劉曉斌，熊衛(wèi)鋒

（北京東方雨虹防水技術(shù)股份有限公司，北京 101309）

0 引言

水泥基灌漿料以其良好的流動(dòng)灌注、早強(qiáng)高強(qiáng)、微膨脹、與混凝土結(jié)構(gòu)良好的結(jié)合力等特性，在大型設(shè)備安裝的地腳螺栓灌漿、二次灌漿以及混凝土結(jié)構(gòu)加固等方面有著廣泛的應(yīng)用[1-2]。目前應(yīng)用較為廣泛的水泥基灌漿料一般為高強(qiáng)度速凝型的硅酸鹽水泥結(jié)合速凝劑或硫鋁酸鹽水泥作為其膠凝材料，以滿足早強(qiáng)高強(qiáng)的要求。然而采用普通硅酸鹽水泥與快硬硫鋁酸鹽水泥進(jìn)行復(fù)合使用，可在滿足灌漿料各種性能要求的同時(shí)，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的性價(jià)比，具有較大的意義。

本實(shí)驗(yàn)在采用普通硅酸鹽水泥與硫鋁酸鹽水泥復(fù)合的基礎(chǔ)上，分別考察了減水劑、膨脹劑等主要功能組分對(duì)灌漿料關(guān)鍵物理力學(xué)性能的影響，總結(jié)出規(guī)律性的結(jié)論。

1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及方法

1.1 原材料

水泥：冀東P·O42.5，企鵝R·SAC42.5；砂：級(jí)配石英砂，粒徑分別為 0.125～0.18mm、0.18～0.425mm和0.425～0.8mm。

減水劑：北京慕湖 UNF-5 萘系高效減水劑。膨脹劑：北京新中巖 ZY 膨脹劑，UEA 類。水：自來水。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以公司原有的結(jié)合促凝劑的硅酸鹽水泥基灌漿材料的基本配比為依據(jù)，膠砂比為 0.45∶0.55，水灰比為0.33～0.35，減水劑摻量范圍為 0.5%～3.0%，膨脹劑摻量為0～5%（替換對(duì)應(yīng)量的 0.125～0.18mm 石英砂）。在試驗(yàn)過程中，保持基本配合比不變，按一定的規(guī)律調(diào)整主要功能組分的用量，考察該組分對(duì)灌漿料性能的影響。

試驗(yàn)方法以及指標(biāo)要求，參照 GB/T50448—2008《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的Ⅱ類產(chǎn)品進(jìn)行[3]，其主要的指標(biāo)要求為：①最大集料粒徑≤4.75mm；②流動(dòng)度初始值≥340mm，30min保留值≥310mm；③豎向膨脹率 3h 為0.1%～0.35%，24h 與 3h 的膨脹值之差為 0.02%～0.5%；④抗壓強(qiáng)度 1d≥20.0MPa，3d≥40.0 MPa，28d≥60.0MPa；⑤泌水率為 0%。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 減水劑用量對(duì)灌漿料流動(dòng)度的影響

減水劑是灌漿料實(shí)現(xiàn)其良好灌注特性的重要功能性添加劑，主要表現(xiàn)在其用量對(duì)灌漿料的流動(dòng)度起著重要的影響。試驗(yàn)考察了萘系減水劑 UNF-5 用量從 0.5% 增加至 3.0% 時(shí)，在微調(diào)用水量保證不泌水的條件下測(cè)試灌漿料流動(dòng)度初始值及 30min 保留值，試驗(yàn)結(jié)果如表1 所示。

表1 減水劑用量對(duì)流動(dòng)度影響測(cè)試結(jié)果

從表1 所示的測(cè)試結(jié)果可以觀察到，隨著減水劑用量從0.5% 逐漸增加到 3.0%，灌漿料的流動(dòng)度初始值及 30min 保留值均隨之增加，并且在用量達(dá)到 2.3% 時(shí)，流動(dòng)度初始值為350mm，30min 保留值為 320mm，符合指標(biāo)的要求。此外，在減水劑從 0.5% 增加到 2.0% 的過程中，流動(dòng)度 30min 保留值增加幅度逐漸增大，也在一定程度上體現(xiàn)了減水劑對(duì)膠凝材料的緩凝特性。

