水泥基灌漿料的研究現(xiàn)狀

1、專(zhuān)題：水泥基灌漿料的研究與發(fā)展應(yīng)用1. 課題研究的目的和意義水泥基灌漿料是一種由水泥、骨料(或不含骨料) 、外加劑和礦物摻和料等原材料,經(jīng)工廠化配制生產(chǎn)而成的具有合理級(jí)配的干混料。加水拌合均勻后具有可灌注的流動(dòng)性、微膨脹、高的早期和后期強(qiáng)度、不泌水等性能?；炷两Y(jié)構(gòu)的加固一直以來(lái)都是一個(gè)很熱門(mén)的話題，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,人民生活水平的日益提高,人們對(duì)建筑的需求也不斷發(fā)展,許多已有建筑物無(wú)論是外觀狀況還是使用功能,均已無(wú)法滿足現(xiàn)代生活的要求,急需進(jìn)行加固和改造。然而,在加固和改造過(guò)程中,如何選擇適宜的材料,以滿足施工要求以及建筑物的使用功能和安全環(huán)保要求,是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。在以往的工程中

2、,多采用有機(jī)高分子材料,如:環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和樹(shù)脂等。使用該類(lèi)材料在施工過(guò)程中存在以下問(wèn)題,如:環(huán)保問(wèn)題,低溫施工問(wèn)題(在低溫條件下,固化很慢,影響工期) ,焊接問(wèn)題(鋼筋焊接時(shí)需在115m以外,否則,會(huì)因溫度過(guò)高而產(chǎn)生炭化,使材料失去原有的功能) ,防火問(wèn)題(由于該類(lèi)材料均不耐火,在遇到火災(zāi)時(shí)會(huì)因材料過(guò)早失強(qiáng)而產(chǎn)生不良的后果) 。由于加固技術(shù)還存在著若干問(wèn)題，所以，我們要進(jìn)一步加強(qiáng)研究。然而在實(shí)際工程項(xiàng)目中，實(shí)驗(yàn)研究的數(shù)據(jù)不一定能夠滿足實(shí)際要求，比如說(shuō)加水問(wèn)題，被加固構(gòu)件內(nèi)外強(qiáng)度懸殊大的問(wèn)題，還有施工單位工人素質(zhì)問(wèn)題等等，所以在研究過(guò)程中這些問(wèn)題都應(yīng)該考慮。2.目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景2.

3、1相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的發(fā)展1.1998 年3 月28 日,原冶金工業(yè)部發(fā)布了針對(duì)水泥基灌漿材料的第一部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水泥基灌漿材料施工技術(shù)規(guī)程YBPT9261298 ,首次系統(tǒng)地明確了灌漿工藝及要求。22005 年4 月11 日,國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)發(fā)布了建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)水泥基灌漿材料JCPT98622005 。水泥基灌漿材料的性能應(yīng)符合表2.1的要求。表2.1 水泥基灌漿材料的技術(shù)性能要求 項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)粒徑4.75mm方孔篩篩余/%2.0凝結(jié)時(shí)間初凝/mm120泌水率/%1.0流動(dòng)度/mm初始流動(dòng)度30min流動(dòng)度保持值260230抗壓強(qiáng)度/Mpa1d3d28d20.040.070.0豎向膨脹率/%1d0.

4、020鋼筋握裹強(qiáng)度（圓鋼）/%28d4.0對(duì)鋼筋銹蝕的作用應(yīng)說(shuō)明對(duì)鋼筋有無(wú)銹蝕作用3.2008 年3 月31 日,中國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局聯(lián)合發(fā)布了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范GBPT5044822008 ,系統(tǒng)地對(duì)灌漿工程的設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量控制與工程驗(yàn)收提出具體要求。水泥基灌漿材料主要性能指標(biāo)見(jiàn)表2.2所示。表2.2 水泥基灌漿材料主要性能指標(biāo)類(lèi)別類(lèi)類(lèi)類(lèi)類(lèi)最大集料粒徑（mm）4.754.75且16流動(dòng)度（mm）初始值30min保留值380340340310290260270*240*650*550*豎向膨脹率（%）3h24h與3h膨脹值之差0.10.350.020

