高强灌浆材料

高强灌浆材料（共3篇）

高强灌浆材料 篇1

1前言

灌浆料在各类建筑工程中是一种应用量大、使用面广的建筑材料之一, 特别是自流平材料, 国内外先后开发了石膏系、水泥系及聚合物水泥系等自流平砂浆, 广泛用于机械设备安装及各类加固修补工程中。目前使用的水泥基灌浆料, 由于普通硅酸盐水泥体积收缩易产生微裂纹, 导致支座安装后支座板下产生不密实情况, 此外, 水泥基灌浆料强度发展较慢, 耐久性差, 会直接影响建筑工程的结构稳定性和使用寿命。且多数灌浆料还存在环境温度影响大、保塑性差等缺点, 特别是在北方地区低温情况下冬季施工, 缓凝问题尤为突出, 严重影响施工质量。本文在大量对比试验研究基础上, 研制出了一种含超细粉末高强灌浆料, 能较好地解决目前存在的这些问题。

2原材料选择及技术方案

拟选取硫铝酸盐水泥、超细惰性粉末、超细活性粉末、减水剂、增稠剂、优质天然河砂进行制备灌浆料。各材料技术参数如下:

2.1原材料

2.1.1 R·SAC 42.5快硬硫铝酸盐水泥。比表面积 (勃式法) :375 m2/kg;初凝时间:22min;终凝时间:205min;1d抗压强度:35.3MPa;3d抗压强度:44.8MPa;28d抗压强度:51.3MPa;1d抗折强度:6.3MPa;3d抗折强度:6.9MPa;28d抗折强度:8.0MPa;

2.1.2超细惰性粉末。比表面积 (勃式法) 780 m2/kg;

2.1.3超细活性粉末。比表面积 (BET法) 1550 m2/kg;Si O2含量88%;含水率1.0%;需水量比105%;活性指数 (7d快速法) 115%;

2.1.4木质素璜酸盐系减水剂。减水率25%;密度1.40g/ml;p H值7;

2.1.5增稠剂。使用乙基羟乙基纤维素作为增稠剂, 掺量0.02%;

2.1.6河砂。天然河砂, II级中砂;细度模数2.7;含泥量0.2%;

2.1.7拌合用水。自来水。

2.2技术方案。采用以下配合比进行试验 (质量比) :硫铝酸盐水泥:超细惰性粉末:超细活性粉末:减水剂:增稠剂:河砂:水=21%:5%:10%:0.3%:0.02%:52%:12%。先将各粉料混合均匀, 按比例掺加拌合水, 进行初始流动度、2h流动度、压力泌水率试验, 成型强度试件、抗冻试件、耐磨试件, 检验自由膨胀率指标。

3试验结果及分析

3.1流动度试验。按GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度检测方法》进行试验检测, 初始流动度为:285mm, 2h流动度为235mm。通过以上试验可以看出, 本配合比条件下灌浆料流动度可完全满足自流平要求, 施工过程中可无需振捣, 并且保塑性很好, 大大提高了施工便利性。

3.2压力泌水率试验。按GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行试验检测, 常压泌水率与压力泌水率均为0。通过以上试验可以看出, 本配合比条件下灌浆料保水性良好, 基本无泌水现象。

3.3抗压强度试验。按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0506水泥胶砂强度检验方法 (ISO法) , 试验测得标准养护条件下6h龄期抗压强度为20.1MPa, 1d龄期抗压强度为57.4MPa, 7d龄期抗压强度为62.3MPa, 28 d龄期抗压强度为79.8MPa。在低温条件养护下 (-5℃) 测得6h龄期抗压强度为15.7MPa, 1d龄期抗压强度为42.1MPa, 7d龄期抗压强度为55.8MPa。通过以上试验可以看出, 本配合比条件下灌浆料早期强度很高, 6小时即可达到20.1 MPa, 1天龄期达到57.4MPa, 后期强度能达到79.8MP (28d) 。并且低温条件下强度增长情况同样较好, 满足寒冷地区冬季室外无特殊保护条件施工要求。