從上述試驗(yàn)結(jié)果可知，減水劑的最佳用量為 2.3%。

2.2 硫鋁酸鹽水泥用量對(duì)灌漿料性能的影響

試驗(yàn)采用硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥復(fù)合使用的方式，提高灌漿料的早期強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)早強(qiáng)、高強(qiáng)的特性，在 2.1試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，保持膠凝材料總量不變，考察硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥的不同比例對(duì)灌漿料流動(dòng)度及抗壓強(qiáng)度的影響。

2.2.1 硫鋁酸鹽水泥用量對(duì)灌漿料流動(dòng)度的影響

考察了硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例分別為0∶10、0.5∶9.5、1∶9、2∶8、3∶7 時(shí)，灌漿料流動(dòng)度初始值及30min 保留值，試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。隨著硫鋁酸鹽水泥在膠凝材料中的比例逐漸增大，灌漿料的流動(dòng)度初始值沒有出現(xiàn)變化，表明膠凝材料總量不變時(shí)，兩種水泥的不同比例對(duì)灌漿料的流動(dòng)度初始值沒有明顯的影響，這在側(cè)面反映了萘系減水劑對(duì)不同膠凝材料的良好適應(yīng)性。隨著硫鋁酸鹽水泥在膠凝材料中的比例逐漸增加，流動(dòng)度 30min 保留值逐漸減少，當(dāng)比例小于 1∶9時(shí)，能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的 310mm；當(dāng)比例大于 1∶9 時(shí)，流動(dòng)度 30min 保留值不滿足要求。

表2 硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例對(duì)流動(dòng)度的影響測(cè)試結(jié)果

2.2.2 硫鋁酸鹽水泥用量對(duì)灌漿料抗壓強(qiáng)度的影響

考察了硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例分別為0∶10、0.5∶9.5、1∶9、2∶8、3∶7 時(shí)，灌漿料 1d，3d 和28d 抗壓強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果如表3 所示。

表3 硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響測(cè)試結(jié)果

從表3 所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例為 0∶10 時(shí)，即單獨(dú)采用普硅水泥，制備的灌漿料各齡期的抗壓強(qiáng)度均達(dá)不到指標(biāo)要求；隨著硫鋁酸鹽水泥用量的增加，制備的灌漿料的抗壓強(qiáng)度隨之增大，在比例為 1∶9 時(shí)，開始全面符合要求。

2.2.3 小結(jié)

綜合 2.2.1 和 2.2.2 的試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)硫鋁酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥用量比例為 1∶9 時(shí)，灌漿料的流動(dòng)度初始值、30min 保留值及不同齡期的抗壓強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求。

2.3 膨脹劑用量對(duì)灌漿料性能的影響

試驗(yàn)采用 UEA 類膨脹劑，在 2.1 和 2.2 試驗(yàn)結(jié)論的基礎(chǔ)上，即減水劑用量為 2.3%，硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例為 1∶9，考察膨脹劑用量對(duì)灌漿料流動(dòng)度、抗壓強(qiáng)度及豎向膨脹率的影響，并考察了 24h 時(shí)間范圍內(nèi)灌漿料豎向膨脹率的變化趨勢(shì)。

2.3.1 膨脹劑用量對(duì)灌漿料流動(dòng)度的影響

考察了膨脹劑用量分別為 0%，1%，2%，3%，4%，5%時(shí)，灌漿料的流動(dòng)度初始值及 30min 流動(dòng)度保留值，測(cè)試結(jié)果如表4 所示。從表4 所示的測(cè)試結(jié)果可知，由于膨脹劑替代等量的粒徑為 0.125～0.18mm 的石英砂，而粉狀的膨脹劑會(huì)影響灌漿料的流動(dòng)度，在膨脹劑用量為 2% 時(shí)，灌漿料流動(dòng)度初始值開始略有降低；膨脹劑用量為 3% 時(shí)，灌漿料流動(dòng)度 30min 保留值開始降低；膨脹劑用量達(dá)到5%時(shí)，出現(xiàn)了30min 流動(dòng)度保留值達(dá)不到要求的現(xiàn)象。

