水泥基灌漿材料 = 水泥 + 細骨料 + 專用助劑。從最初的主要用于設(shè)備基礎(chǔ)灌漿,已發(fā)展成為可用于建筑物基礎(chǔ)加固、建筑物植筋、建筑物梁、板、柱改造等多種用途的產(chǎn)品。產(chǎn)品本身為非金屬性材料,其收縮補嘗機理源于鈣礬石晶體的實心膨脹。幾乎不含氯離子及其他腐蝕性物質(zhì),直接加水?dāng)嚢杓纯墒褂?。在低水灰比下即能獲得良好的流動漿體,有利于離子及其他腐蝕性物質(zhì),直接加水?dāng)嚢杓纯墒褂谩T诘退冶认录茨塬@得良好的流動漿體,有利于施工澆注,形成高強度不收縮構(gòu)體物。是土木、建筑、機械安裝等工程理想的灌漿材料。
二、技術(shù)性能:
1 、流動性好:在水灰比很低的情況下,可獲得很大的流動度,能夠自流平,自動地填充所需灌注空間,確保無漏空灌漿。
2 、無收縮:無收縮自流平灌注材料具有微膨脹性能,脹量可根據(jù)工程要求進行調(diào)整,一般為 0.01~0.05% 。其凝結(jié)前產(chǎn)生的膨脹能對砂漿的塑性收縮給予相應(yīng)的補償,無收縮自流平灌注材料還能補償砂漿硬化后產(chǎn)生的干燥無縮。
3 、早期強度高:無收縮自流平灌注材料 1 天強度大于 20MPa , 3 天強度大于 30MPa , 28 天強度大于 70MPa ,可使設(shè)備在 1~3 天內(nèi)進行安裝,可抗擊設(shè)備運行中的沖擊和振動。
4 、粘結(jié)強度:能提高鋼筋與混凝土的握裹力,能夠產(chǎn)生很好的錨固效果。
三、適用范圍:
1 、鋼骨結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),接縫填充灌漿。 2 、機械設(shè)備地腳螺栓、錨栓基座的固定灌漿。 3 、橋梁基座,支撐墊混凝土面層,巖基灌漿。 4 、連續(xù)墻,逆打墻柱、地下室墻板,后打耐震壁。 5 、鋼廠、電廠、機械廠等的快速修護灌漿。 6 、橋面、伸縮縫、路面、機場跑道快速養(yǎng)護修復(fù)。 7 、軌道板、預(yù)制水泥制品缺角及裂縫修復(fù)。
四、性能指標(biāo):
抗壓強度( MPa ) |
豎向膨脹率 |
流動度 |
鋼筋握裹力 |
需水量 |
澆注用量 |
最大粒度 | ||
1 天 |
3 天 |
28 天 |
( ‰ ) |
( mm ) |
( MPa ) |
( % ) |
( kg/m3) |
( mm ) |
20 |
30 |
60 |
( 0.1~0.5 ) |
≥ 250 (自流) |
≥ 6.0( 圓鋼 ) |
12~14 |
200 |
5 (粒度可調(diào)) |
五、使用方法:
1 、無收縮自流平灌注材料,使用時只需加入 13% 左右的清潔自來水?dāng)嚢杈鶆颍懒鲃佣冗_ 240 mm 以上即可灌漿使用。該產(chǎn)品不需振搗,可泵送。
2 、灌注施工完成后,終凝以后開始進行灑水養(yǎng)護,養(yǎng)護期 7 ~ 14 天。
六、包裝與貯存:
1 、無收縮自流平灌注材料專用助劑使用有塑料膜襯的編織袋包裝,每袋 50 kg 。
2 、請貯放在干燥的地方,以免受潮。
用高性能灌漿劑配制灌漿材料的
性能與工程應(yīng)用研究
一、高性能灌漿劑的性能
高性能灌漿劑是工廠化生產(chǎn)的外加劑,主要由流化組分、膨脹組分、增稠組分和改性劑組成。施工單位購買灌漿劑后,使用普通硅酸鹽水泥、高性能灌漿劑和普通骨料,根據(jù)工程實際情況配制灌漿材料。
1 、高性能灌漿劑的技術(shù)要求
1 )減水率大于 30% ;
2 )流動度(坍落度)大, 30min 保留值大于或等于 90% ;
3 )配制的高性能灌漿料的性能滿足《水泥基灌漿材料施工技術(shù)規(guī)程》( YB/T9261-98 )、《混凝土外加劑應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》( GB50119-2003 )、《水泥基灌漿材料》( JC/T 986-2005 )要求。
