CGM-H 型 特高強(qiáng)無收縮灌漿料

Cementitious grout

電力設(shè)備二次灌漿層

軋鋼設(shè)備二次灌漿層

CGM 高強(qiáng)無收縮灌漿料的性能

　　摘要 依據(jù)大量的試驗(yàn)成果，闡明 CGM 高強(qiáng)無收縮灌漿料是一種具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高流態(tài)、微膨脹和耐久性好等多種優(yōu)點(diǎn)的新型復(fù)合材料。它是將流態(tài)混凝土、早強(qiáng)高強(qiáng)混凝土、膨脹混凝土和外加劑等多種混凝土技術(shù)綜合運(yùn)用。

CGM high-strength non-shrinkage grouting material

Abstract ： Based on a great of experiment results, high-strength non-shrinkage grouting material is composite material which has many features including early-strength 、 high-strength 、 natural flow, micro-expansion. It is also a technology use of many concrete including natural flow concrete, early-strength and high-strength concrete, expansion concrete, admixture concrete and so on.
Key words ： high-strength non-shrinkage, grouting material, expansion

　　為了提高冶金、石化和電力等系統(tǒng)的軋鋼、連鑄、壓縮機(jī)、大功率泵和發(fā)電機(jī)等大型與特大型設(shè)備的安裝精度，加快安裝速度和延長設(shè)備使用壽命，需要采用流動(dòng)度大、強(qiáng)度高和具膨脹特性的灌漿材料。這類材料不僅可用于大中型設(shè)備的地腳螺栓的錨固、墊板座漿的二次灌漿，也可用于梁柱接頭，工程搶修等具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、無收縮和高流態(tài)要求的建筑施工。
一、 CGM 新灌漿料性能研究
1 、 CGM 灌漿料是一種具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高流態(tài)、微膨脹和耐久性好等多種優(yōu)點(diǎn)的新型復(fù)合材料。為此，它的研究與開發(fā)包含流態(tài)混凝土，高強(qiáng)早強(qiáng)混凝土，膨脹混凝土和外加劑應(yīng)用等多種技術(shù)，以無機(jī)膠凝材料和高強(qiáng)骨料為主，通過摻入不同種類的外加劑使得產(chǎn)品具有各種要求的性能，其主要性能如表 1 所示。

表 1 產(chǎn)品主要性能

二、試驗(yàn)材料和方法
1 、試驗(yàn)方法執(zhí)行下列標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范
(1) 跳桌流動(dòng)度 GB8077 — 87
(2) 豎向膨脹率 GBll9 — 88
(3) 抗壓強(qiáng)度 GBll9 — 88
(4) 凝結(jié)時(shí)間 GBll7 — 85
(5) 鋼筋粘結(jié)力 YBJ222 — 90
(6) 疲勞試驗(yàn) GBJ82 — 85
(7) 彈性模量 JBJ70 — 90
(8) 砂漿抗?jié)B JC474 — 92
(9) 凍融 CBJ82 — 85
(10) 鋼筋銹蝕 YBJ222 — 90
(11) 熱膨脹 GB7320 — 87

2 、試驗(yàn)用材料
(1)CGM 灌漿料
(2) 自來水

三、性能
　　 用于設(shè)備灌漿的 CGM 灌漿料材料是一種具有高強(qiáng)、早強(qiáng)、高流動(dòng)態(tài)和微膨脹等特性的混合材料。它主要是由特殊膠凝材料、膨脹材料、高強(qiáng)骨料和多種外加劑組成的?，F(xiàn)對試驗(yàn)成果作一介紹。
1 、流動(dòng)度
　　流動(dòng)度指標(biāo)是灌漿施工有無成效的重要條件。根據(jù)國外設(shè)計(jì)，一般要求灌漿料的跳桌流動(dòng)度大于 240mm ，以保證灌漿料依靠自重或稍加插搗就能流進(jìn)所要填充的全部空隙。按不同水料比測定的 CGM 灌漿料的流動(dòng)度和強(qiáng)度 ( 見圖 1 與表 2) ，圖 1 表 2 顯示 CGM 灌漿料隨著用水量的增加流動(dòng)度增大，而抗壓強(qiáng)度則降低。

表 2 用水量對流動(dòng)和強(qiáng)度的影響

　　根據(jù)試驗(yàn)，在不同溫度條件下該材料流動(dòng)性延續(xù)時(shí)間對流動(dòng)度影響見表 3 。施工中應(yīng)注意對攪拌好的灌漿料不宜久置。

