摘 要

本课题采用52.5号的普通硅酸盐水泥作为基础胶凝材料，采用高效减水剂解决现有灌浆料流动度低的问题，采用塑性膨胀剂补偿灌浆料塑性阶段的收缩，采用发泡剂消除浆体搅拌过程中产生的气泡，采用稳定剂降低离析泌水，采用UEA类膨胀剂弥补浆体硬化后产生的收缩。然后，从灌浆砂浆的工作性能、力学性能等角度出发，分析矿物掺合料、中后期膨胀剂、细集料等对其性能的影响。在解决大流动性与高强，收缩与膨胀的矛盾的基础上，确定了优化配合比范围，并通过XRD和SEM测试仪器对复合胶凝体系水化、硬化机理进行分析。研究结果表明：

1. 通过两组正交试验，在实验涉及到的掺量范围之内，可以得出不同组分会对灌浆料的各项性能参数造成不同的影响。

（2）依据JG/T 408-2013《钢筋套筒连接用灌浆料》中流动度、抗压强度等指标通过试验分析，提出了一组优化后的配合比。按优化配合比配制灌浆砂浆的性能满足JG/T 408-2013要求。

（3）采用X射线衍射仪、扫描电镜对灌浆料的水化过程和水化产物进行了研究。

关键词：钢筋套筒；灌浆料；流动度；力学性能；水化特性

Abstract

In this thesis，the high-grade Portland cement is used for cementitious materials，the superplasticizer are employed to solve the poor fluidity of the existing grouts，the plastic expansive agent is employed to compensate the plastic shrinkage of the grouts in the early stage, The defoaming agent is employed to eliminate the bubbles generated during the stirring process, stabilizer is employed to decrease the exudation of segregation, the CSA expansive agent is employed to compensate the volume shrinkage of the grouts in the hardening stage．Then in the view of work ability and mechanical performance of grouting mortar,the influences of mineral admixture, superplasticizer, and aggregate on various performance of mortar are analyzed and discussed；By reconciling the contradiction between fluidity and high strength, shrinkage and expansion,the optimized recipe of the mix was achieved．The hydration-hardening mechanism of the compound system was analyzed under the aid of XRD (X-ray diffraction) tech and SEM (scanning electron microscopy) observation. The findings and conclusions of the research could be summarized as the following：

●Through two sets of orthogonal experiments, in the range of this experiment, we can draw that different particles have different impacts on the performance of the grouting materials.

●Based on the requirements of fluidity and compressive strength,etc in the standards of “cementitious grout for coupler of re bar splicing(JG/T 408-2013)”, experimental data and discussions on the results，an optimum mix design is obtained. The performance of grouting mortar according to optimum mix proportion can meet the standards of JG/T 408-2013 well．

●Using XRD, SEM, hydration process and hydration products of grouting materials are studied.

Key Words：steel sleeve; grouting material; fluidity; mechanical properties; hydration properties

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 钢筋套筒连接技术及灌浆料 1

1.2.1 钢筋套筒连接灌浆料 1

1.2.2 钢筋套筒连接技术的应用领域 2

1.2.3 相关标准规范的发展 3

1.3 灌浆料性能影响因素的研究现状 3

1.3.1 胶凝材料对灌浆料性能影响 3

1.3.2 矿物掺合料的影响 4

1.3.3 细集料的影响 5

1.3.4 中后期膨胀剂的影响 5

1.3.5 搅拌设备及搅拌工艺的影响 6

1.3.6 环境条件的影响 6

1.4 现有灌浆料存在的技术缺陷 6

1.5 课题研究内容和技术路线 7

1.5.1 基本内容 7

1.5.2 研究目标 7

1.5.3 技术路线 8

1.5.4 实验流程及方案确定 8

第2章 原材料配比及实验方法 10

2.1 原材料 10

2.1.1 水泥 10

2.1.2 粉煤灰 10

2.1.3 硅灰 10

2.1.4 细集料 10

2.1.5 发泡剂 10

2.1.6 中后期膨胀剂 10

2.1.7 高效减水剂 10

2.1.8 稳定剂 10

2.1.9 水 10

2.2 实验方法 11

2.2.1 浆体工作性能测试 11

2.2.2 抗折、抗压强度测试 11

2.2.3 微观测试方法 11

第3章 钢筋套筒灌浆料的制备和性能研究 12

3.1 低水胶比水泥基灌浆料流动性能影响因素研究 12

3.1.1 矿物掺合料及中后期膨胀剂对灌浆料流动性能的影响 12

3.1.2 细集料对灌浆料流动性能的影响 13

3.2 低水胶比水泥基灌浆料力学性能影响因素研究 15

3.2.1 矿物掺合料及中后期膨胀剂对灌浆料力学性能的影响 15

3.2.2 细集料对灌浆料力学性能的影响 17

3.3 灌浆料最佳配合比的确定 18

3.4 本章小结 19

第4章 水泥基灌浆材料水化性能研究 20

4.1 灌浆料的早期水化历程 20

4.2 灌浆料水化产物XRD分析 20

4.3 灌浆料微观形貌分析 21

第5章 结论与展望 22

5.1 结论 22

5.2 展望 22

参考文献 24

致谢 26

第1章 绪论

1.1研究背景

近年来，随着我国装配式混凝土结构的发展，对传统的节点连接技术提出了一些新的要求，而灌浆套筒连接技术就是在这样的背景下应运而生的^[1]。和传统的钢筋焊接和机械连接相比较，套筒连接极大地减少了预制构件的安装时间，降低了钢筋重叠部分的长度，在结构和施工两方面都具有较大的优势。预制构件连接节点是装配混凝土结构的理论上的薄弱环节，纵向钢筋的连接又是预制构件连接的关键。而自从上世纪60年代余占疏(Alferd A.Yee)博士^[2]发明钢筋套筒灌浆连接接头之后，装配式结构中纵向钢筋连接问题得到了很好的解决，有效地实现了“装配等同现浇”的设计要求^[3]，为灌浆套筒连接技术的发展奠定了基础。

目前，工程中常用的套筒连接钢筋原理，是在安装时把专用的水泥基灌浆材料灌入插有钢筋的钢套筒中，水泥砂浆硬化后将钢筋和套筒牢固地连接在一起，通过无收缩高强灌浆料作为传递荷载和材料间粘结力的媒介，达到连接钢筋的目的^[4]。在钢筋混凝土结构中，钢筋与混凝土两种性质完全不同的材料之所以能够共同工作，主要是依靠钢筋与混凝土之间的粘结应力。为确保二者传荷的可靠性，灌浆料必须具备优异的流动性、浆液稳定性、体积稳定性、早强高强等性能指标^[5]。但是，现市场上的灌浆料质量参差不齐，而且适用于套筒钢筋的高强微膨胀的灌浆料还不是很多，因此对于研究一种具有高强、高流动性、微膨胀型的用于钢筋套筒连接用灌浆料的具有重要的意义。

1.2钢筋套筒连接技术及灌浆料

1.2.1钢筋套筒连接灌浆料

钢筋套筒连接用灌浆料(简称“套筒灌浆料”)是一种以水泥为基本材料，配以适当的细骨料，以及少量的混凝土外加剂和其它材料组成的干混料，加水搅拌后具有大流动度、早强、高强、微膨胀等性能，填充于套筒和带肋钢筋间隙内，形成钢筋灌浆连接接头。灌浆料性能的优劣直接影响构件的使用性能，是促进我国装配式混凝土结构发展的关键因素。