2 、試驗用材料
水泥: P · O 52.5R 、 P · O 42.5R 、 P · O 32.5R ,文中如無特殊說明,所用水泥均為 P · O 52.5R 。高性能灌漿劑。標(biāo)準(zhǔn)砂:普通河砂,細度模數(shù) 2.6~3.2 。碎石:級配 5~ 10mm 。水:自來水。
3 、填充混凝土試驗
經(jīng)過大量的試驗研究,對原材料進行了初步選擇,然后優(yōu)選各種原材料的最佳比例,確定灌漿劑的配方組成。由表 1 可知,配方合理的灌漿劑,其配制的混凝土具有良好的工作性能和強度。
表 1 填充混凝土性能
Table 1 Workability and compressive strength of concrete
編號 |
混凝土配合比 |
坍落度 /mm |
抗壓強度 /MPa | ||||||||
B/(k g · m -3 ) |
灌漿劑 /% |
砂率 /% |
W/B |
T( 0min ) |
D f (0min) |
T(30min) |
1d |
3d |
7d |
28d | |
1 |
800 |
0 |
50 |
0.28 |
270 |
700 |
-- |
41.1 |
54.7 |
54.9 |
67.7 |
2 |
800 |
16 |
50 |
0.26 |
265 |
630 |
250 |
37.7 |
67.9 |
75.3 |
78.2 |
3 |
800 |
16 |
50 |
0.26 |
270 |
620 |
255 |
36.2 |
61.4 |
69.5 |
82.7 |
注: 1 )水泥為 P · O42.5R ; 2 )膠凝材料 B= 水泥 + 灌漿劑; 3 )編號 2 、 3 中的灌漿劑組成不同,是經(jīng)過優(yōu)化配方選出的二個組成; 4 )編號 1 稍有泌水; 5 ) T 為坍落度, D f 為坍落擴展度。
二、用灌漿劑制備的灌漿材料性能
通過灌漿劑的制備研究,由試驗得出灌漿劑的最佳配方組成,進一步試驗研究用灌漿劑制備灌漿材料的性能。
1 、工作性能
灌漿材料的流動度是評價其質(zhì)量好壞的首要條件,足夠大的流動度可使灌漿材料在自重作用下(或稍加插搗)就能流入所要填充的全部空間,并達到自密實。根據(jù)安裝設(shè)備的一般要求,灌漿料流動度在 240~ 270mm 即可。但在保證拌合物不泌水、不離析,又能滿足強度的前提下,流動度大一些具有更好的填充性和易密性。由表 2 可見,用灌漿劑配制的砂漿拌合物其流動度及流動度損失都很小。
拌合物的凝結(jié)時間直接影響到施工進度,也關(guān)系到每次拌合物的數(shù)量。對于加固工程一般希望強度增長較快,終凝時間盡可能短。用灌漿劑配制的砂漿,其初凝、終凝時間,能較好地滿足施工要求。
2 、力學(xué)性能
( 1 )抗壓強度
一般設(shè)備安裝灌漿材料的強度等級應(yīng)比基礎(chǔ)混凝土高 1~2 個等級,但許多國家的設(shè)備安裝要求 1d 達到 30MPa 以上, 28d 達 60MPa 以上。表 3 給出了灌漿材料的強度結(jié)果,可知,用灌漿劑、 P · O42.5R 級以上普通硅酸鹽水泥和河砂配制的灌漿材料,均具有較高的強度,超過標(biāo)準(zhǔn)要求。
表 2 砂漿灌漿料拌合物的性能
Table2 Workability of fresh mortars prepared with grouting admixture
編號 |
灌漿材料 |
灌漿劑 /% |
流動度 /mm |
泌水率 /% | |||
類型 |
配合比 |
0min |
30min |
60min | |||
1 |
砂漿 |
1 : 1 : 0.28 |
16 |
260 |
240 |
200 |
0 |
2 |
砂漿 |