表 3 時(shí)間延續(xù)對流動(dòng)度的影響

2 、凝結(jié)時(shí)間
　　 灌漿料的凝結(jié)時(shí)間直接影響到施工連續(xù)性和質(zhì)量。 CGM 中膠凝材料的水化速度隨環(huán)境溫度不同而改變，凝結(jié)時(shí)間也隨之變化。所測定的不同溫度和流動(dòng)度 CGM 的凝結(jié)時(shí)間 ( 表 4) ，可供不同條件下施工參考之用。

表 4 CGM 的凝結(jié)時(shí)間

3 、限制膨脹性
　　在設(shè)備安裝中，用灌漿料澆筑的二次灌漿層上表面高度不能低于初始表面高度，而且要向上有一定膨脹變化，這種變形稱為豎向限制膨脹。地腳螺栓的錨固有一定的膨脹應(yīng)力，使螺栓錨于應(yīng)力場中，可大大地提高抗拉拔的能力。見圖 2 、表 5 表明 CGM 灌漿料在常溫下都有一定的豎向限制膨脹性，限制膨脹率在 0.010% ～ 0.040 ％范圍內(nèi)，并在灌漿后十天左右開始穩(wěn)定。

表 5 CGM 在常溫膨脹率 ％

4 、抗壓和抗折強(qiáng)度
　　 按國內(nèi)規(guī)范要求，一般設(shè)備安裝的二次灌漿采用的細(xì)石混凝土強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)備基礎(chǔ)混凝土高一級。當(dāng)用無墊板方式安裝設(shè)備時(shí)，按國外設(shè)計(jì)要求，灌漿料的一天抗壓強(qiáng)度要達(dá)到 30MPa ， 28d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到 60MPa ，甚至更高 ( 如鋼連鑄 ) 。為了滿足上述設(shè)計(jì)要求，在對 CGM 原材料配比進(jìn)行大量試驗(yàn)研究后，測定的抗壓、抗折強(qiáng)度的范圍值見表 6 。

表 6 CGM 的抗壓抗折強(qiáng)度 MPa

　　從表 6 數(shù)據(jù)可見， CGM 的早期和后期抗壓強(qiáng)度都達(dá)到國內(nèi)外設(shè)計(jì)要求，抗折強(qiáng)度與普通混凝土相比更有優(yōu)越性。因此，可以在有早強(qiáng)、高強(qiáng)要求的國產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備的二次灌漿工程中使用。

四、其它性能指標(biāo)
1 、鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度
　　 對圓鋼筋一天的粘結(jié)強(qiáng)度已超過 6.0MPa ，對螺紋鋼筋一天的粘結(jié)強(qiáng)度已超過 13.0MPa 。因此， CGM 灌漿料可部分代替環(huán)氧樹脂作地腳螺栓的錨固材料。
2 、抗?jié)B性
　　 CGM 灌漿料的抗?jié)B水性較一般防水混凝土能力好得多。機(jī)油滲透率、油滲深度、強(qiáng)度增長率等多項(xiàng)試驗(yàn)表明，該材料浸油后強(qiáng)度不降低，耐油滲性能好。
3 、低溫和凍融性能
　　 CGM 具有良好的低溫性能，在冰箱 - 5 ℃ ，環(huán)境 -10 ℃ 的條件下使用時(shí)，其 7d 抗壓強(qiáng)度不低于 30MPa 。轉(zhuǎn)為標(biāo)溫養(yǎng)護(hù)后，其抗壓強(qiáng)度立即上升，能滿足較低溫度下的工程設(shè)計(jì)和施工要求。低溫型的 CGM 在凍融后強(qiáng)度幾乎不損失。因此，可適用于在凍融環(huán)境中的設(shè)備安裝工程。
4 、不導(dǎo)致鋼筋銹蝕
　　 CGM 灌漿材料往往與鋼筋和鐵制設(shè)備基礎(chǔ)長期接觸。試驗(yàn)表明其系列產(chǎn)品在自然電位處于鈍化狀態(tài) (0 ～ 300mV) ；試塊劈開后，所埋的鋼筋無腐蝕。因此，可以說 CGM 灌漿料不會導(dǎo)致鋼筋銹蝕。

