結(jié)構(gòu)加固用灌漿料的配方設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐

謝美玲 楊建科

(山西鋼鐵建設(shè)(集團(tuán))有限公司，山西 太原 030003)

1 概述

灌漿料是由水泥基凝膠材料、級(jí)配細(xì)骨料、減水劑、膨脹劑及適量的功能性材料混合而成的產(chǎn)品，和普通混凝土相比最大的優(yōu)勢(shì)是早強(qiáng)、高強(qiáng)、大流動(dòng)性、微膨脹，以及可實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)。國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 50448—2015水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范、JC/T 986—2005水泥基灌漿材料、JG/T 408—2013鋼筋連接用套筒灌漿料都有相關(guān)規(guī)定。結(jié)構(gòu)加固灌漿料適用于既有結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)改造，功能完善或缺陷修復(fù)等，在GB 50550—2010建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范中也有詳盡的規(guī)定，加固設(shè)計(jì)文件中灌漿料強(qiáng)度按混凝土強(qiáng)度表達(dá)，實(shí)際使用過(guò)程因場(chǎng)地條件局限，不能合理布局排氣孔、引流孔或人工輔助等手段，如大平面封閉灌漿，必須采用壓力注漿等措施。因此，只有將強(qiáng)度、泵送性能、流動(dòng)性等統(tǒng)一考慮，而不是單一考慮強(qiáng)度，形成定制產(chǎn)品，才能保證質(zhì)量。在諸多工程實(shí)際案例中，由于只單純強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，而忽視現(xiàn)場(chǎng)具體條件、施工工藝的合理性，再加上工期進(jìn)度等要求的制約，往往造成越小的工程越易引發(fā)質(zhì)量事故，所以只有將客觀的工程條件、配套的施工工藝、適宜的材料性能、合理的施工組織等進(jìn)行統(tǒng)一、協(xié)調(diào)的全面考慮，才能有效的保證施工質(zhì)量，讓工程狀態(tài)全面受控。

2 工程案例

大同市某小區(qū)地下車庫(kù)連接通道部分，因施工用電及施工現(xiàn)場(chǎng)管理不當(dāng)，工人不慎將木模板等庫(kù)存周轉(zhuǎn)材料引燃，造成局部火災(zāi)。受災(zāi)區(qū)域過(guò)火時(shí)間近1 h，過(guò)火面積約500 m2，主要受損情況為過(guò)火區(qū)域柱列間距8 m×8 m連續(xù)8跨頂板保護(hù)層爆裂，梁、柱局部過(guò)火損傷。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，過(guò)火混凝土構(gòu)件剔除表面后的混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)性能完整，故設(shè)計(jì)采用梁、柱局部包鋼加固，頂板底部植筋 φ20@150 mm鋼筋網(wǎng)片，壓力注漿100 mm厚C35混凝土疊合層的方案。

由于該地下通道頂板上部設(shè)有防水層，且2 m厚覆土、綠化均已完成，若從上部開(kāi)孔，自上而下注漿，成本高、影響面也很大。因此優(yōu)化施工方案，順主梁方向在疊合層底部加H型鋼梁，兩邊定制整體大模板的方案，保證注漿質(zhì)量和整體平整度。

為保證整體施工質(zhì)量，大模板底部用絲桿調(diào)整高度和平整度。連接部位采用軟密封膠帶封閉，為避免停壓后漿料倒流，注漿孔高出模板50 mm，距頂板保證40 mm以上，注漿孔同時(shí)作為排氣孔，為保證漿料順暢，注漿孔遠(yuǎn)端設(shè)5 mm泄流孔或排氣孔，因此注漿主要靠壓力泵和灌漿料的流動(dòng)性能來(lái)實(shí)現(xiàn)。

為保證注漿順暢，施工單位采購(gòu)灌漿料后專門進(jìn)行了模擬試驗(yàn)。當(dāng)水料質(zhì)量比為16%時(shí)，壓力注漿后漿料拌合物的擴(kuò)展度僅為1 500 mm，水料質(zhì)量比為18%時(shí)，則出現(xiàn)了漿料分層離析和骨料堆積的現(xiàn)象，無(wú)法滿足要求，故本文專門定制C40級(jí)灌漿料。