1 : 1 : 0.30 |
16 |
315 |
285 |
255 |
0 |
注:初凝在 2h 左右,終凝在 3h 左右。
表 3 灌漿材料的強度
Table 3 Compressive strength of grouting materials
編號 |
灌漿材料類型及配比 |
灌漿劑 /% |
流動度 /mm |
抗壓強度 /MPa | ||||||||
B/ ( k g · m -3 ) |
砂率 /% |
W/B |
1d |
3d |
7d |
28d |
60d |
180d | ||||
1 |
混凝土 |
800 |
48 |
0.28 |
14 |
265 |
15.8 |
36.8 |
45.5 |
59.7 |
68.8 |
-- |
2 |
800 |
48 |
0.28 |
14 |
270 |
41.7 |
65.0 |
71.7 |
79.0 |
-- |
-- | |
3 |
800 |
50 |
0.28 |
14 |
265 |
42.4 |
65.7 |
73.4 |
78.9 |
-- |
-- | |
4 |
800 |
52 |
0.28 |
14 |
265 |
43.8 |
65.0 |
68.5 |
76.5 |
-- |
-- | |
5 |
凈漿 |
1 : 0.29 |
14 |
240 |
62.2 |
72.3 |
81.2 |
90.8 |
95.5 |
98.1 | ||
6 |
砂漿 |
河砂 1 : 1 : 0.30 |
14 |
260 |
47.5 |
72.7 |
75.7 |
84.0 |
89.8 |
96.3 | ||
7 |
河砂 1 : 1 : 0.30 |
14 |
270 |
37.2 |
57.3 |
64.0 |
72.3 |
-- |
-- |
注:水泥強度等級:編號 1 為 P · O32.5R ;編號 2 ~ 編號 6 為 P · O52.5R ;編號 7 為 P · O42.5R 。
( 2 )鋼筋握裹強度
無論是設(shè)備基礎(chǔ)灌漿還是加固修補工程,只有保證灌漿料與鋼筋具有足夠的粘結(jié)強度,才能具有良好的整體性。一般要求灌漿料與光面鋼筋的粘結(jié)強度不小于 6.OMPa( 《聚合物水泥防水砂漿》 (JC / T 986 ~ 2005) 要求不小于 4.OMPa) 。鋼筋握裹強度的測試參照《水工混凝土試驗規(guī)程》 (DL / T 5150) 中規(guī)定的試驗方法進行,鋼筋為 Φ20 的光面圓鋼,試件尺寸 100mm ×l 00mm × 200mm ,試驗結(jié)果見表 4 。由表 4 可知,無論砂漿還是混凝土與鋼筋的握裹強度, 3d 齡期就超過 6.0 MPa ,完全達到錨固設(shè)備地腳螺栓的要求。
( 3 )其他主要力學(xué)性能
灌漿材料的彈性模量受骨料粒徑的影響,砂漿的彈性模量較小,填充混凝土的彈性模量較大,具有較高的協(xié)同變形能力。另外,灌漿材料還具有較高的軸壓強度和劈拉強度,結(jié)果見表 4 。
表 4 灌漿材料的主要力學(xué)性能
Table 4 Mechanical properties of grouting materials
編號 |
灌漿劑 /% |
28d 抗折強度 /MPa |
軸壓強度 /MPa |
劈拉強度 /MPa |
握裹強度 /MPa |
彈性模量 /10 4 MPa | |||||
3d |
7d |
28d |
3d |
28d |
3d |
28d |
7d |
28d | |||
1 |
16 |
11.4 |
46.8 |
57.2 |
59.7 |
3.55 |
5.58 |
6.5 |
7.1 |
2.26 |
2.45 |
2 |
16 |
12.9 |
54.7 |
59.6 |
59.9 |
2.29 |
4.86 |
6.0 |
6.4 |
3.03 |
3.35 |