五、結(jié)論
1 、 CGM 灌漿料有很好的流動(dòng)性，適用于設(shè)備的二次灌漿、地腳螺栓錨固和工程維修；
2 、 CGM 灌漿料的初凝時(shí)間、終凝時(shí)間和膨脹率均滿足工程設(shè)計(jì)和施工要求；
3 、 CGM 灌漿料具有很高的抗壓強(qiáng)度，完全可滿足國產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備對灌漿體強(qiáng)度的要求；
4 、 CGM 灌漿料與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度高，可替代環(huán)氧樹脂作為地腳螺栓的錨固材料，且在自然電位下對鋼筋無銹蝕作用。
5 、 CGM 灌漿料的抗?jié)B水性好，抗油滲和浸蝕能力強(qiáng)，低溫條件下強(qiáng)度較高，且抗凍融性較好。
　　 CGM 灌漿料具有良好的耐疲勞性，在 200 萬次疲勞試驗(yàn)后，靜壓強(qiáng)度仍很高，而同條件下普通同標(biāo)號混凝土在 15 萬次時(shí)就已破壞。據(jù)國內(nèi)外資料顯示，摻灌漿料的彈性模量都低于普通混凝土，這有益于減緩設(shè)備的振動(dòng)荷載對基礎(chǔ)的沖擊壓力。在 CGM 灌漿料膨脹觀測過程中，灌漿料膨脹速率存在一定波動(dòng)，經(jīng)數(shù)次試驗(yàn)分析，排除試驗(yàn)誤差后的影響，可能是受水泥熟料中不同礦物水化的影響，這一機(jī)理尚待證實(shí)?？偠灾?， CGM 灌漿料工程性能佳，適用范圍廣，是一種很好灌漿材料。

一、用途

    各種機(jī)械設(shè)備安裝二次灌漿

    熱荷設(shè)備基礎(chǔ)墊層

    各種設(shè)備安裝地腳螺栓錨固

    抗熱輻射環(huán)境建筑結(jié)構(gòu)

二、特性

    自流免振 —— 砂漿自流，施工免振，確保無漏空灌漿

    微 膨 脹 —— 澆注體長期使用無收縮

    早強(qiáng)高強(qiáng) —— 澆后 1 天強(qiáng)度可達(dá) 30 ～ 50MPa

    持久高強(qiáng) —— 絕無后期強(qiáng)度下降之慮

    耐 油 滲 —— 密實(shí)抗?jié)B適應(yīng)機(jī)座油污環(huán)境

    抗 剝 離 —— 新舊界面結(jié)合牢固

三、技術(shù)指標(biāo)

[ 應(yīng)用實(shí)例 1]

CGM 高強(qiáng)灌漿料在軋機(jī)基礎(chǔ)中的應(yīng)用

　　隨著科技的進(jìn)步，材料產(chǎn)業(yè)也得到飛速的發(fā)展。正如混凝土一樣，水泥基灌漿材料也由原來的高強(qiáng)灌漿料逐步向高性能灌漿料的方向發(fā)展。高性能水泥基灌漿料是以水泥為主要膠凝劑，選擇高莫氏硬度的材料為骨料，輔以流化劑、微膨脹、防離析等組分配制而成的干混料。在施工現(xiàn)場只需加入一定比例的水?dāng)嚢?，硬化后具有一定的?qiáng)度，且具有流動(dòng)性好、有效接觸面高、微膨脹、用水量范圍比較寬、不離析、不泌水等性能特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于設(shè)備基礎(chǔ)灌漿、鋼結(jié)構(gòu)柱腳灌注、空洞修補(bǔ)、軌道基礎(chǔ)灌漿、后澆帶灌漿等。目前應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大，已擴(kuò)展至梁板柱墻的加固，大體積基礎(chǔ)搶修灌注等領(lǐng)域。

