一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂及其灌浆料
1.本技术是申请号为cn201911349360.1，申请日为2019年12月24日，《一种预制构件用钢筋套筒灌浆料及其制备方法》的分案申请。
技术领域
2.本发明属于预制构件建筑材料领域，具体涉及一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂及其灌浆料。
背景技术：3.随着绿色环保的理念越来越深入人心，对于建筑行业来说，绿色建材、绿色建筑的应用也越来越广泛。钢筋套筒灌浆连接技术作为建筑绿色发展的主要手段，在工民建、道路桥梁、地下工程、海洋工程、核电工程等各个领域均有涉及。灌浆连接技术采用工厂预制构件和现场连接的方式，不仅减少了施工的繁琐工序，还能节能减排，保护环境。工厂预制可以保证预制构件的质量，整个结构的安全稳定要求很大程度上就取决于钢筋与套筒之间的连接，现代施工要求越来越高，也就要求套筒灌浆料的性能越来越优异。
4.近年来，对预制构件钢筋套筒灌浆料的研究越来越多，根据我国规范《钢筋套筒连接用灌浆料》，钢筋套筒灌浆料是以水泥基材料，加入适当的细骨料，以及外加剂，加水搅拌后，具有优异的流动度、早强、高强、微膨胀等性能的一种材料。水泥基灌浆料是目前注浆工程中应用最广泛的一种浆材。目前国内的灌浆料一般是由胶结成分、超塑化的成分、优选的高强微骨料等组成，但是其性能及成本成为影响其发展的瓶颈。尤其是其采用的减水剂，对其性能和成本影响很大，如何通过对减水剂的改良来提升其性能和成本，是现有技术中亟待解决的重要问题。
技术实现要素：5.为解决上述现有技术存在的的问题，本发明提供一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，所述聚羧酸减水剂为改性聚醚聚合物，选自mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂，apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂以及tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂中的两种。
6.在一实施例中，所述mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂分子量为30000～40000且聚乙二醇单甲醚与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸嵌段比例为3～5:1。
7.在一实施例中，所述apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂分子量为40000～50000且烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸嵌段比例为的4～6:1。
8.在一实施例中，所述tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂分子量为50000～60000且甲基烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酰胺嵌段比例为4～5:1。
9.本发明还提供一种预制构件用钢筋套筒灌浆料，由以下组分组成：水泥70～100重量份、混合砂75～100重量份、玻璃粉20～30重量份、膨胀剂1～3重量份，增稠剂1～3重量份、上述任一技术方案中的聚羧酸减水剂1～5重量份、增韧剂1～3重量份；所述的混合砂为
机制砂和钼尾矿砂的混合砂，其混合砂的粒径≤2mm。
10.在一实施例中，所述混合砂中，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.1～0.2。
11.在一实施例中，所述混合砂中，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.15。
12.在一实施例中，所述的玻璃粉为100目～200目的废弃玻璃粉。
13.在一实施例中，所述的废弃玻璃粉为废弃啤酒瓶、废弃玻璃板、废弃饮料瓶破碎、磨细而成，其二氧化硅含量≥80％。
14.在一实施例中，所述膨胀剂为水溶性聚氨酯。
15.在一实施例中，所述膨胀剂为聚醚干粉型、聚酯型、醚酯混合型聚氨酯中的一种。
16.在一实施例中，所述的增稠剂为纤维素醚。
17.在一实施例中，所述的增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚、羟基丙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种。
18.在一实施例中，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、氯化聚乙烯中的一种。
19.本发明还提供一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂的使用方法，包括以下步骤：
20.步骤a、按重量份称取各组分；
21.步骤b、将膨胀剂、增稠剂和增韧剂用温度为20℃～40℃的水溶解在反应容器内，搅拌10min～20min，使其均匀混合；
22.步骤c、在不断搅拌下，在步骤b制得的物料中加入混合砂和玻璃粉，少量多次加入，均匀搅拌20min～30min。
23.本发明提供的用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂与现有的技术相比，涉及的技术原理和有益效果如下：采用的减缩型聚羧酸减水剂在水泥、混合砂和玻璃粉存在时，随着干粉灌浆料中加入水，碱性条件下会降低表面张力和增加粘度，在保持结构和性能稳定的前提下，释放水分，达到减小收缩的目的。