5、.5抗壓強(qiáng)度（Mpa）1d3d28d20.040.060.0對(duì)鋼筋有無(wú)銹蝕作用無(wú)泌水率（%）02.2性能的研究灌漿料產(chǎn)品性能近年來(lái)發(fā)展很快,尤其是流動(dòng)度等各項(xiàng)指標(biāo)。下面通過(guò)國(guó)內(nèi)外的幾項(xiàng)研究來(lái)對(duì)其性能進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 CGM灌漿料在加固工程中的應(yīng)用1CGM灌漿料的各種性能及標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2.3。2. CGM灌漿料的配制。CGM灌漿料拌合時(shí)，加水量按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中的推薦用水量辦理。如果在地腳螺栓錨固和栽埋鋼筋時(shí)，用水量可根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)減少，達(dá)到拌合均勻，水份浸透，灌漿料都能吃透水，不能流淌的程度，拌合用水一定采用飲用水。如果采用其他水源時(shí)，應(yīng)符合砼拌合用水標(biāo)準(zhǔn)JGJ63-89的規(guī)定?？梢?jiàn)水對(duì)灌漿料的影響和

6、使用是非常重要的，所以水必須符合標(biāo)準(zhǔn)。CGM灌漿料采用什么攪拌方法不限，但必須達(dá)到要求和標(biāo)準(zhǔn)，如果采用機(jī)械攪拌時(shí)，攪拌時(shí)間為1-2min，采用人工攪拌時(shí)，應(yīng)該先加入2/3用水量攪拌2MIN，再加入剩余水量繼續(xù)攪拌至均勻。每次攪拌視需要量而定，最好在60min 表2.3 CGM灌漿料的各種性能及標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目型號(hào)豎向膨脹率（%）抗壓強(qiáng)度（Mpa）流動(dòng)度（mm）坍落度（mm）CGM-1 (普通)CGM-2 (普通)CGM-1（加固）CGM-2 (加固)0.020.020.020.02305022273050222740553845405538456585556565855565290270_270260

7、內(nèi)用完。超過(guò)時(shí)間就不能按原標(biāo)號(hào)使用，灌漿料非常昂貴，造成浪費(fèi)是最大的損失，所以必須注意經(jīng)濟(jì)效益問(wèn)題。在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，嚴(yán)禁摻入任何外加劑、外作料，任何外摻劑、摻合料都會(huì)影響灌漿料設(shè)計(jì)和使用效果的，因此特別強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)。3CGM灌漿錨筋。錨筋是這個(gè)大樓新增剪力墻的需要，將鋼筋錨在原來(lái)基礎(chǔ)上，然后進(jìn)行剪力墻施工。CGM灌漿錨筋剪力墻的施工，它是將原設(shè)計(jì)所需直徑的圓鋼或螺紋鋼筋固定在原來(lái)的基礎(chǔ)上，通過(guò)這一施工過(guò)程將所需鋼筋牢固的插栽在原來(lái)基礎(chǔ)上，使其形成一體然后進(jìn)行灌漿料施工，達(dá)到加大基礎(chǔ)增加荷載，這是加固變更建筑物很簡(jiǎn)單，很直接的一種靈活有效的作法。4. 二次灌漿的技術(shù)要求。二次灌漿是在已經(jīng)灌漿新部分基

8、礎(chǔ)上繼續(xù)施工。和前次即有連續(xù)，又有自己獨(dú)立的施工特點(diǎn)和要求。因此：1）二次灌漿應(yīng)從一側(cè)開(kāi)始，另一側(cè)不能溢出為止。2）灌漿開(kāi)始后，必須連續(xù)進(jìn)行，不要間斷，抓緊灌漿，盡可能縮短灌漿時(shí)間。3）灌漿過(guò)程中嚴(yán)禁振搗。4）第一次灌漿厚度不能超過(guò)30mm，如果整體厚度超過(guò)30mm，應(yīng)該分次灌漿。5）有剪力坑的設(shè)備基礎(chǔ)，應(yīng)先灌剪力坑，24h后再進(jìn)行二次灌漿。6）設(shè)備基礎(chǔ)灌漿完畢4h(氣溫高于30時(shí)為2h)后，應(yīng)在灌漿層終凝前沿設(shè)備基礎(chǔ)邊緣切45°斜角，然后將灌漿層硬化前用抹刀或鐵鍬等工具輕輕修理。5. 養(yǎng)護(hù)。 CGM灌漿料灌漿完畢后，應(yīng)立即加蓋濕草袋子或巖棉被，并保持濕潤(rùn)，達(dá)到養(yǎng)護(hù)和養(yǎng)生的規(guī)范。 如