3.4耐磨性试验。按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0510水泥胶砂耐磨性试验方法, 试验测得3d龄期单位面积磨耗量为0.937kg/m2, 28d龄期单位面积磨耗量为0.611kg/m2。通过以上试验可以看出, 本配合比条件下灌浆料耐磨性良好, 可满足各环境条件下抗磨损、耐冲击要求。

3.5抗冻性试验。按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0565水泥混凝土抗冻性试验方法 (快冻法) , 经过100次冻融循环, 试件的相对动弹性模量为98%, 质量损失率0.2%。通过以上试验可以看出, 本配合比条件下灌浆料耐久性良好, 适合用于有抗冻要求的结构物。

3.6自由膨胀率试验。按GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》、JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0511水泥胶砂干缩试验方法进行试验检测, 7d龄期自由膨胀率0.06%, 14d龄期自由膨胀率0.08%, 21d龄期自由膨胀率0.11%, 28d龄期自由膨胀率0.14%。通过以上试验可以看出, 本配合比条件下的灌浆料无收缩, 具有微膨胀效果, 能保证施工后与基础和机械设备紧密接触无间隙, 充分贴合, 后期无收缩风险。

结语

本文研制的灌浆料, 以硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料, 通过适量掺加超细粉体材料, 降低了材料的用水量, 改善了胶凝材料和集料之间的微界面, 大幅提高了材料的早期强度和耐久性能, 使灌浆料在保持高流态的同时, 可以达到超高的早期强度, 具有早强、高强、微膨胀、自流平、免振捣、耐久性好 (抗冻融) 、耐磨损、保塑性好等特性。并且不受环境温度影响, 适用于冬季施工, 后期不会产生收缩。

施工时, 由于产品为粉状固体, 可预先混合封装后在施工现场加入拌合水充分搅拌均匀后即可使用, 成本低、操作简便、运输方便。应用时能显著加快工程进度, 提高工程质量, 浇注后数小时即可行人、通车, 24小时即能达到设计使用强度, 可安装或运行设备, 对设备投产或恢复生产非常有利。

参考文献

[1]杜纪锋, 等.硫铝酸盐水泥基自流平灌浆料研究[J].第十届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议, 2007.

高强灌浆材料 篇2

水泥基灌浆材料(Cementitious grout)是一种由水泥为主要胶凝材料,适量的集料(或者不含集料)及加入少量的混凝土外加剂和其它材料,经过工业化生产的具有合理级配的干混材料。灌浆料具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期强度和后期强度、不泌水等优点,已由最初的主要用于设备基础灌浆材料,发展成为可用于建筑物基础加固,建筑物植筋,建筑物梁、板、柱改造等多种用途的系列化产品[1]。随着高强高性能混凝土的出现和发展,高强灌浆材料也得以实现并逐渐成为重要的发展方向。目前使用的水泥基灌浆料,由于普通硅酸盐水泥体积收缩易产生微裂纹,导致支座安装后支座板下产生不密实情况,而且水泥基灌浆料强度发展较慢,耐久性差,会直接影响建筑工程的结构稳定性和使用寿命[2]。另外,由于国内市场膨胀剂性能的稳定性并不十分理想,灌浆料的工程应用性能稳定性也令人堪忧[3]。本文在灌浆料中加入硫铝酸盐水泥(SAC),利用硫铝酸盐水泥快硬早强、微膨胀和水化硬化浆体孔溶液的低碱度等特性,用来改善灌浆料的性能。同时采用两种膨胀剂复配,保证灌浆料早期和后期均产生膨胀,用以补偿收缩。另外,通过掺入各种功能性外加剂,成功研制出初始流动性≥340mm、30min流动度≥290、1d强度≥30MPa、28d强度≥80MPa、3h竖向膨胀率≥0.6%的高强无收缩灌浆料。