1 高性能灌漿料的性能

1.1 流變性
　　 灌漿料是高流態(tài)的材料，流變性的好壞至關(guān)重要，是可施工的先決條件。目前國內(nèi)反映灌漿料流變性的指標(biāo)是依據(jù)《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》 (YB/T9261 — 98) 測量新拌灌漿料的流動(dòng)度。這種方法并不能完全反映拌合物的流變行為，例如有的灌漿料粘聚性比較高，流速很慢，最終也能達(dá)到比較大的流動(dòng)度。粘聚性較高意味著灌漿過程中需要克服較大的摩擦阻力才能填充整個(gè)灌漿空間，這種測量方法并不能十分準(zhǔn)確地反映灌漿料的施工行為。這樣的灌漿料也不適合應(yīng)用于薄壁結(jié)構(gòu)灌注，特別是對較長的設(shè)備基礎(chǔ)的二次灌漿。
　　 在國外，反映灌漿料流變性的性能指標(biāo)多采用流秒的方式。如日本資料介紹，用上口直徑 70mm ，下口直徑 14mm ，高 400mm 的圓錐體，堵住下口，往其中倒?jié)M灌漿料，放開下口，同時(shí)計(jì)時(shí)，到錐體內(nèi)的物料流完 ( 一般以透亮為準(zhǔn) ) 為止。也就是說通過灌漿料流經(jīng)圓錐體的時(shí)間反映流變性，這種方法比較適合骨料較細(xì)的灌漿料。而國內(nèi)的灌漿料的骨料一般都大于 2mm ，因而不適合采用流秒的方法。
　　 結(jié)合國內(nèi)外的試驗(yàn)研究情況和工程實(shí)踐，評判灌漿料的流變性能的優(yōu)劣，應(yīng)采用流動(dòng)長度與流經(jīng)時(shí)間相結(jié)合的方式。即流槽 ( 德國 maxit 公司試驗(yàn)儀器 ) 的方法，測量在流槽左端 1L 錐體內(nèi)的新拌灌漿料在槽內(nèi)流動(dòng)距離，若流動(dòng)距離較長，說明流速快，該材料的流動(dòng)性越好，易于澆灌。同時(shí)測量流動(dòng)終止時(shí)所需要的時(shí)間。 30 min 后重復(fù)上述試驗(yàn)過程 ( 即新拌灌漿料流變性的經(jīng)時(shí)損失 ) 。我們選用國外的兩種高性能灌漿料，記為 A 和 B ；國內(nèi)某灌漿料，記為 C ，與 CGM 灌漿料對比，試驗(yàn)結(jié)果見表 1 。

表 1 流槽法測量流變性的試驗(yàn)結(jié)果

　　試驗(yàn)結(jié)果表明：同國外灌漿料相比，流動(dòng)終止所需時(shí)間要長，但流動(dòng)距離都比較大；同國內(nèi)的灌漿料相比，無論是流動(dòng)距離，還是流動(dòng)終止所需要的時(shí)間，都有較大的優(yōu)勢。作為高性能灌漿材料，必須具有很好的流變性，在施工過程中盡量不采用輔助措施，完全依靠自身的流變行為，就能順利地把整個(gè)灌漿層填充飽滿。

1.2 豎向膨脹
　　 豎向膨脹率是高性能灌漿料的另一個(gè)比較重要的性能指標(biāo)。灌漿料是一種流動(dòng)性比較高的材料，必然帶來一定程度的收縮，收縮包含多種形式，包括沉降收縮和由于表面水分散失而引起的干燥收縮以及自收縮等，這些收縮導(dǎo)致灌漿層與設(shè)備基礎(chǔ)板脫離，嚴(yán)重的是大面積空鼓。為了彌補(bǔ)這一缺陷，灌漿料都具有微膨脹性，而國內(nèi)絕大部分的灌漿料的膨脹都發(fā)生在硬化階段，即便是硬化膨脹大于塑性階段的收縮，也會造成接觸面降低。按照《水硬性水泥基灌漿材料 ( 無收縮 ) 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》 (ASTM 1107) 的 C 類要求，高性能灌漿料的膨脹性應(yīng)是復(fù)合型的，既要有硬化后的膨脹，也要有塑性膨脹。
　　 利用 Shrinkage cone 錐體收縮測試單元測試灌漿料的膨脹性。其測試原理是在新拌灌漿料的表面放置一個(gè)具有反射功能的玻璃薄片，由于灌漿料豎向高度的變化會引起玻璃薄片位置的改變，激光在薄片上的反射距離也就相應(yīng)的有所不同，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析處理得出膨脹曲線。國內(nèi)的灌漿料 C 和 CGM 高性能灌漿料的膨脹曲線如圖 1 和圖 2 所示。從曲線上可以看出，只有硬化后膨脹的灌漿料在塑性階段是收縮的，而硬化后的膨脹又不能很好地彌補(bǔ)早期的收縮；而復(fù)合型膨脹無論是塑性階段還是硬化階段，都是正值，且膨脹量的絕大部分發(fā)生在塑性階段。國外的灌漿料的膨脹性都是復(fù)合型的，且尤為注重早期的塑性膨脹。