9、果冬季施工時(shí)，養(yǎng)護(hù)措施還應(yīng)符合混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范GB50204-2002的有關(guān)規(guī)定。 CGM高強(qiáng)無(wú)收縮灌漿料達(dá)到拆模時(shí)間后，可進(jìn)行設(shè)備安裝時(shí)，具體時(shí)間如表2.4所示。表2.4 拆模和養(yǎng)護(hù)時(shí)間及環(huán)境溫度的關(guān)系日最低氣溫（）拆模時(shí)間（h）養(yǎng)護(hù)時(shí)間（d）-100055151596724824141077 UEA/硅灰石粉對(duì)水泥基灌漿料性能的影響目前市場(chǎng)上水泥基灌漿材料根據(jù)膠凝材料的不同大致形成三類(lèi)產(chǎn)品，一類(lèi)是以高性能的硅酸鹽類(lèi)水泥為主要膠凝材料，同時(shí)加入膨脹組分來(lái)補(bǔ)償水泥水化硬化過(guò)程中產(chǎn)生的收縮。該類(lèi)灌漿料成本較低，可靠的后期強(qiáng)度增長(zhǎng)，但應(yīng)強(qiáng)化該類(lèi)灌漿材料的優(yōu)化試驗(yàn)，防止由于膨脹組分自身

10、性能的不足或與水泥品種的不適應(yīng)而造成灌漿料產(chǎn)品質(zhì)量的波動(dòng)；另一類(lèi)是以硫鋁酸鹽類(lèi)水泥為主要膠凝材料，因其自身具有膨脹性能，故無(wú)需另外加入膨脹組分。該類(lèi)灌漿料膨脹性能可靠，可制成速硬型產(chǎn)品，但應(yīng)注意后期強(qiáng)度的發(fā)展問(wèn)題；第三類(lèi)灌漿料的膠凝材料構(gòu)成較為復(fù)雜，采取多種類(lèi)型水泥復(fù)合、礦物摻合料活性激發(fā)等手段形成凝膠體系，其膨脹來(lái)源仍以水化過(guò)程生成鈣礬石為主，因其原料成分復(fù)雜，產(chǎn)品配合比需經(jīng)常調(diào)整。本研究以普通硅酸鹽水泥為主要膠凝材料，考察單摻UEA 膨脹和雙摻UEA/ 硅灰石對(duì)水泥基灌漿料的膨脹性能、工作性能和強(qiáng)度的影響。1.UEA 對(duì)灌漿料性能的影響UEA 類(lèi)膨脹劑是目前用量最多的膨脹劑品種之一，在水泥

11、早期水化階段與Ca（OH）2反應(yīng)生成大量鈣礬石晶體從而引起水泥石的膨脹。本研究以UEA 膨脹劑等質(zhì)量取代水泥，摻量分別為10%、12%、14%；灌漿料中膠凝材料與石英砂的質(zhì)量比為11.11.2；FOXTM-8H 摻量為膠凝材料質(zhì)量的0.3%；其他助劑按膠凝材料質(zhì)量的0.01%0.03%外摻法加入；用水量為灌漿料質(zhì)量的15%。參照J(rèn)C/T 9862005水泥基灌漿材料對(duì)灌漿料的流動(dòng)度、強(qiáng)度和豎向膨脹率等指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試。圖2.1 UEA摻量與灌漿料流動(dòng)度關(guān)系線圖2.1 為不同UEA 摻量情況下灌漿料的流動(dòng)度曲線，除14%UEA 摻量的灌漿料以外其余各試樣流動(dòng)度均達(dá)到JC/T 9862005 要求。