1 原材料与实验方法

1.1 原材料

胶凝材料:福建炼石水泥有限公司生产的P·O42.5 水泥;唐山北极熊建材有限公司生产的快硬硫铝酸盐水泥42.5级。

集料:普通河砂,细度模数为2.7~2.9,含泥量小于1.0%。

膨胀剂:塑性膨胀剂,UEA膨胀剂。

减水剂:苏州兴邦化学建材有限公司生产的粉末聚羧酸减水剂。

缓凝剂:工业级的葡萄糖酸钠、酒石酸。

消泡剂:德国AGITAN-P803消泡剂。

保水剂:羟丙基甲基纤维素醚,黏度为400m Pa·s。

1.2 实验方法

试验中胶凝材料∶砂=1∶1(重量比),其中硫铝酸盐水泥等量取代硅酸盐水泥,各种外加剂掺量均为胶凝材料的质量比。

流动度、竖向膨胀率按GB/T 50448-2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》进行测试。

抗压强度按GB/T 17671-1999《水泥胶砂强度检验方法》进行测试,将拌合好的灌浆砂浆倒入试模,不振动。

泌水率按GB/T 50080-2002 《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行测试。

2 结果与讨论

2.1 硫铝酸盐水泥掺量对灌浆料的影响

图1 和图2 反映了不同硫铝酸盐水泥掺量对灌浆料的影响。从图1 可以看出,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,灌浆料的初始流动度逐渐减小,30min流动度损失逐渐增大。当硫铝酸盐水泥掺量为20%时,浆体在30min内已硬化。从图2可以看出,随着硫铝酸盐水泥掺量的增加,灌浆料的抗压强度增大,且早期强度增幅较为明显,后期强度的增幅逐渐减小。

硫铝酸盐水泥水化生成高硫型水化硫铝酸钙的量比普通硅酸盐水泥水化生成的多,还生成一些胶体。水化钙矾石形成的强度骨架被大量的胶体充填,使得水泥石的结构更密实,强度更高。在普通硅酸盐水泥加入硫铝酸盐水泥,会大量消耗Ca(OH)2,降低水泥浆体的碱度,加快普通硅酸盐水泥中C3S的水化作用,加快了水泥硬化速度从而使强度得到提高,但同时,也使浆体流动度减小,凝结时间缩短[4]。因此,在普通硅酸盐水泥中加入硫铝酸盐水泥时要适量,并添加缓凝剂调节凝结时间。从试验情况和产品成本考虑,硫铝酸盐水泥的掺量为10%较为适宜。

2.2 缓凝剂对灌浆料的影响

2.2.1 酒石酸对灌浆料的影响

表1 反映了不同酒石酸掺量对灌浆料的影响。可以看出,随着酒石酸掺量的增加,灌浆料的初始流动度增大,30min流动度变化并不明显,抗压强度有所下降。当酒石酸掺量超过0.08%后,灌浆料出现泌水、分层等不利现象。这说明酒石酸对硅酸盐- 硫铝酸盐水泥体系的终凝时间影响不明显,且掺量过大时还会降低抗压强度,产生不利影响。

2.2.2 葡萄糖酸钠对灌浆料的影响

表2 反映了不同葡萄糖酸钠掺量对灌浆料的影响。可以看出,随着葡萄糖酸钠掺量的增加,灌浆料的初始和30min流动度先增大后减小,抗压强度先增大后减小。葡糖糖酸钠掺量过大时,灌浆料会出现严重缓凝。从结果来看,葡萄糖酸钠会延长硅酸盐- 硫铝酸盐水泥体系的凝结时间,在掺量不超过0.08%时,对强度的影响不大,但是超过0.08%后会过度缓凝,浆体长时间无法硬化,对工程不利。另外,虽然葡萄糖酸钠会延长浆体凝结时间,但30min流动度仍然不满足要求。

2.2.3 缓凝剂复配对灌浆料的影响

考虑到单掺酒石酸和葡萄糖酸钠均不能满足产品要求,故将两种缓凝剂进行复配,形成复合缓凝剂。

表3 反映了不同复合缓凝剂掺量对灌浆料的影响。从表3 可以看出,随着缓凝剂掺量的增加,初始和30min流动度均增大,抗压强度先增大后减小,当缓凝剂掺量为0.03%时效果最佳。这表明复合缓凝剂既能够延长浆体凝结时间,又能减小30min流动度损失,同时,在一定掺量范围内对浆体和易性和强度不会产生较大影响,可以满足要求。