24.本发明提供的预制构件用钢筋套筒灌浆料与现有的技术相比，涉及的技术原理和有益效果如下：采用水溶性聚氨酯为膨胀剂，遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重性能，其体积膨胀率较大，能通过调节用水量改变膨胀率的大小，满足早期膨胀和后期膨胀的不同要求；加入增韧剂，减少水泥基灌浆料脆性的弱点，可以用来处理存在的伸缩缝和活缝。
25.本发明以细度模数较小的钼尾矿砂与细度模数大的机制砂复合使用，使混合砂满足级配的要求，在保持良好用水量的同时又能保持较好的强度，混合砂的填充效应与玻璃粉的火山灰效应，使得制得的钢筋套筒用干粉灌浆料体系密实、增强效应明显，提高其力学性能。
26.优选方案中，本发明以钼尾矿砂和废弃玻璃粉作为制备预制构件用钢筋套筒灌浆料的原材料，属于废物利用，制备的钢筋套筒用干粉灌浆料其性能能满足要求，有利于资源的合理利用，符合可持续发展的要求。
27.本发明提供的制备方法中通过特定的制备步骤和工艺顺序配合，使制备得到的灌浆料更加均匀，性能更加稳定。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明提供一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，所述聚羧酸减水剂为改性聚醚聚合物，选自mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂，apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂以及tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂中的两种。
30.具体的，本发明提供的用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，可采用mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂和apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂，以及tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂和mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂，或apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂和tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂。
31.在一实施例中，所述mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂分子量为30000～40000且聚乙二醇单甲醚与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸嵌段比例为3～5:1。
32.在一实施例中，所述apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂分子量为40000～50000且烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸嵌段比例为的4～6:1。
33.在一实施例中，所述tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂分子量为50000～60000且甲基烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酰胺嵌段比例为4～5:1。
34.本发明提供的用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂与现有的技术相比，涉及的技术原理和有益效果如下：采用的减缩型聚羧酸减水剂在水泥、混合砂和玻璃粉存在时，随着干粉灌浆料中加入水，碱性条件下会降低表面张力和增加粘度，在保持结构和性能稳定的前提下，释放水分，达到减小收缩的目的。
35.具体地，本发明采用的减缩型聚羧酸减水剂选自选自分子量为30000～40000且聚乙二醇单甲醚与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸嵌段比例为3～5:1的mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂(即含有大量酰胺基团、-cooh基团等强吸水且易于形成氢键网络的基团)，分子量为40000～50000且烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸嵌段比例为的4～6:1的apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂(即含有大量强吸水-cooh基团)以及分子量为50000～60000且甲基烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酰胺嵌段比例为4～5:1的tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂(即含有大量酰胺基团、-cooh基团等强吸水且易于形成氢键网络的基团)中的两种。
36.由于酰胺基团的c＝o和另一酰胺基团上的n-h之间可以形成氢键，且n-h和n-h之间也可相互形成氢键，因此相较于只能与另一-cooh基团上的oh形成氢键的c＝o,酰胺基团之间易于形成密集的分子间氢键，结合-cooh和酰胺基团本身的吸水性，则水不但被-cooh和酰胺基团固定在氢键网络中，而且酰胺基团之间的相互吸引也使氢键网络进一步扩大，并增强氢键的键能，从而导致保水效果进一步提升，也由于氢键网络的扩大使氢键网络中水的浓度进一步提升，这是因为氢键网络中的氢键越多，氢键之间的共价能力越强，形成的共价网络越稳定，水分子越不容易因外力脱离氢键网络