3 產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)材料分析

首先對(duì)采購(gòu)樣品進(jìn)行了分析。經(jīng)篩分基本確定骨料為單粒級(jí)石英砂，且顆粒相對(duì)偏粗，粒徑約為2.36 mm篩余達(dá)30%，如果輔助泵送，僅能滿足一般灌漿要求。依據(jù)GB/T 2419—2005水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法采用φ70 mm/h～100 mm/h=60 mm的截錐試模，進(jìn)行流動(dòng)度試驗(yàn)，經(jīng)檢測(cè)當(dāng)水料比為0.16時(shí)，擴(kuò)散度為260 mm；當(dāng)水料比為0.18時(shí)，擴(kuò)散度為280 mm，出現(xiàn)明顯泌水和骨料堆積現(xiàn)象。而此次大平面壓力注漿必須有優(yōu)良的分散性、流動(dòng)性、連續(xù)性，良好的施工性能成為配合比設(shè)計(jì)的焦點(diǎn)。

3.2 主要原材料

水泥：太原獅頭P.O42.5。

減水劑：山西三雄建材公司SX-1奈系減水劑，摻量0.6%～1%，減水率15%～25%。

膨脹劑：昆山龍濤嘉禾建材有機(jī)膨脹劑,摻量0.3%～0.5%。

石英砂：忻州石英砂10目～20目，20目～50目。

礦粉：太鋼超細(xì)粉420 m2/kg。

粉煤灰：太鋼二級(jí)粉煤灰。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原則

1)根據(jù)GB/T 50550—2016的要求，宜采用細(xì)粒石灌漿料，但因排氣孔、注漿孔均在鋼模底板上實(shí)施，且堵漏困難不宜開(kāi)孔太密，所以必須設(shè)計(jì)適合壓力注漿，并能大面積自流平的專用灌漿料。

2)通過(guò)試驗(yàn)比較，控制砂最大粒徑并且連續(xù)級(jí)配，以10目～20目、20目～50目石英砂混合而成，級(jí)配篩分見(jiàn)表1。

表1 級(jí)配篩分表

3)摻入礦物摻合料，增加膠體材料的均勻分散性和流動(dòng)性，選擇太鋼生產(chǎn)的超細(xì)礦渣粉和二級(jí)粉煤灰，經(jīng)比較試驗(yàn)，礦粉摻量為水泥量的50%，流動(dòng)性最為理想，粉煤灰比礦渣粉又有更好的滑動(dòng)性。

4)膠骨比的確定。

無(wú)骨料壓漿料可滿足壓力注漿的要求，而本工程現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)施抽真空、引流等手段。常規(guī)灌漿料骨料較多時(shí)，易產(chǎn)生骨料堆積現(xiàn)象，經(jīng)試驗(yàn)確定膠骨比為48∶52時(shí)為最佳。

3.4 配合比及試驗(yàn)效果

3.4.1產(chǎn)品配合比

產(chǎn)品配合比見(jiàn)表2。

表2 產(chǎn)品配合比 kg

3.4.2室內(nèi)試驗(yàn)

按水料質(zhì)量比17%攪拌，自流擴(kuò)散度達(dá)360 mm，流速較快、有明顯的滾動(dòng)效應(yīng)，而且外緣光滑規(guī)整，用膩刀從中劃開(kāi)，能夠迅速自愈合，漿體看不到痕跡，半小時(shí)后保留值在300 mm以上。

3.4.3現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)

模擬試驗(yàn)效果如圖1，圖2所示。

現(xiàn)場(chǎng)水料質(zhì)量比16%即可實(shí)現(xiàn)順暢注漿，水料質(zhì)量比調(diào)至18%出現(xiàn)明水但不堆積、不堵泵，仍可順暢注漿。

4 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐

表3 新配比灌漿料性能統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)模擬試驗(yàn)效果，計(jì)劃4個(gè)注漿孔順序注漿。實(shí)際注漿時(shí)，對(duì)角都流了漿，因之第1版實(shí)施時(shí)以1，3孔為主，2，4孔輔助的方案。因?yàn)闆](méi)有合適的排氣引流孔，造成中間匯流部分積水空鼓的現(xiàn)象。因之第2版開(kāi)始調(diào)整為中心注漿，敲擊模板引導(dǎo)，四角輔助，適當(dāng)開(kāi)孔引流、排氣的方案，實(shí)現(xiàn)較好的灌漿效果，見(jiàn)圖3。工程實(shí)施一年多，有局部先期浮漿層脫落、小空鼓、無(wú)裂紋，滿足設(shè)計(jì)要求。該配比灌漿材料留置試樣強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表3。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)該加固工程的調(diào)查、跟蹤、服務(wù)、合作，我們感受到結(jié)構(gòu)加固灌漿料是一個(gè)系統(tǒng)工程。在信息化的時(shí)代，設(shè)計(jì)、施工、材料、設(shè)備各方都應(yīng)系統(tǒng)理解，充分重視，專業(yè)的人解決專業(yè)的問(wèn)題，保證各項(xiàng)措施、各環(huán)節(jié)、相關(guān)性能都能滿足要求，保證加固工程全生命周期的安全。