2.3 塑性膨胀剂掺量对灌浆料的影响

UEA类膨胀剂主要依靠钙矾石的形成来补偿水泥水化造成的收缩[5],这种膨胀主要产生于中后期,对于灌浆料的早期塑性膨胀贡献不大。为保证灌浆料在塑性阶段即产生膨胀,需添加塑性膨胀剂。

图3 和图4 反映了塑性膨胀剂掺量对灌浆料的影响。从图3可以看出,随着塑性膨胀剂掺量的增加,灌浆料的初始流动度和30min流动度变化不明显,这表明塑性膨胀剂基本不会影响灌浆料的流动性。从图4可以看出,随着塑性膨胀剂掺量的增加,灌浆料的3h和24h竖向膨胀率均增大,这说明塑性膨胀剂能够使灌浆料在塑性阶段便产生膨胀,且这种膨胀在浆体硬化后仍然存在。考虑到实际工程需要,塑性膨胀剂的掺量范围在0.03%~0.05%较为适宜。

塑性膨胀剂能够使灌浆料在水化初期便产生膨胀,补偿灌浆料的塑性收缩,防止早期裂缝的产生。此外,塑性膨胀剂的膨胀效果一直持续到浆体硬化后,与UEA膨胀剂共同作用,使得灌浆料能够持续不断的产生膨胀,补偿各阶段的收缩,防止裂缝的出现。

2.4 保水剂对灌浆料的影响

纤维素醚在保水、增稠、缓凝、引气等方面可以显著改善水泥砂浆的特性。通常,水泥砂浆所用纤维素醚粘度一般为4万~20 万,在保水增稠之余,会产生增加用水量,降低强度等不利影响。考虑到灌浆料流动度大、早强高强的要求,高粘度的纤维素醚并不合适,故本文采用一种低粘度的纤维素醚来作为保水剂。

图5~ 图7 反映了不同保水剂掺量对灌浆料的影响。从图5 可以看出,随着保水剂掺量的增加,灌浆料的流动度降低,且流动度损失增加,当保水剂掺量超过0.03%时,30min流动度损失过大,不利于实际应用。从图6 可以看出,掺入保水剂后,浆体的泌水率明显降低,当掺量超过0.03%后,对浆体泌水率的降低作用趋于平缓。从图7 可以看出,当保水剂掺量小于0.02%时,保水剂掺量的增加对抗压强度的影响并不明显;而当保水剂掺量大于0.02%时,随着保水剂掺量的增加,抗压强度下降。这说明低粘度的纤维素醚同样能够很好的增加浆体的保水性,也同样会增加灌浆料的用水量,但对强度的影响较小。综合考虑,低粘度的纤维素醚的掺量为0.02%较为适宜。

3 结论

(1)水泥基灌浆材料通常采用普通硅酸盐水泥,但硅酸盐水泥存在早期强度不高、凝结时间过长且流动性不好的不足。在灌浆料中掺人一定量的硫铝酸盐水泥,不仅提高了普通硅酸盐水泥早期强度,而且后期强度也有所提高。从试验结果来看,硫铝酸盐水泥掺量为10%时较为适宜。

(2)将葡萄糖酸钠和酒石酸按一定比例复配后,能够延长灌浆料的凝结时间,同时对浆体和易性和强度并无不利影响,从而满足施工要求。复配缓凝剂的最佳掺量为0.03%。

(3)塑性膨胀剂能够在灌浆料硬化前便产生膨胀,弥补UEA膨胀剂在中后期才产生膨胀的缺点,二者共同使用,即能使灌浆料在各龄期均产生膨胀。从试验情况来看,塑性膨胀剂的掺量为0.03%~0.05%时较为合适。