表4 膨脹劑用量對(duì)流動(dòng)度影響測(cè)試結(jié)果

2.3.2 膨脹劑用量對(duì)灌漿料強(qiáng)度的影響

考察膨脹劑用量分別為 0%、1%、2%、3%、4%、5%時(shí)，灌漿料的 1d、3d、28d 抗壓強(qiáng)度，測(cè)試結(jié)果如表5 所示。由測(cè)試結(jié)果可知，膨脹劑用量增加會(huì)提高灌漿料的 1d 抗壓強(qiáng)度，但對(duì) 3d 和 28d 抗壓強(qiáng)度沒有明顯的作用規(guī)律，只是略有增加。

表5 膨脹劑用量比例對(duì)抗壓強(qiáng)度的影響測(cè)試結(jié)果

2.3.3 膨脹劑用量對(duì)灌漿料豎向膨脹率的影響

考察了膨脹劑用量分別為 0%，1%，2%，3%，4%，5%時(shí)，灌漿料的 3h 豎向膨脹率，24h 豎向膨脹率以及膨脹率之差，測(cè)試結(jié)果如表6 所示。

表6 膨脹劑用量比例對(duì)豎向膨脹率的影響測(cè)試結(jié)果 %

通過對(duì)表6 豎向膨脹率測(cè)試結(jié)果進(jìn)行觀察可知，在不摻加膨脹劑時(shí)，灌漿料產(chǎn)生了微小的膨脹，這可能是由于硫鋁酸鹽水泥具有一定膨脹特性而產(chǎn)生的，但這種膨脹微小，不能滿足指標(biāo)要求；隨著膨脹劑用量的增加，灌漿料的 3h 豎向膨脹率在用量達(dá)到 3% 時(shí)滿足了要求，達(dá)到了 0.12%，且其24h 豎向膨脹率為 0.17%，兩者之差為 0.05%，同樣滿足指標(biāo)的要求。

此外，試驗(yàn)還考察了膨脹劑用量為 3% 時(shí)，灌漿料豎向膨脹率 24h 之內(nèi)的變化趨勢(shì)，如圖1 所示。

圖1 灌漿料豎向膨脹率變化趨勢(shì)

從圖1 可以看出，灌漿料豎向膨脹率在澆注后 2h 至 8h這段時(shí)間內(nèi)有明顯的增大變化，并在 8h 以后趨于平穩(wěn)，反映了該配合比制備的灌漿料的豎向膨脹特性。

2.3.4 小結(jié)

綜合 2.3.1，2.3.2，2.3.3 的試驗(yàn)內(nèi)容分析，當(dāng)膨脹劑用量為 3% 時(shí)，灌漿料具有良好的流動(dòng)度初始值，30min 保留值，且豎向膨脹率及不同齡期的強(qiáng)度滿足指相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求。

3 結(jié)語

（1）萘系減水劑 UNF-5 用量為 2.3% 時(shí)，灌漿料在不泌水的基礎(chǔ)上具有良好流動(dòng)度初始值及 30min 保留值，滿足其高流動(dòng)性要求；

（2）硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例為 1：9 時(shí)，灌漿料具有良好的流動(dòng)度初始值及 30min 保留值，且1d，3d，28d 均滿足相應(yīng)要求，實(shí)現(xiàn)早強(qiáng)高強(qiáng)的特性；

（3）膨脹劑用量為 3% 時(shí)，灌漿料的豎向膨脹率滿足要求，且其主要膨脹變化時(shí)間為澆注后 2h～8h；

（4）綜上所述，萘系減水劑 UNF-5 用量為 2.3%，硫鋁酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥用量比例為 1：9，膨脹劑用量為3% 時(shí)，制備的灌漿料滿足 GB/T50448-2008《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》中的 Ⅱ 類產(chǎn)品的主要技術(shù)指標(biāo)要求。

[1] 任恩平，仲曉林等.膨壓力法在唐鋼灌漿施工中的應(yīng)用[J].工業(yè)建筑，2007, (37):1257-1258.

[2] 曾明，周紫晨.一種用于水泥基灌漿料的復(fù)合膨脹劑研究[J].混凝土與水泥制品，2011(2):11-14.

[3] 邵正明，王強(qiáng)，等.國標(biāo)《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》GB/T50448 技術(shù)要求解析.交通建設(shè)與管理，2009(07):105-109.