37.因此本发明采用的减缩型聚羧酸减水剂吸水能力极强(含有大量吸水性-cooh基团)且易于和水形成氢键网络以保水，因此本发明的减缩型聚羧酸减水剂保水能力非常强，减缩效果极佳，基于上述原理且酰胺基团为亲水基团，在灌浆料干燥过程中使干燥形成的
毛细管中的水分不易流失，从而不易因水分流失形成弯月面导致收缩。
38.本发明还提供一种预制构件用钢筋套筒灌浆料，由以下组分组成：水泥70～100重量份、混合砂75～100重量份、玻璃粉20～30重量份、膨胀剂1～3重量份，增稠剂1～3重量份、上述任一技术方案中的聚羧酸减水剂1～5重量份、增韧剂1～3重量份；所述的混合砂为机制砂和钼尾矿砂的混合砂，其混合砂的粒径≤2mm。
39.在一实施例中，所述混合砂中，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.1～0.2。
40.在一实施例中，所述混合砂中，机制砂和钼尾矿砂的重量比为1:0.15。
41.在一实施例中，所述的玻璃粉为100目～200目的废弃玻璃粉。
42.在一实施例中，所述的废弃玻璃粉为废弃啤酒瓶、废弃玻璃板、废弃饮料瓶破碎、磨细而成，其二氧化硅含量≥80％。
43.在一实施例中，所述膨胀剂为水溶性聚氨酯。
44.在一实施例中，所述膨胀剂为聚醚干粉型、聚酯型、醚酯混合型聚氨酯中的一种。
45.在一实施例中，所述的增稠剂为纤维素醚。
46.在一实施例中，所述的增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚、羟基丙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种。
47.在一实施例中，所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、氯化聚乙烯中的一种。
48.本发明提供的预制构件用钢筋套筒灌浆料与现有的技术相比，涉及的技术原理和有益效果如下：采用了本发明提供的的减缩型聚羧酸减水剂，在水泥、混合砂和玻璃粉存在时，随着干粉灌浆料中加入水，碱性条件下会降低表面张力和增加粘度，在保持结构和性能稳定的前提下，释放水分，达到减小收缩的目的。
49.进一步地，本发明提供的预制构件用钢筋套筒灌浆料采用水溶性聚氨酯为膨胀剂，遇水膨胀，具有弹性止水和以水止水的双重性能，其体积膨胀率较大，能通过调节用水量改变膨胀率的大小，满足早期膨胀和后期膨胀的不同要求；加入增韧剂，减少水泥基灌浆料脆性的弱点，可以用来处理存在的伸缩缝和活缝。
50.本发明以细度模数较小的钼尾矿砂与细度模数大的机制砂复合使用，使混合砂满足级配的要求，在保持良好用水量的同时又能保持较好的强度，混合砂的填充效应与玻璃粉的火山灰效应，使得制得的钢筋套筒用干粉灌浆料体系密实、增强效应明显，提高其力学性能。
51.本发明以钼尾矿砂和废弃玻璃粉作为制备预制构件用钢筋套筒灌浆料的原材料，属于废物利用，制备的钢筋套筒用干粉灌浆料其性能能满足要求，有利于资源的合理利用，符合可持续发展的要求。
52.本发明还提供一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂的使用方法，包括以下步骤：
53.步骤a、按重量份称取各组分；
54.步骤b、将膨胀剂、增稠剂和增韧剂用温度为20℃～40℃的水溶解在反应容器内，搅拌10min～20min，使其均匀混合；
55.步骤c、在不断搅拌下，在步骤b制得的物料中加入混合砂和玻璃粉，少量多次加入，均匀搅拌20min～30min。
56.本发明提供的制备方法中通过特定的制备步骤和工艺顺序配合，使制备得到的灌浆料更加均匀，性能更加稳定。
57.本发明还提供所述聚羧酸减水剂的如下应用实施例：
58.实施例1
59.按重量份计，称取水溶性聚醚型聚氨酯1份、羟乙基甲基纤维素醚1份、甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物1份，用温度为20℃的温水溶解在反应容器内，搅拌20min，不断搅拌，少量多次加入机制砂63份、钼尾矿砂7份、100目啤酒瓶磨细粉20份，均匀搅拌20min，然后加入水泥70份、分子量为30000且聚乙二醇单甲醚与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸嵌段比例为4:1的mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂，搅拌15min，即得所述预制构件用钢筋套筒干粉灌浆料。
60.实施例2
61.按重量份计，称取水溶性聚酯型聚氨酯2份、羟基丙基甲基纤维素醚2份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物2份，用温度为30℃的温水溶解在反应容器内，搅拌15min，不断搅拌，少量多次加入机制砂68份、钼尾矿砂12份、150目废玻璃磨细粉25份、均匀搅拌25min，然后加入水泥80份、分子量为40000且烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸嵌段比例为的5:1的apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂，搅拌15min，即得所述预制构件用钢筋套筒干粉灌浆料。
62.实施例3
63.按重量份计，称取水溶性聚酯型聚氨酯2份、羟基丙基甲基纤维素醚2份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物2份，用温度为25℃的温水溶解在反应容器内，搅拌20min，不断搅拌，少量多次加入机制砂68份、钼尾矿砂12份、150目废玻璃磨细粉25份，均匀搅拌20min，然后加入水泥80份，分子量为50000且甲基烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酰胺嵌段比例为5:1的tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂，搅拌20min，即得所述预制构件用钢筋套筒干粉灌浆料。