12、另外，隨UEA 摻量的增加，灌漿料的初始流動(dòng)度和30 min 流動(dòng)度保留值均呈下降趨勢(shì)，并且流動(dòng)度損失增大。這一現(xiàn)象可能是由于UEA 消耗了水泥水化產(chǎn)物Ca（OH）2，加速了水泥水化反應(yīng)，引起漿體的黏度增加所至，這種影響隨UEA摻量的增加而愈發(fā)顯著。圖2.2 灌漿料膨脹性能曲線圖2.2 為各試樣7 d 豎向膨脹率變化情況，UEA 摻量在10%14%之間均可獲得較滿意的膨脹值，5 d 達(dá)到最大值，之后各試樣均出現(xiàn)了不同程度的收縮現(xiàn)象。盡管按照J(rèn)C/T 9862005 進(jìn)行的豎向膨脹率試驗(yàn)，整個(gè)過(guò)程均保持試樣表面潤(rùn)濕，避免了試樣的干縮，但是試樣的水膠比很低（0.310.33），在聚羧酸減水劑的作用

13、下產(chǎn)生的高流動(dòng)性使試樣較容易密實(shí)，外部水分較難滲入到試樣內(nèi)部，而毛細(xì)管內(nèi)水分對(duì)內(nèi)部水化用水的補(bǔ)充導(dǎo)致微管壓力增加，產(chǎn)生了自收縮，因此自收縮有可能是造成5 d之后豎向膨脹率下降的主要原因。灌漿料強(qiáng)度試驗(yàn)往往與實(shí)際應(yīng)用條件不一致，脫模后的試樣在膨脹劑的作用下自由膨脹，如果水化產(chǎn)物不能及時(shí)的填充體積膨脹所形成的孔隙，則會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度下降，這種現(xiàn)象在膨脹迅速發(fā)展的階段更加明顯，當(dāng)體積穩(wěn)定后，隨水化的進(jìn)行，后生成的水化產(chǎn)物將使結(jié)構(gòu)趨于密實(shí)，強(qiáng)度降低的幅度小于早期膨脹階段。圖2.3 不同UEA摻量灌漿料各齡期抗折強(qiáng)度圖2.4 不同UEA摻量灌漿料各齡期抗壓強(qiáng)度如圖2.3、2.4 所示，摻UEA 試樣各齡期的抗

14、折、抗壓強(qiáng)度均小于無(wú)UEA 試樣，并隨UEA 摻量的增加強(qiáng)度減小。與無(wú)UEA 試樣相比，摻UEA 試樣早期強(qiáng)度的下降更加明顯。然而，灌漿料在使用時(shí)發(fā)生的體積膨脹往往會(huì)受到各種形式的約束，如配筋約束、狹小空間約束、螺栓約束等，膨脹的結(jié)果會(huì)使內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，強(qiáng)度不但不會(huì)降低甚至有較明顯增長(zhǎng)。另外，各樣品的早期強(qiáng)度較低，尤其是1 d 強(qiáng)度，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)中20 MPa 的要求，可能是聚羧酸減水劑的“空間位阻”效應(yīng)抑制了水化產(chǎn)物的凝聚以及R-COO-對(duì)Ca2+ 離子的絡(luò)合作用，降低了溶液中的Ca2+ 離子濃度，延緩Ca（OH）2形成結(jié)晶，減少C-H-S 凝膠的形成，延緩了水泥的水化，從而導(dǎo)致早期強(qiáng)度發(fā)展

15、緩慢。2. 雙摻硅灰石、UEA 灌漿料的性能天然硅灰石粉體具有針、棒狀形貌，在水泥基材料中摻加硅灰石粉，可提高材料的抗折強(qiáng)度。在灌漿料使用的某些場(chǎng)合要求其具有較高的抗折強(qiáng)度（如軌道灌漿），為此以8%等質(zhì)量取代水泥，與UEA 一起進(jìn)行雙摻試驗(yàn)。摻加8%硅灰石粉試樣的各齡期抗折、抗壓強(qiáng)度均比未摻的試樣高；雙摻試樣中，硅灰石的早期增強(qiáng)效果更加明顯，有可能是在膨脹快速發(fā)展的早期，纖維狀的硅灰石粉體在試樣中的三維亂向分布對(duì)自由膨脹產(chǎn)生約束，提高了試樣的強(qiáng)度。由試驗(yàn)結(jié)果可知摻硅灰石的試樣15 d 豎向膨脹率明顯低于未摻硅灰石試樣，硅灰石纖維起到了抵制膨脹的作用；與未摻硅灰石試樣不同，6 d 和7 d 摻硅