1.3 與設(shè)備底板的有效接觸面

　　有效承載接觸面 (EBA) 就是灌漿層的上表面與設(shè)備底板實(shí)際接觸的面積與設(shè)備底板面積之比，以百分比的形式表述。對于高性能灌漿料而言，也是極其重要的性能指標(biāo)，直接反映灌漿料與設(shè)備基礎(chǔ)板接觸的程度，目前只有國外的個(gè)別供貨商 ( 如美國的五星公司 ) 提出這一個(gè)概念，國內(nèi)剛剛認(rèn)識到這一性能。若接觸面比較低，會造成應(yīng)力集中，對設(shè)備的危害較大。

　　《耐化學(xué)腐蝕聚合物灌漿料的流動(dòng)性和承載面積的試驗(yàn)方法》 (ASTM C1339) ，給出聚合物灌漿料有效接觸面積的測定方法。參照此方法，我們自制船型模，見圖 3 所示，上鋼板尺寸 150 mm × 600 mm ，厚 10 mm ；上下鋼板間隙為 50mm 。將拌和好的灌漿料從一側(cè)倒人，直至從另一側(cè)溢出為止。 24h 后取下鋼板，觀察灌漿層上表面，與標(biāo)準(zhǔn)圖樣進(jìn)行對比，確定有效承載接觸面。幾次的試驗(yàn)結(jié)果表明，高性能灌漿料同兩家國外的產(chǎn)品的 EBA 都在 95 ％以上，而國內(nèi)的產(chǎn)品的有效接觸面都比較低。

圖 3 船型模示意

　　有效承載面的大小，主要與灌漿結(jié)束后表面氣泡量和豎向膨脹率有關(guān)。當(dāng)表面富集大量的氣泡時(shí)，就會形成氣泡空穴，極大地降低了有效接觸面；如果膨脹率太小，會導(dǎo)致空鼓，因而要求有比較高的塑性膨脹，在水化的塑性階段就形成密實(shí)接觸。因而塑性膨脹對有效接觸面的高低起到至關(guān)重要的作用。

1.4 用水量范圍

　　目前國內(nèi)的很多灌漿料的用水量范圍都比較窄。為便于澆筑，在施工過程中，往往會增大水料比，這樣會帶來一些負(fù)面影響，灌漿料的分層度增大，骨料沉降明顯，在灌漿層的上表面形成漿體的富集區(qū)，同下表面相比，膠砂比大了許多，待硬化后，表面水分蒸發(fā)，收縮比較大，增大了開裂的趨勢。根據(jù)施工現(xiàn)場的溫度和濕度情況， CGM 高性能灌漿料的用水量可以在 3 個(gè)百分比范圍內(nèi)調(diào)整，而不會發(fā)生離析、泌水現(xiàn)象，極大地方便了施工。

1.5 強(qiáng) 度
　　 抗壓強(qiáng)度若過大，彈性模量增大，灌漿材料的脆性比較大，會帶來一些負(fù)面作用，包括水化熱大，易產(chǎn)生溫度裂縫；后期收縮大，蠕變和徐變增大等。灌漿料 28d 抗壓強(qiáng)度在 65 MPa 以上，可以滿足絕大部分工程需要。通過對材料的改性，使其壓折比大幅度降低，增加了灌漿料的韌性，減小了開裂的趨勢。

2 工程應(yīng)用
　　 某連續(xù)軋機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)底板寬 500 ㎜，每塊設(shè)備基礎(chǔ)板長 7.5 m ，板與板之間用螺栓連接，拱計(jì) 12 塊板，構(gòu)成全長 100m 的生產(chǎn)線。灌漿層的厚度為 25mm 。為了便于施工，模板與設(shè)備底座四周的水平距離 100mm ；施工的難點(diǎn)在于灌漿層的厚度比較薄，需要連續(xù)灌漿，屬于精度較高的二次灌漿。經(jīng)過多方對比試驗(yàn)，選用 CGM 高性能灌漿料，采用壓力法連續(xù)作業(yè)，一次澆筑 30t 。目前設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，受到了使用單位的高度評價(jià)。

3 結(jié) 語
a) 采用流動(dòng)距離與流經(jīng)時(shí)間相結(jié)合的方式反映高性能灌漿料的流變性。
b) 按照 ASTM 1107 的 C 類要求，高性能灌漿料不僅有硬化后的膨脹，還要有塑性膨脹，且塑性膨脹對有效承載接觸面 (EBA) 尤為重要。
c) 為使荷載均勻傳遞，降低集中的影響，高性能灌漿料的有效承載接觸面要大于 90 ％。
d) 在滿足工程需要的前提下，高性能灌漿料的抗壓強(qiáng)度不宜過高，應(yīng)盡可能地提高折壓比。
e) 高性能灌漿料主要應(yīng)用于精確灌漿。