64.实施例4
65.按重量份计，称取水溶性聚酯、聚醚混合型聚氨酯3份、羟丙基甲基纤维素醚3份、氯化聚乙烯3份，用温度为40℃的温水溶解在反应容器内，搅拌100min，不断搅拌，少量多次加入机制砂80份、钼尾矿砂20份、200目废饮料瓶磨细粉30份，均匀搅拌20min，然后加入水泥100份、分子量为60000且甲基烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酰胺嵌段比例为4:1的tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂，搅拌20min，即得所述预制构件用钢筋套筒干粉灌浆料。
66.对比例
67.按重量份计，称取普通硅酸盐水泥80份、石英砂90份、膨胀剂2份、标准型高性能减水剂4份，放在砂浆搅拌机中搅拌20min，得预制构件用钢筋套筒干粉灌浆料。
68.对上述实施例和对比例制得的干粉灌浆料按照粉料与水质量比为1:0.12的比例按照jg/t 408-2013《钢筋连接用套筒灌浆料》中试验方法进行性能测试，具体的测试数据见下表1。
69.表1
[0070][0071]
通过上述对比可以看出，本发明中，通过加入减缩型聚羧酸减水剂、水溶性聚氨酯膨胀剂以及复合砂的使用，不仅解决了成本高的问题，还能在使用钼尾矿砂作为细骨料的情况下，达到提高力学性能和流动性和减小收缩的目的，具有显著的效果。
[0072]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
技术特征：1.一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述聚羧酸减水剂为改性聚醚聚合物，选自mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂，apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂以及tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂中的两种。2.根据权利要求1所述的用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述mpeg-amps减缩型聚羧酸减水剂分子量为30000～40000且聚乙二醇单甲醚与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸嵌段比例为3～5:1。3.根据权利要求1所述的用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述apeg-maa减缩型聚羧酸减水剂分子量为40000～50000且烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酸嵌段比例为的4～6:1。4.根据权利要求1所述的用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂，其特征在于：所述tpeg-ma减缩型聚羧酸减水剂分子量为50000～60000且甲基烯丙基聚氧乙烯醚与甲基丙烯酰胺嵌段比例为4～5:1。5.一种预制构件用钢筋套筒灌浆料，其特征在于：包括水泥70～100重量份、混合砂75～100重量份、玻璃粉20～30重量份、膨胀剂1～3重量份，增稠剂1～3重量份、权利要求1至4中任一项所述的聚羧酸减水剂1～5重量份、增韧剂1～3重量份；所述的混合砂为机制砂和钼尾矿砂的混合砂，其混合砂的粒径≤2mm。6.根据权利要求5所述的预制构件用钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述玻璃粉为废弃啤酒瓶、废弃玻璃板、废弃饮料瓶破碎、磨细而成，其二氧化硅含量≥80％。7.根据权利要求5所述的预制构件用钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述膨胀剂为水溶性聚氨酯，所述水溶性聚氨酯为聚醚干粉型、聚酯型、醚酯混合型聚氨酯中的一种。8.根据权利要求5所述的预制构件用钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述的增稠剂为纤维素醚。9.根据权利要求5所述的预制构件用钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述的增稠剂为羟乙基甲基纤维素醚、羟基丙基甲基纤维素醚、羟丙基甲基纤维素醚中的一种。10.根据权利要求5所述的预制构件用钢筋套筒灌浆料，其特征在于：所述的增韧剂为甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯聚合物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物、氯化聚乙烯中的一种。
技术总结本发明属于预制构件建筑材料领域，具体涉及一种用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂及其灌浆料。用于预制构件用钢筋套筒灌浆料的聚羧酸减水剂为改性聚醚聚合物，由MPEG-AMPS减缩型聚羧酸减水剂，分子量APEG-MAA减缩型聚羧酸减水剂以及TPEG-MA减缩型聚羧酸减水剂中的两种组成。本发明采用的减缩型聚羧酸减水剂在水泥、混合砂和玻璃粉存在时，能够达到减小收缩的目的；加入增韧剂，可以用来处理存在的伸缩缝和活缝，施工性能好。施工性能好。
技术研发人员：李格丽 方云辉 郭元强 吴传灯
受保护的技术使用者：科之杰新材料集团有限公司
技术研发日：2019.12.24
技术公布日：2022/7/5