16、灰石試樣豎向膨脹率并未下降，體積保持相對(duì)穩(wěn)定，硅灰石粉體的三維亂向分布對(duì)試樣的自收縮同樣也有一定的約束作用。摻硅灰石粉的試樣初始流動(dòng)度、30min 流動(dòng)度保留值均低于未摻試樣，究其原因：一是與水泥相比，本試驗(yàn)所選硅灰石密度低、粒徑小，等質(zhì)量取代水泥后，體系的比表面積增加，需水量增加，漿體黏度增加，再則由于硅灰石的針、棒狀顆粒形態(tài)使?jié){體內(nèi)阻增加，最終導(dǎo)致灌漿料的流動(dòng)度下降。后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿料的研究后張法有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)憑借其可靠的耐久性，在諸如橋梁、高層建筑等大跨度板梁結(jié)構(gòu)中有著廣泛的應(yīng)用。孔道灌漿料則在該結(jié)構(gòu)中承擔(dān)著保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋不受有害離子侵蝕，以及使預(yù)應(yīng)力鋼筋和周?chē)炷两Y(jié)為整體協(xié)

17、同工作的重任。因此，孔道灌漿料性能好壞直接關(guān)系到后張法有黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性。1. 試驗(yàn)結(jié)果與分析（1） CGM- 11 與太行水泥的配合試驗(yàn)首先對(duì)CGM-11 與太行水泥的配合比例進(jìn)行確定。當(dāng)CGM-11 以不同質(zhì)量比例（8%、10%、12%）內(nèi)摻于太行水泥時(shí)，初步的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2.5。CGM-11 摻量為8%，且水膠比為0.33（性能改進(jìn)指標(biāo)所允許的水膠比上限）時(shí)，孔道灌漿料的初始流動(dòng)度僅為28 s，達(dá)不到流動(dòng)度指標(biāo)要求。CGM-11 摻量為10%、水膠比為0.31 時(shí)，孔道灌漿料同時(shí)滿足流動(dòng)度和泌水率試驗(yàn)要求。CGM-11 摻量為12%時(shí)，孔道灌漿料也可達(dá)到指標(biāo)要求。考慮到實(shí)際工

18、程應(yīng)用中的成本問(wèn)題，CGM-11 宜以10%的內(nèi)摻比例與太行水泥進(jìn)行配合。此時(shí)，孔道灌漿料的基本性能見(jiàn)表3。通過(guò)表2.6 可以看到，孔道灌漿料各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足所要求的改進(jìn)指標(biāo)。需要特別指出的是，孔道灌漿料的電通量和氯離子含量分別僅為1 202 C 和0.01%，遠(yuǎn)低于改進(jìn)指標(biāo)電通量2 500 C和氯離子含量0.08%的上限。表2.5 CGM-11 與太行水泥配合比例對(duì)孔道灌漿料基本性能的影響CGM-11 摻量/%水膠比初始流動(dòng)度/s30min 流動(dòng)度/s3 h 毛細(xì)泌水率/%810120.330.310.29281918191800表2.6 CGM-11 以10%內(nèi)摻于太行水泥時(shí)孔道灌漿料的

19、基本性能初始流動(dòng)度/s3 h 毛細(xì)泌水率/%30 min 流動(dòng)度/s7 d 抗壓強(qiáng)度/MPa28 d 抗壓強(qiáng)度/MPa1901956.971.2初凝時(shí)間/min終凝時(shí)間/min電通量/C24 h 自由膨脹率/%氯離子含量/%465510120210.012孔道灌漿料的體積穩(wěn)定性CGM-11 以10%質(zhì)量比例內(nèi)摻于太行水泥，制得孔道灌漿料，水膠比采用0.31，Shrinkage-Cone 對(duì)其從拌和成型直至28 d齡期的體積變化情況測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖2.5（實(shí)驗(yàn)室溫度（23±2），相對(duì)濕度80%）。圖2.5全面地反映了孔道灌漿料從拌和成型直到28 d 的體積變化情況：孔道灌漿料從拌和成型開(kāi)始