水泥基無收縮灌漿料

　　水泥基灌漿料因其常溫下具有自密實(shí)、高強(qiáng)度、無收縮等優(yōu)異性能，在設(shè)備基礎(chǔ)二次灌漿、地腳螺栓錨固、混凝土加固、修補(bǔ)等方面具有廣泛的應(yīng)用。由于進(jìn)口的灌漿料價(jià)格昂貴，加之國內(nèi)市場需求較大，因此，國內(nèi)近幾年對灌漿料的研究十分活躍并取得了很大進(jìn)展，從材料的性能和成本方面都有所突破。但總體上國內(nèi)的無機(jī)灌漿料基本是依靠在硅酸鹽水泥中添加膨脹劑，促使水泥漿體內(nèi)部形成鈣礬石，獲得灌漿料的早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹等性能，由于國內(nèi)市場上膨脹劑性能的穩(wěn)定性并不十分理想，因此，該體系灌漿料的工程應(yīng)用性能穩(wěn)定性也令人堪憂。本文通過采用硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥復(fù)合膠凝體系成功地研制出可操作時(shí)間長、大流動(dòng)性、早強(qiáng)、高強(qiáng)、微膨脹的離性能灌漿料，并對灌漿料的凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)性能、強(qiáng)度形成等特點(diǎn)做一定分析。

1 、原材料選擇
　　 水泥：顏 42 ． 5R 普通硅酸鹽水泥，初凝時(shí)間 118min ，終凝時(shí)間 275 min ， 3d 、 28d 抗壓強(qiáng)度分別為 24.5 、 48.6MPa ，抗折強(qiáng)度分別為 4.8 、 6.9MPa ，安定性合格； CA-50 鋁酸鹽水泥， A1 2 O 3 為 53 ％， SiO 2 為 6.8 ％， Fe 2 O 3 為 2.0 ％， 6h 、 1d 、 3d 抗壓強(qiáng)度分別為 23.0 、 42.0 、 54.0MPa ，抗折強(qiáng)度分別為 3.4 、 5.6 、 6.8MPa 。
　　 集料：石英砂； G 型摻合料：與水泥水化產(chǎn)物反應(yīng)，補(bǔ)償收縮；減水劑：高效減水劑，減水率 25 ％。其它外加劑：熟石灰粉； L 型促凝劑； S 型緩凝劑； P 型消泡劑等。

2 、實(shí) 驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)的技術(shù)路線
　　 (1) 硅酸鹽水泥與鋁酸鹽水泥復(fù)合使用時(shí)，會出現(xiàn)閃凝而無法操作，因此，需要選用合適的緩凝劑，使灌漿料的凝結(jié)時(shí)間滿足要求，且保持必要的流動(dòng)性和早期強(qiáng)度。
　　 (2) 為了使灌漿料獲得理想的流動(dòng)性能和強(qiáng)度，摻加非引氣型高效減水劑。
　　 (3) 灌漿料既要有較大的流動(dòng)性能，又不能出現(xiàn)泌水和離析現(xiàn)象，所以除考慮骨料的級配和數(shù)量外還要適當(dāng)增加漿體稠度，使骨料能懸浮在漿體中，提高灌漿料的施工性能。
　　 (4) 硅酸鹽水泥硬化體易出現(xiàn)收縮，因此，在本實(shí)驗(yàn)中要確定硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥和 G 型摻合料的用量，使體系內(nèi)生成適量富含結(jié)合水的晶體產(chǎn)物，以補(bǔ)償收縮。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法
　　 凝結(jié)時(shí)間、泌水率試驗(yàn)采用灌入阻力法按 GB/T50080 規(guī)定進(jìn)行。
　　 流動(dòng)度試驗(yàn)按 GB 50119 — 2003 附錄 A 進(jìn)行，其中截錐形圓模的尺寸改為：高度 (60 ± 0.5)mm ；上口內(nèi)徑 (70 ± 0.5 ) ㎜ ；下口內(nèi)徑 (100~0.5 ) ㎜ ；下口外徑 12 0 ㎜ 。
　　 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)按 GB/T17671 — 1999 進(jìn)行。將拌合好的水泥基灌漿材料倒入試摸，不振動(dòng)。
　　 豎向膨脹率按 GB 50119 — 2003 附錄 C 進(jìn)行。