(4) 低粘度纤维素醚同样能够很好的增加浆体的保水性,也同样会增加灌浆料的用水量,但对强度的影响较小。当纤维素醚掺量为0.02%时,能够达到产品要求。

摘要：通过在普通硅酸盐水泥中加入硫铝酸盐水泥及多种助剂配制高强无收缩灌浆料。主要研究了硫铝酸盐水泥、缓凝剂、塑性膨胀剂、保水剂对灌浆料性能的影响。结果表明,掺入10%的硫铝酸盐水泥、0.03%的复合缓凝剂、0.03%~0.05%的塑性膨胀剂及0.02%的保水剂配制的灌浆料具有大流动性、早强高强和微膨胀等特点。

关键词：高强无收缩灌浆料,大流动性,早强高强,微膨胀

参考文献

[1]朱祥,张展宏,赵红,等.功能性添加剂对水泥基灌浆料性能的影响[J].粉煤灰,2013(3):34-39.

[2]杨和平.一种高强灌浆材料制备方法及其产品性能研究[J].中国新技术新产品,2015(7):117-117.

[3]桑国臣,刘加平.水泥基无收缩复合灌浆料的实验研究[J].新型建筑材料,2007,34(12):4-7.

[4]袁进科,陈礼仪.普通硅酸盐水泥与硫铝酸盐水泥复配改性灌浆材料性能研究[J].混凝土,2011(1):128-130.

高强灌浆材料 篇3

关键词：高强无收缩灌浆料,混凝土置换

引言

高强无收缩灌浆料主要用于各种设备基础安装、铁路、桥梁建设、抢险作业的工程中, 前些年, 高强无收缩灌浆料仅少量在建筑加固工程中应用, 近几年来, 正以高速发展的趋势在建筑工程中广泛应用

1 混凝土置换的要求与高强无收缩灌浆料的特点

混凝土置换加固能否在承重结构中得到应用, 关键在于新旧混凝土结合面的处理效果能否达到可以采用协同工作假定的程度, 国内外大量试验表明:当置换部位的结合面处理己使得旧混凝土露出坚实的结构层, 且具有粗糙而洁净的表面时, 新浇混凝土的水泥胶体便能在微膨胀剂的预压力促进下渗入其中, 并在水泥水化过程中, 粘合成一体。因此, 当混凝土构件置换构件置换部份的界面处理及其施工质量符合<<建筑结构加固工程施工质量验收规范》要求时, 其结合面可按整体工作计算。根据这一个规定, 置换法不仅可用于新建工程混凝土质量不合格的返工处理, 而且可用于己有混凝土承重结构受腐蚀, 冻害, 火灾烧损以及地震, 强风和人为破坏后的修复。

采用置换法加固混凝土结构构件时, 其非置换部分的原构件混凝土强度等级, 按现场检测的结果不应低于该混凝土结构建造时规定的强度等级。对原构件非置换部分混凝土强度等级的最低要求, 之所以应其建造时规范的规定进行确定, 主要有两点原因:按原规范设计的构件, 不能随意否定其安全性;如果非置换部分的混凝土强度等级低于建造时规范时也应进行置换。从这一点来说, 高强无收缩灌浆料应该能满足绝大部分混凝土置换工程的要求。

高强无收缩灌浆料是最近几年才新兴的一种产品, 具有颗粒直径少 (颗粒直径平均不大于5mm) , 流动度大 (初配后塌落度几乎为0) ;无需振捣;新旧混凝土粘合力强;强度高 (最高强度能配置到C60以上) 等特点, 故适用于混凝土截面加大或混凝土置换加固工程中。

2 传统混凝土与高强无收缩灌浆料的优缺点比较

与传统的混凝土相比较, 高强无收缩灌浆料具有流动性大, 早期强度增长快, 无收缩, 适用范围广等特点, 其抗压强度在C40～C80之间, 基本能满足结构加固中的要求。但因其自身的特点, 在施工过程中也有其模板安装要求更严, 水灰比控制准确、浇水养护要求更高等特殊性, 其价格也比传统混凝土价格也高。