20、，1 d 之內(nèi)便產(chǎn)生快速膨脹，24 h 時(shí)體積變化率為0.94%，1 d 后體積變化相對(duì)穩(wěn)定，28 d時(shí)體積變化率為0.98%，其間有0.04%的微膨脹產(chǎn)生，證明孔道灌漿料的膨脹組分恰到好處地彌補(bǔ)了其中后期的硬化收縮?？椎拦酀{料的膨脹量大小的控制是很重要的，這主要是通過(guò)不同膨脹組分的加入和調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)早期膨脹組分和中后期膨脹組分的加入，孔道灌漿料可分別獲得相應(yīng)的早期塑性膨脹和中后期的硬化膨脹，從而彌補(bǔ)其隨齡期而產(chǎn)生的收縮。圖2.5 CGM-11以10%內(nèi)摻于太行水泥時(shí)孔道灌漿料的體積變化率孔道灌漿料膨脹時(shí)間的控制很重要，如果膨脹發(fā)生在孔道灌漿料灌注之前，那么它將達(dá)不到補(bǔ)償收縮的目的。圖2

21、.5（b）更為清晰地反映了孔道灌漿料從拌和成型開(kāi)始直至24 h 的體積變化情況：孔道灌漿料從拌和成型開(kāi)始，在1 h 時(shí)僅產(chǎn)生0.04%的自由膨脹量，其后自由膨脹量開(kāi)始穩(wěn)步增大，在6 h 時(shí)達(dá)到0.91%的自由膨脹量，然后膨脹量增加放緩，24 h 時(shí)自由膨脹量為0.94%。由此可見(jiàn)，孔道灌漿料的自由膨脹主要產(chǎn)生于其加水拌和后16 h 之間的時(shí)間段內(nèi)，在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)產(chǎn)生的自由膨脹非常有利于孔道灌漿料的灌注施工。3. 結(jié)論：當(dāng)CGM-11 以10%的質(zhì)量比例內(nèi)摻于太行水泥時(shí)，在0.31 的水膠比下制得的孔道灌漿料基本性能優(yōu)異，其中3 h 毛細(xì)泌水率為0、電通量和氯離子含量分別僅為1 202 C 和0

22、.01%，遠(yuǎn)低于改進(jìn)指標(biāo)。德國(guó)schleibinger 公司的Shrinkage-Cone 測(cè)試儀，可連續(xù)地測(cè)試孔道灌漿料從拌和成型直至中后期硬化階段的體積變化率，因而測(cè)試結(jié)果更為準(zhǔn)確、科學(xué)。數(shù)據(jù)顯示：孔道灌漿料早期的塑性膨脹主要集中在16 h 之間，有利于實(shí)際灌注施工；孔道灌漿料在中后期的硬化過(guò)程中仍然有微膨脹作用，因而體積穩(wěn)定性良好。 豆石型灌漿料的力學(xué)及變形性能試驗(yàn)研究1.豆石型灌漿料的力學(xué)性能為了解豆石型灌漿料與普通型(精細(xì)型) 灌漿料在力學(xué)性能方面的不同,筆者所在研究小組對(duì)豆石型灌漿料進(jìn)行了前期試驗(yàn)研究。研究采用正交原理,以豆石型灌漿料的加水量(12 %、13 %、14 %三種) 和

23、豆石摻量(0 %、15 %、25 %、35 %四種) 為研究參數(shù),考察這兩個(gè)參數(shù)對(duì)豆石型灌漿料力學(xué)性能(立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度、劈裂抗拉強(qiáng)度以及彈性模量) 的影響。研究表明,當(dāng)豆石摻量定時(shí),豆石型灌漿料的立方體抗壓強(qiáng)度、軸心抗壓強(qiáng)度和劈裂抗拉強(qiáng)度隨加水量的增加而降低,彈性模量隨加水量的影響變化不大。當(dāng)加水量小于14 % ,豆石含量小于35 %時(shí),豆石型灌漿料的力學(xué)指標(biāo)隨豆石含量的增加而提高。此外,試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),豆石型灌漿料的劈裂抗拉強(qiáng)度比同等級(jí)的普通混凝土高40 %左右,彈性模量差別不大,而軸心抗壓強(qiáng)度由于存在尺寸效應(yīng)無(wú)法給出確定的結(jié)論。因此,本文為完善豆石型灌漿料的力學(xué)性能研究,在前期試