2.3 灌漿料的配制
　　根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)法，得出最佳配合比見表 1 。
　　 依據(jù) JC/T98 6 — 2005 《水泥基灌漿材》所規(guī)定的實(shí)驗(yàn)方法對所配制的水泥無收縮灌漿料進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表 2 。

3 、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 凝結(jié)時(shí)間
　　 水灰比為 0.5 ，不同溫度下硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥混合體的初凝時(shí)間見圖 1 。

表 1 正交實(shí)驗(yàn)配合比 ％

表 2 灌漿料的主要技術(shù)指標(biāo)

圖 1 硅酸鹽和鋁酸鹽水泥混合體的初凝時(shí)間

　　實(shí)驗(yàn)表明，硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥直接混合使用時(shí)，會在很大的混合比例區(qū)間內(nèi)，凝結(jié)迅速，而無法正常使用。其原因在于：—方面，鋁酸鹽水泥在溫度低于 30 ℃ 時(shí)，水化生成的 CAH 10 和 C 2 AH 8 屬于亞穩(wěn)晶系，會快速與硅酸鹽水泥生成的 Ca(OH) 2 發(fā)生反應(yīng)，生成屬于穩(wěn)定晶系、強(qiáng)度很低的 C 3 AH 6 晶體，加速凝結(jié)。同時(shí)生成的 C 3 AH 6 在水溶液中會與硅酸鹽水泥中起緩凝作用的石膏反應(yīng)生成鈣礬石，石膏的消耗導(dǎo)致硅酸鹽水泥中的 C 3 A 水化反應(yīng)迅速進(jìn)行，從而加速了體系的凝結(jié)硬化；另一方面，當(dāng)反應(yīng)溫度在 30 ℃ 以上時(shí)，鋁酸鹽水泥的水化產(chǎn)物為 C 3 AH 6 會迅速消耗硅酸鹽水泥中的石膏，加速硅酸鹽水泥的水化，造成凝結(jié)時(shí)間過快。因此，需要添加合適的緩凝劑，延長灌漿料的凝結(jié)時(shí)間。本文通過實(shí)驗(yàn)研究了不同的緩凝劑對灌漿料的凝結(jié)時(shí)間、流動(dòng)性能和強(qiáng)度的影響，結(jié)果見表 3 。

表 3 緩凝劑對凝結(jié)時(shí)間及其它性能的影響

　　綜合考慮，本文采用 S 型緩凝劑調(diào)整灌漿料的凝結(jié)時(shí)間。該緩凝劑的摻量對灌漿料凝結(jié)時(shí)間及 1d 強(qiáng)度的影響見圖 2 、圖 3 。

圖 2 、圖 3 表明，隨著緩凝劑摻量的增加，灌漿料的凝結(jié)時(shí)間延長，但灌漿料早期強(qiáng)度降低。在滿足可操作時(shí)間的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡可能提高灌漿料的早期強(qiáng)度，因此，實(shí)驗(yàn)中緩凝劑的摻量取 0.18 ％。

3.2 流動(dòng)度
　　 本研究的灌漿料要求具有良好的流動(dòng)性能，以滿足工程無壓力灌漿的施工要求。實(shí)驗(yàn)中采用減水率為 25 ％的非引氣型高效減水劑，以增加灌漿料的流動(dòng)性能。僅依靠減水劑和拌合水量滿足灌漿料大流動(dòng)度的要求，易導(dǎo)致泌水現(xiàn)象，因此，實(shí)驗(yàn)中適量添加了熟石灰粉。熟石灰粉在水溶液中能形成顆粒極細(xì)的呈膠體分散狀態(tài)的氫氧化鈣粒子，表面吸附一層水模，合灌漿料的泌水現(xiàn)象和可塑性明顯改善。同時(shí)，所引入的鈣離子能夠促進(jìn)鋁酸鹽水泥水化產(chǎn)物生成鈣礬石，從而有助于灌漿料的強(qiáng)度提高。
　　 增加拌合水的用量可以增大拌合物的流動(dòng)度，但過多的拌合水會在材料硬化過程中蒸發(fā)而使灌漿料產(chǎn)生毛細(xì)孔，從而對強(qiáng)度帶來負(fù)面影響。拌合水用量與 1d 強(qiáng)度、初始流動(dòng)度的關(guān)系分別見圖 4 、圖 5 。