注:編號 1 中砂漿為 1 : 1 : 0.3 ;編號 2 中混凝土為 1 : 0.884 : 0.884 : 0.28 。
3 、變形性能
( 1 )膨脹
灌漿材料硬化后必須填充密實,增加與基材的粘結(jié)強度,提高其抗裂防滲效果,這就不能產(chǎn)生縮,必須具有適宜的膨脹。
膨脹率試驗參照“規(guī)范” (GB 50119 — 2003) 中膨脹劑部分,灌漿用膨脹砂漿的試驗方法,空氣中是指仍然帶模放在室溫為 (20 ± 3) ℃,相對濕度為 (60 ± 5) %的環(huán)境中測試的結(jié)果。由表 5 可見,灌漿材料的豎向膨脹率, ld 都大于標(biāo)準(zhǔn)“規(guī)范”中規(guī)定的不小于 0.02 %的值,當(dāng)灌漿劑摻加 16 %時, 3 、 7d 大于“規(guī)范” (GB 50119 — 2003) 對灌漿用膨脹砂漿的要求。表 5 還可以看出,豎向膨脹率在 3d 時基本處于穩(wěn)定。
表 5 灌漿料的豎向膨脹
Table 5 Vertical expansion of grouting materials
編號 |
配合比 |
灌漿劑 /% |
流動度 /mm |
膨脹率 /% | |||||
標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護方法 |
空氣中 | ||||||||
1d |
3d |
7d |
30d |
60d | |||||
1 |
1 : 1 : 0.30 |
14 |
290 |
0.053 |
0.126 |
0.138 |
0.031 |
0.029 | |
2 |
1:1:0.28 |
16 |
280 |
0.131 |
0.218 |
0.242 |
|||
3 |
1:1:0.30 |
16 |
300 |
0.542 |
0.637 |
0.647 |
注: 1 )編號 1 、編號 2 為砂漿,編號 3 為植筋用砂漿; 2 )編號 2 、編號 3 試驗結(jié)果為二 次試驗結(jié)果平均值。
由此可見,制備的灌漿材料具有較大的膨脹率,砂漿在空氣中 2 個月齡期仍然具有較大的膨脹率,不收縮。對于固定設(shè)備螺栓、植筋加固地基基礎(chǔ)等都有極大的參考價值。
由表 6 可見,混凝土的限制膨脹率 ld 就有較大的膨脹率,且趨于穩(wěn)定,膨脹安全可靠。 28d 不但沒有出現(xiàn)干縮,仍有較高的膨脹率。
表 6 混凝土的限制膨脹率
Table 6 Limiting expansion of grouting materials
混凝土配合比 |
灌漿劑 /% |
流動度 /mm |
膨脹率 /10 -4 | ||||
B : S : G : W |
水中 |
空氣中 | |||||
1d |
7d |
14d |
28d |
42d | |||
1 : 0.884 : 0.884 : 0.28 |
16 |
260 |
2.97 |
3.00 |
3.02 |
1.70 |
1.33 |
注: B 為膠凝材料; S 為砂子; G 為石子; W 為水。
(2) 干縮
成型 100mm × 100mm × 400mm 試件, 1d 拆模后,一組立即放入干燥室內(nèi)測干縮,另一組放入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室養(yǎng)護 3d ,然后再放入干燥室內(nèi)測干縮。試驗結(jié)果見圖 l 。
由圖 1 可見,灌漿材料的干縮值非常小, 45d 后,干縮值基本穩(wěn)定;標(biāo)養(yǎng) 3d 后再放入干縮室的干縮值,小于拆模后立即放入干縮室的干縮值,各齡期的干縮值大約要小一半。這是由于,灌漿材料具有較大的膨脹率,并且 3d 齡期基本膨脹穩(wěn)定;同時,灌漿材料具有較高的早期強度, 3d 已具有較大的抗拉強度。因此,在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護室養(yǎng)護 3d 后放入干縮室測干縮,其干縮值就很小。事實上,標(biāo)養(yǎng) 3d ,試體已產(chǎn)生了很大的膨脹率,以后齡期的干縮也不會出現(xiàn)絕對收縮值,前面的膨脹試驗也能說明這一問題。