24、驗(yàn)的基礎(chǔ)上,又設(shè)計(jì)了本次補(bǔ)充試驗(yàn)。2.結(jié)論在前期豆石型灌漿料力學(xué)性能研究的基礎(chǔ)上,又進(jìn)行了力學(xué)及變形方面的補(bǔ)充試驗(yàn),主要研究了豆石型灌漿料的尺寸效應(yīng)、強(qiáng)度轉(zhuǎn)化關(guān)系、強(qiáng)度隨齡期的變化規(guī)律和應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。主要得到以下結(jié)論: （1）豆石型灌漿料具有早強(qiáng)特性,其3 d 抗壓、抗拉強(qiáng)度可達(dá)到28 d 強(qiáng)度的80 %左右。（2）豆石型灌漿料標(biāo)準(zhǔn)立方體抗壓強(qiáng)度與標(biāo)準(zhǔn)棱柱體軸心抗壓強(qiáng)度的強(qiáng)度轉(zhuǎn)化系數(shù)為0191 ,該值比普通混凝土大很多,說(shuō)明豆石型灌漿料的軸心抗壓強(qiáng)度確實(shí)要比同等級(jí)的混凝土高。（3）試驗(yàn)測(cè)得的豆石型灌漿料的應(yīng)力應(yīng)變曲線與普通混凝土基本相似,只是個(gè)別特征點(diǎn)的位置有所變化。2.3 現(xiàn)有灌漿料存在的技

25、術(shù)缺陷及解決方案上世紀(jì)九十年代初,國(guó)外灌漿料陸續(xù)進(jìn)入中國(guó)建筑市場(chǎng),如美國(guó)的五星牌、香港的GJL 等品牌。由于其價(jià)格昂貴,后逐步被國(guó)產(chǎn)灌漿料所代替:如CGM、SDA - 666等。國(guó)產(chǎn)灌漿料和進(jìn)口灌漿料相比較具有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),價(jià)格僅為進(jìn)口灌漿料的1 /3。同時(shí)也存在明顯的質(zhì)量差距: 相對(duì)新拌料體流態(tài)效應(yīng)較差,保塑時(shí)間偏短,且大多數(shù)伴有微型氣泡。強(qiáng)度較差,尤其是早期強(qiáng)度效應(yīng),一般只相當(dāng)進(jìn)口灌漿料的一半。這些問(wèn)題的存在,不但給施工帶來(lái)一定難度,在某種特定條件下,還會(huì)對(duì)工程質(zhì)量,工程進(jìn)度產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。從理論上分析,造成缺陷的原因可能有三個(gè)方面:第一是配方;第二是工藝;第三是材料。從配方方面分析

26、,各材料比例可以通過(guò)優(yōu)化試驗(yàn)進(jìn)行合理調(diào)配,按照我們現(xiàn)有的試驗(yàn)水平應(yīng)不成問(wèn)題,從工藝方面分析,灌漿料的生產(chǎn)工藝是幾種材料的計(jì)量復(fù)合,只要計(jì)量準(zhǔn)確,拌合均勻,就能夠達(dá)到預(yù)期的工藝效果。從材料方面分析,材料質(zhì)量差異成為主要問(wèn)題。進(jìn)口灌漿料全部采用52. 5硅酸鹽水泥,國(guó)內(nèi)灌漿料一般均采用42. 5普通硅酸鹽水泥,在不同水泥品質(zhì)技術(shù)條件下,復(fù)合相同數(shù)量的膨脹劑,是造成早期強(qiáng)度及后期強(qiáng)度差異的主要原因之一。其次是高效減水劑,進(jìn)口灌漿料采用的高效減水劑一般減水率都在30%以上,而國(guó)產(chǎn)灌漿料采用的高效減水劑減水率通常只有20%左右。這不但使強(qiáng)度值有所影響,也是流態(tài)效應(yīng)差異的主要原因。最后是保塑成分,進(jìn)口灌漿

27、料一般采用高分子有機(jī)物進(jìn)行保塑,而國(guó)產(chǎn)灌漿料大多數(shù)采用木鈣,糖鈣類(lèi)進(jìn)行保塑。木鈣、糖鈣的弊病是,加少則保塑時(shí)間不足,加多則凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),且早期強(qiáng)度低,氣泡較多。針對(duì)以上分析結(jié)果,技術(shù)方案擬定,利用新型材料,重新調(diào)整配方,嚴(yán)格生產(chǎn)工藝,研制出強(qiáng)度C80,流動(dòng)度300mm,保塑時(shí)間2小時(shí)損失率10%。且宏觀無(wú)氣泡的新型灌漿料。技術(shù)措施: (1)用52. 5優(yōu)質(zhì)硅酸鹽水泥代替42. 5普通硅酸鹽水泥。(2)用聚羧酸鹽減水劑代替萘磺酸鹽減水劑。(3)用高分子保塑劑代替木質(zhì)素磺酸鈣。(4)通過(guò)正交試驗(yàn)尋求最佳配方。(5)校驗(yàn)試驗(yàn)器具。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)及技術(shù)調(diào)整,利用新型材料提升灌漿料質(zhì)量水平的課題目標(biāo)得以實(shí)