　　從圖 4 可以看出，當(dāng)水料比小于 0.16 時(shí)，硬化體的 1d 強(qiáng)度大于 30MPa ，但從圖 5 看出，其初始流動(dòng)度小于 260mm ，不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。隨著拌合水量增加，初始流動(dòng)度增大，硬化體的“強(qiáng)度有所下降。當(dāng)水料比為 0.1 6 ～ 0.17 時(shí)，灌漿料具有較好的流動(dòng)性能，同時(shí)早期強(qiáng)度較高。

3.3 膨脹率
　　 灌漿料用于設(shè)備安裝時(shí)，要求其硬化后具有微膨脹性能。參照 CB 50119 — 2003 方法進(jìn)行豎向膨脹率實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)該灌漿料體系中 G 型摻合料的用量影響到硬化漿體的體積變化。在固定硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥用量的條件下，隨著 G 刮摻合料用量的增加，硬化漿體的膨脹率也逐漸增加，當(dāng) G 刑摻合料的用量為 6 ． 0 ％時(shí)，硬化漿體的 1d 膨脹率達(dá)到 0.02 ％ ( 見 l 圖 6) 。
　　 經(jīng)掃描電鏡分析， C 型摻合料與水泥的水化產(chǎn)物反應(yīng)生成了體積膨脹的針狀晶體鈣礬石，填充硬化漿體內(nèi)部孔隙，使材料密實(shí)度提高，抑制硬化漿體的收縮，其掃描電鏡分析結(jié)果見圖 7 。

3.4 強(qiáng)度性能
　　 JC/T98 6 — 2005 《水泥基灌漿材料》要求，灌漿料不僅要求早期強(qiáng)度高，同時(shí) 28d 強(qiáng)度要大于 70MPa 。實(shí)驗(yàn)按 GB/T17671 — 1999 規(guī)定的方法 ( 將拌合奸的水泥基灌漿材料倒入試摸，不振動(dòng) ) ，對材料進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。測試結(jié)果見表 4 。

表 4 水泥基灌漿料抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　從表 3 可見，灌漿料早期強(qiáng)度增長迅速，隨著齡期延長，強(qiáng)度增長速度降低，但仍能持續(xù)穩(wěn)定增長。實(shí)驗(yàn)對不同齡期的材料進(jìn)行了電鏡掃描分析，結(jié)果見圖 8 。
　　 從圖 8 電鏡掃描照片可以看出， 1d 齡期時(shí)灌漿料內(nèi)部已經(jīng)形成了大量的鈣礬石，鈣礬石晶體交錯(cuò)生長，提高了灌漿料的密實(shí)度。 3d 齡期時(shí)，鈣礬石晶體的數(shù)量進(jìn)一步增加，同時(shí)晶體變得粗大，填充了灌漿料內(nèi)部的微小孔隙，從而賦予了灌漿料較高的抗壓強(qiáng)度。當(dāng) 28d 齡期時(shí)，鈣礬石的數(shù)量仍有所增加，灌漿料的密實(shí)度進(jìn)一步提高。在該體系中由于添加了—定量的熟石灰粉， Ca 2+ 濃度較高，鈣礬石以固相反應(yīng)形成，其形態(tài)呈團(tuán)聚并向外放射狀的針狀晶體，比表面積大，相互交叉擠壓，產(chǎn)生的膨脹應(yīng)力更大。由于鈣礬石在水化硬化過程中的結(jié)晶壓力和吸水膨脹變形在約束條件下轉(zhuǎn)化為水泥石的自應(yīng)力，而使水泥石具有較好的抗變形能力同，從而使硬化漿體具有很高的強(qiáng)度。

4 、結(jié) 論

(1) 本文研究的灌漿料，具有較高的早期抗壓強(qiáng)度： 1d 為 27.2MPa ， 3d 為 41.5MPa ， 28d 為 75.4MPa 。后期強(qiáng)度能夠持續(xù)穩(wěn)定增長， 80d 為 90.0MPa ， 90d 可達(dá) 92.1MPa 。
(2) 硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥復(fù)合使用時(shí)，通過添加合適的外加劑及摻合料能夠獲得優(yōu)異的流動(dòng)性能，初始流動(dòng)度為 26 5 ㎜ ， 30min 后流動(dòng)度保留值為 242mm 。
(3) 確定硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥的合適比例后，可通過 G 型摻合料的用量控制灌漿料 1d 的豎向膨脹率。(4) 控制鈣礬石的生成對提高該體系的力學(xué)性能和改善微膨脹性能起重要作用。