4 、耐久性能
灌漿材料具有自流平、免振搗、無施工噪音等特點,是一種高性能特種工程材料,廣泛應(yīng)用于設(shè)備基礎(chǔ)、軌道安裝的灌漿、柱樁加固、地腳螺栓的錨固、工程補修和搶修等,因此,對于灌漿材料的耐久性能要求很高,研究其耐久性能非常重要。
( 1 )氯離子擴散系數(shù)
混凝土的滲透性可以通過氯離子在混凝土中擴散系數(shù)的大小進行評價,品質(zhì)較差的混凝土 Cl - 擴散系數(shù)在 10 -7 cm 2 / s 數(shù)量級,普通混凝土 Cl - 擴散系數(shù)在 10 -8 cm 2 / s 數(shù)量級,具有較高的抗?jié)B性的混凝土 Cl - 擴散系數(shù)在 10 -9 cm 2 / s 數(shù)量級。利用 NEL — PD 方法試驗,結(jié)果見表 7 。
由表 7 知,灌漿材料的 Cl - 擴散系數(shù)很低,灌漿材料抵抗 Cl - 擴散的能力很高;在強度值接近的情況下,砂漿的 Cl - 擴散系數(shù)大于混凝土的 Cl - 擴散系數(shù)。
表 7 灌漿材料的氯離子擴散系數(shù)
Table 7 Cl - diffusion coefficient of grouting materials
灌漿材料 |
灌漿劑 /% |
流動性 /mm |
抗壓強度 /MPa |
抗折強度 / MPa |
氯離子擴散系數(shù) / ( 10 -9 cm 2 · s -1 ) | ||
類別 |
配比 |
14d |
28d | ||||
砂漿 |
1 : 1 : 0.29 |
16 |
305 |
84.8 |
11.4 |
9.332 |
9.287 |
混凝土 |
1 : 0.884 : 0.884 : 0.29 |
16 |
275 |
85.7 |
12.9 |
5.063 |
5.062 |
(2) 其他主要耐久性能
按《砂漿、混凝土防水劑》 (JC 474 一 1999) 中砂漿抗?jié)B試驗方法測試普通河砂配制的砂漿灌漿材料的抗?jié)B能力,結(jié)果見表 8 。在抗?jié)B壓力為 3.6MPa 時,采用灌漿劑和普通河砂配制的灌漿料漿體滲水高度平均值只有 8.7mm ,表明具有很高的抗?jié)B能力。
表 8 灌漿材料的抗?jié)B性能
Table 8 Impermeability of grouting materials
平均滲水高度 /mm |
抗?jié)B壓力 /MPa |
8.7 |
3.6 |
抗凍融性能可以間接地反映灌漿材料抵抗環(huán)境水侵入和抵抗冰晶壓力的能力,是灌漿材料耐久性的重要指標(biāo)。根據(jù)《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》 (GBJ 82 — 85) 中快凍法抗凍融試驗方法進行試驗,試驗結(jié)果見表 9 。由表 9 可見,凍融循環(huán)至 300 次,其質(zhì)量損失仍很小,橫向動彈性模量損失率也很?。粌鋈谘h(huán)至 1000 次,其質(zhì)量損失較小,橫向動彈模損失仍小于 15 %。
表 9 灌漿材料的快速凍融循環(huán)性能
Table 9 Quick freeze-thaw durability of grouting material
快速凍融次數(shù) |
質(zhì)量損失 /% |
橫向動彈模損失 /% |
相對耐久性系數(shù) |
300 |
0.06 |
4.8 |
0.952 |
1000 |
1.00 |
14.1 |
0.859 |