28、現(xiàn)。具體檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)國(guó)內(nèi)外灌漿料主要技術(shù)指標(biāo)檢測(cè)對(duì)比表:從主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比表我們可以看出,經(jīng)過(guò)調(diào)整優(yōu)化后的新型灌漿料泌水,氣泡現(xiàn)象已完全消失,抗壓、抗折強(qiáng)度整體水平達(dá)到進(jìn)口灌漿料最好水平。2小時(shí)內(nèi)流動(dòng)度基本無(wú)損失,保塑性能亦明顯優(yōu)于進(jìn)口灌漿料最好水平。綜合經(jīng)濟(jì)效益分析,新型灌漿料的生產(chǎn)成本基本維持在原來(lái)灌漿料生產(chǎn)成本以內(nèi)。同進(jìn)口灌漿料目前市場(chǎng)價(jià)相比較,售價(jià)仍不超過(guò)進(jìn)口灌三分之一。2.4 灌漿料前景展望 施工方案改進(jìn)現(xiàn)在大部分水泥基灌漿料的施工方法如下：混凝土基層處理模板支設(shè)拌合漿料灌漿養(yǎng)護(hù)和拆模。以上是傳統(tǒng)的灌漿料的施工方法，我認(rèn)為隨著科技的進(jìn)步和人們的不斷研究，灌漿料在施工方案上也會(huì)得到改進(jìn)，

29、使其向著方法簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)易，成本低，質(zhì)量高的方向發(fā)展。 材料的發(fā)展方向隨著國(guó)內(nèi)外外加劑的迅速發(fā)展,灌漿料的發(fā)展也日新月異。除常規(guī)產(chǎn)品外,類(lèi)似BY220H2 等搶修型灌漿料的高端產(chǎn)品才是灌漿料的發(fā)展趨勢(shì)所在。類(lèi)似產(chǎn)品縮短了工期,方便了施工,得到了施工單位的廣泛認(rèn)同。目前國(guó)內(nèi)高強(qiáng)自流平無(wú)收縮灌漿料是由高強(qiáng)膠結(jié)成分、超塑化組分、膨脹組分、優(yōu)選高強(qiáng)微骨料組分以及一些微量改性組分以適當(dāng)比例共同粉磨而成。其與水反應(yīng)生成大量膨脹結(jié)晶礦物水化硫鋁酸鈣,以此而實(shí)現(xiàn)材料自身的無(wú)收縮;同時(shí)該材料有大的流動(dòng)性,施工性好,能夠自流找平,可操作時(shí)間長(zhǎng),且完工后表面光滑平整,在高速鐵路、客運(yùn)專(zhuān)線、高速公路等的支座灌漿中廣泛應(yīng)用。另外,近年來(lái)也出現(xiàn)了許多新的材料,如用于板式無(wú)碴軌道,采用水泥、乳化瀝青、砂及各種摻和料混合而成的CA 砂漿,預(yù)應(yīng)力孔道灌漿劑等,大都伴隨著新材料的復(fù)配,在項(xiàng)目上有著廣泛應(yīng)用?？梢灶A(yù)見(jiàn),通過(guò)在特種骨料和膠凝材料中加入各種高效減水劑、硅微粉、礦渣微粉、阻裂纖維、可再分散乳膠粉等聚合物添加劑,新一代的灌漿料今后會(huì)朝著性能優(yōu)越、成本低廉的方向有更大的發(fā)展。 應(yīng)用范圍的擴(kuò)大灌漿料不僅被廣泛的應(yīng)用到結(jié)構(gòu)的加固工程中，而且在。在冶金、化工、電力、建材等工業(yè)建筑及設(shè)備的鋼筋錨固和基礎(chǔ)灌漿等工程中具有很大的應(yīng)用前景。作