2.1 工程实例

江西省南昌市某工程, 采用框剪结构设计, 原设计混凝土强度为C35, 于2010年冬季施工, 采用商品混凝土, 因施工时正值赣江水位枯水季节, 混凝土搅拌站级配砂无法运送至泵站, 只好用粉砂进行强配, 2011年夏季, 原施工单位在进行混凝土抽芯检测时发现, 某些楼房2～5层位置混凝土强度过低, 基本集中在C23～C28之间, 无法达到设计要求, 故进行加固整改, 加固后方可再进行施工。

2011年10月, 根据司法鉴定委员会的鉴定意见, 设计院出具了设计书, 并对该加固位置提供了设计图, 设计中确定采用置换混凝土加固法进行加固。以下是该工程中的施工截图:

3.1 施工工艺流程简述

(1) 场地清理。确定工程施工范围, 清除现场障碍。清理作业现场上的障碍物, 并搭设操作平台。

(2) 支搭脚手架或平台。搭设钢管架, 其部位、位置、标高和现场的实际条件, 支搭适用、安全的脚手架或平台。对需要加固的位置进行卸荷并加以支撑, 支撑要求紧固, 并靠近需要加固位置的周边梁上, 每侧位置不得少于三个支撑点

(3) 电力和照明设备安装。绝缘动力电线与电源可靠连接, 并通过架设支架引入作业区内与电闸箱相连。电源闸箱与操作平台作业工人的直线距离, 应满足电工设备的安全距离要求。现场照明设备, 应满足正常作业时的可视亮度和照度要求 (包括通道区段的照明要求)

(4) 定位、放线和检查。按照施工图及技术鉴定和加固方案的要求, 对原柱采用剔除钢筋保护层再进行加固的施工方法, 故特作规定, 施工前务必先测量原结构尺寸, 用红外线放线仪距离原结构尺寸500mm放线定位, 防止因结构破坏后的加固尺寸失位, 并为植筋、楼板面开槽、模板安装提供基本依据。

(5) 柱剪力墙凿毛及楼板开槽。柱剪力墙凿毛及楼板开槽, 采用小型电镐或凿毛机剔除, 楼板开槽时, 应尽量不损害原结构钢筋, 如因误伤而切断钢筋时, 则应立即进行复位, 使其与原钢筋连接。开槽一般为长约300@800, 宽为100mm的小洞。

(6) 钢筋制安与绑扎。钢筋制安与绑扎与传统工艺相同, 植筋工艺可以参照《混凝土结构加固设计规范》 (GB50367-2006) 及《混凝土结构后锚固技术规程》要求进行施工。

(7) 模板制作安装。模板制作安装与传统工艺相同, 需要指出的是, 因高强无收缩灌浆料径粒极小 (约3mm) , 故对模板要求更加严格, 模板拼装缝隙用双面胶填实, 或在里侧用透明胶条封好, 对于影响模板表面平整度的接缝, 如缝宽大于2mm拼缝应立要求模板作业整改, 模板应紧固牢靠, 接触拼装缝应采用二次封闭处理措施, 防止因灌浆料在自密过程中跑浆。建议在模板拼缝位置尽量不用泡沫剂填充, 因泡沫剂膨胀率大, 使用量不易控制, 容易进入混凝土结构中, 消弱其有效截面, 故应慎重。

(8) 灌浆料的配置与振捣灌浆料的配置应注意如下几点:

①水灰比严格控制在13%～15%之间。

②配浆量不宜过多, 应控制在40min之内完成浇筑。

③水源应采用洁净自来水。

(9) 灌浆料的振捣应注意:

①浇筑前应保持基面干净湿润, 无杂质灰尘。

②每次浇筑不可太高, 控制在1.8m左右为宜。

③浇筑完毕后应注意灌浆料的沉降, 及时补灌。

④浇水养护必须及时, 应连续浇水养护7天以上为宜。

3.2 高强无收缩灌浆料的主要性能指标 (《水泥基灌浆材料应用技术规范》 (50448-2008) )

4 结语