒灌浆料，具体通过以下技术实现。一种超早强掺合料，包括非晶质铝酸钙80-90wt％、石膏5-15wt％、激发剂3-8wt％、分散剂0.2-0.5wt％、改性剂0.5-1.5％；所述改性剂为在5-35℃下为固体的水溶性醇类。优选地，包括非晶质铝酸钙85wt％、石膏8.5wt％、激发剂5wt％、分散剂0.4wt％、改性剂1.1％。更优选地，所述改性剂为多元醇、聚乙二醇、聚乙烯醇以及C数量为5-18且羟基数量不低于2的多元醇中至少一种。进一步优选地，所述C数量为5-18且羟基数量不低于2的多元醇具体为山梨糖醇、阿拉伯糖醇、1,2-辛二醇、三羟甲基丙烷中至少一种。上述超早强掺合料中，非晶质铝酸钙的主要成分为七铝十二钙12CaO·7Al2O3，除此之外还含有其他杂质。非晶质铝酸钙具有很极高的反应活性，可促进水泥快速凝结硬化，在低/负温环境下快速提高灌浆料的早期强度；激发剂可进一步促进非晶质铝酸钙和水泥等胶凝材料在低/负温条件下的水化反应；二水石膏可适当控制非晶质铝酸钙的反应速率，使灌浆料具有较高的初始流动度和较小的流动度经时损失，确保能正常灌浆施工。上述超早强掺合料具有更大的比表面积和更高的低/负温反应活性，能更好地促进浆体水化；硅烷或铝酸酯类偶联剂作为分散剂可使非晶质铝酸钙和石膏在粉磨过程中更均匀的混合，防止超细粉体间的团聚，使浆体早期水化反应更为平稳可控，与此同时对超细粉体的表面进行有机修饰，提高改性剂与超细粉体的相容性；改性剂经粉体表面改性机附着在超细粉体表面，形成一层水溶性有机缓释膜，可控制超早强掺合料的反应速率，确保灌浆料在灌浆过程中具有良好的流动性和施工性，此外，醇类物质本身具备优良的防冻功效，其溶于水中，可大幅的降低水溶液冰点，为低温下浆体持续水化提供条件。更优选地，所述非晶质铝酸钙相对密度2.85-3.1，比表面积4000-5500cm2/g，非结晶率90％以上；所述石膏为天然石膏、氟石膏、磷石膏中至少一种；所述激发剂由甲酸钙和无机锂盐按重量比1:0.01-0.05复配而成；所述分散剂为硅烷偶联剂和/或铝酸酯偶联剂。本专利技术还提供了上述超早强掺合料的制备方法，包括以下步骤：S1、取非晶质铝酸钙、石膏、激发剂、分散剂搅拌均匀，粉磨20-60min，直至获得粒径小于1μm的超细粉体；S2、将步骤S1制得的超细粉体在50-65℃下加热干燥20-40min，然后再在65-105℃下加热干燥10-20min；S3、将步骤S2中加热干燥所得超细粉体、改性剂于65-105℃下边搅拌边改性反应，搅拌转速为2000-4500r/min。优选地，上述超早强掺合料的制备方法中，步骤S2为：将步骤S1制得的超细粉体在60℃下加热干燥30min，然后再在80℃下加热干燥15min。本专利技术还提供了利用上述超早强掺合料为原料之一制备的低温型钢筋连接用套筒灌浆料，按重量百分比包括上述超早强掺合料5-10wt％，还包括水泥40-50wt％、细骨料38-54wt％、外加剂1.5-3.5％。优选地，按重量百分比包括超早强掺合料7wt％，还包括水泥45wt％、细骨料46wt％、外加剂2％。更优选地，所述外加剂为减水剂、增稠剂、消泡剂、早期膨胀剂和中后期膨胀剂，且质量比为0.28-0.4:0.01-0.02:0.04-0.06:0.02-0.04:1-3。与现有技术相比，本专利技术的有益之处在于：本专利技术提供的灌浆料，通过加入超早强掺合料能够使灌浆料具有良好的流动性和施工性，可大大降低溶液及水泥硬化浆体溶液冰点，为低/负温条件下的浆体持续水化反应提供条件，灌浆料低/负温水化活性更高，水化反应更为平稳可控；整个超早强掺合料和钢筋套筒灌浆料的制备工艺简单，早期强度发展快，后期强度高，能满足低/负温条件下的施工及应用要求。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。以下实施例和对比例中，除非作特殊说明，否则都按照以下原料和制备方法制备超早强掺合料和低温型钢筋连接用套筒灌浆料。超早强掺合料的制备方法为：S1、取非晶质铝酸钙、石膏、激发剂、分散剂搅拌均匀，粉磨30min，直至获得粒径小于1μm的超细粉体；S2、将步骤S1制得的超细粉体在60℃下加热干燥30min，然后再在80℃下加热干燥15min；S3、将步骤S2中加热干燥所得超细粉体、改性剂于80℃下边搅拌边改性反应，搅拌转速为2000-4500r/min。超早强掺合料的原料中，所用的非晶质铝酸钙的相对密度为2.85-3.1左右，比表面积4000-4400cm2/g，非结晶率90％以上；石膏采用天然石膏，分散剂为硅烷偶联剂KH550；改性剂为聚乙二醇4000或阿拉伯糖醇；激发剂由甲酸钙和/或碳酸锂组成，不同的实施例和对比例采用的具体比例不同。低温型钢筋连接用套筒灌浆料的制备方法是：先将各种外加剂搅拌混匀，然后将水泥、细骨料、超早强掺合料加入其中，搅拌均匀制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.超早强掺合料，其特征在于，包括非晶质铝酸钙80-90wt％、石膏5-15wt％、激发剂3-8wt％、分散剂0.2-0.5wt％、改性剂0.5-1.5％；所述改性剂为在5-35℃下为固体的水溶性醇类。/n

【技术特征摘要】
1.超早强掺合料，其特征在于，包括非晶质铝酸钙80-90wt％、石膏5-15wt％、激发剂3-8wt％、分散剂0.2-0.5wt％、改性剂0.5-1.5％；所述改性剂为在5-35℃下为固体的水溶性醇类。


2.根据权利要求1所述的超早强掺合料，其特征在于，包括非晶质铝酸钙85wt％、石膏8.5wt％、激发剂5wt％、分散剂0.4wt％、改性剂1.1％。


3.根据权利要求1或2所述的超早强掺合料，其特征在于，所述改性剂为聚乙二醇、聚乙烯醇以及C数量为5-18且羟基数量不低于2的多元醇中至少一种。


4.根据权利要求3所述的超早强掺合料，其特征在于，所述C数量为5-18且羟基数量不低于2的多元醇为山梨糖醇、阿拉伯糖醇、1,2-辛二醇、三羟甲基丙烷中至少一种。


5.根据权利要求1或2所述的超早强掺合料，其特征在于，所述非晶质铝酸钙相对密度2.85-3.1，比表面积4000-5500cm2/g，非结晶率90％以上；所述石膏为天然石膏、氟石膏、磷石膏中至少一种；所述激发剂由甲酸钙和无机锂盐按重量比1:0.01-0.05复配而成；所述分散剂为硅烷偶联剂和/或铝酸酯偶联剂。


6.一种权利要求1或2所述的超早强掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、取非晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡凯，许亮，孙艳，张双艳，
申请(专利权)人：武汉比邻科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42