一種新型混凝土灌漿料的研究

鄭成艷 劉圣偉 齊繼 郭春

摘 要：本論文通過大量的實驗，以普通硅酸鹽水泥為基礎，通過骨料級配和多種外加劑的調試，研制開發出一種具有良好流動性的高強灌漿料。該灌漿材料初始流動度大于335mm，1h流動度可達260 mm，硬化漿體強度高，2h強度可達22 MPa，24h抗壓強度可達40MPa，其性能滿足標準，達國內先進水平。該灌漿料具有較高的流動性，在不振搗或少振搗的情況下可以自流平而充滿模板，并能夠保持不離析、不泌水、成型質量均勻，不會產生普通混凝土由于振搗不充分而產生的蜂窩麻面和內部空洞等質量缺陷，是非常有前景發展的一種材料。

關鍵詞：灌漿料；流動度；高性能

Study of a new concrete grout

ZHENG Chengyan 1 LIU shengwei 2 QIji 3 GUO chun 4

（1.Jilin communications polytechnic，Changchun，130000；2. Changchun Water Resources and Hydropower Engineering Co.，Ltd. Huayu， Changchun，130021；3. Jilin Province Science and Technology Association， Changchun，130000； 4. China Water Northeastern？Investigation Design&Research; ， Co.，Ltd， Changchun，130000；）

Abstract：In this paper， through a large number of experiments to ordinary portland cement for the foundation. Through a variety of additives aggregate gradation and debugging， developed a kind of high strength with good mobility grout. The grouting material is greater than the initial flow of 335 mm， 1 h flow of up to 260 mm， high strength hardened paste， 2h strength up to 22 MPa， 24h compressive strength of up to 40 MPa， its performance to meet the standards of the domestic advanced level . The grout has high mobility， without vibration or less self-leveling and vibration can be filled with templates and the ability to maintain no segregation， no bleeding， even forming quality， does not produce normal concrete due to vibration honeycomb quality defects and internal cavities， such as fully produced， It is a kind of development prospects material.

Keywords： Grout； fluidity； performance

0.前言

混凝土灌漿料與傳統的細石混凝土相比，具有流動性更好、強度更高和施工易于控制的特點；與傳統環氧砂漿相比，具有 膨脹性好、施工簡便快捷等特點。自20世紀90年代初，我國自主研發生產的混凝土灌漿材料在眾多大中型企業的設備安裝、建筑結構加固改造工程以及橋梁工程中得到廣泛應用。

混凝土灌漿料是以高強度材料作為骨料，以水泥作為結合劑，輔以高流態、微膨脹、防離析等物質配制而成。它在施工現場加入一定量的水，攪拌均勻后即可使用。它是一種具有早強、高強、微膨脹和耐久性好等多種優點的新型復合材料，是將流態混凝土技術、高強混凝土技術、膨脹混凝土技術和外加劑應用技術等多中現代混凝土技術有效運用的結果。

1 實驗材料

（1）水泥：采用長春亞泰水泥公司生產的P·O 42.5#普通硅酸鹽水泥。

（2）砂子：采用長春本地提供的50-100目砂。

（3）高效減水劑：采用萘系（UNF-5）和氨基磺酸鹽（ASPF）高效減水劑。

（4）膨脹劑：UEA膨脹劑、YS-2膨脹劑、EA-L膨脹劑。

2 試驗

2.1 骨料的選擇

本實驗采用兩種不同粒徑的優質石英砂作為骨料配置砂漿，石英砂A為10～40目，石英砂B為40～70目，通過改變A與B的質量比，研究不同骨料級配對砂漿流動性和強度的影響，確定骨料的級配，試驗結果如表2-1所示。

從表2-1中可以看出，砂的級配對灌漿料的流動性及強度都有很大的影響。石英砂A相對石英砂B粒徑大，A比例越大，砂漿的工作性能越優良，30min后的流動性也越大，但是強度會有所降低。主要是因為粗砂相對比表面積較小，需水量較小，有助于改善砂漿的工作性能，粗砂的骨架作用比較明顯，但孔隙比較多；而細砂較多時，砂漿中的空隙被填充，呈緊密堆積狀態，沒有粗砂的骨架作用。石英砂A與B按質量比為6：4、7：3、8：2時砂漿具有良好的流動性及強度。

2.2 高效減水劑的選擇

本實驗中采用兩種減水劑（萘系減水劑和聚羧酸鹽減水劑）進行實驗，研究減水劑對砂漿工作性能的影響，實驗結果如表2-2。

從表3-2中可以看出：減水劑對灌漿料的工作性能的影響十分敏感，萘系減水劑摻量在1.0～1.25%之間，超過該范圍，砂漿易造成泌水，影響強度的提高。聚羧酸鹽減水劑摻量在0.6～0.8%之間，灌漿料具有良好的工作性能。聚羧酸鹽減水劑可在低水料比時保持較好的流動性，且泌水率小，是比較理想的減水材料。從用量方面考慮，選擇聚羧酸鹽減水劑作為實驗所用減水劑。

2.3 膨脹劑的選擇

水泥基灌漿料的膨脹性至關重要，由于灌漿料中水泥用量較大，為避免灌漿料加水后收縮，需摻加膨脹劑補償收縮，并且提高灌漿料與設備的粘結力。《水泥基灌漿料應用技術規范》中明確提出水泥基灌漿材料在1～3h內必須具有0.1%～0.35%的豎向膨脹率。

本實驗分別將UEA、EA-L、YS-2三種型號的膨脹劑進行了復檢，試驗結果見表2-3。

根據以上試驗結果可以看出：從限制膨脹率方面考慮，UEA、EA-L、YS-2三種膨脹劑都可滿足要求，且三種膨脹劑之間的差距不大；從抗壓強度以及抗折強度方面考慮，三種膨脹劑相比，UEA膨脹劑性能更好，并且UEA膨脹劑用量比較廣泛，比較容易購買。綜上優選UEA膨脹劑作為此次配制灌漿料使用的膨脹物質。

3 灌漿料優化配比

通過以上原材料的對比試驗及實驗結果，確定最優的原材料：選擇石英砂A（10～40目）與石英砂B（40～70目）質量比為6：4、7：3、8：2的石英砂作為骨料，吉林亞泰水泥有限公司生產的42.5普通硅酸鹽水泥作為結合劑，聚羧酸鹽減水劑作為實驗中所用減水劑，UEA膨脹劑作為漿膨脹物質進行試配。

3.1 確定基準配合比

通過對不同灰砂比的砂漿大量的模擬實驗，優選出以下三種灰砂比進行試拌，做出強度以及流動度的對比試驗，結果見表3-1。

根據以上實驗結果，從強度，流動度以及其它方面的考慮，確定序號1配合比作為基準配合比。

3.2 確定高效減水劑摻量

分別將聚羧酸鹽減水劑摻以砂漿總量的0.60%、0.65%、0.70%、0.75%于確定的基準配合比中，進行試拌，各項技術指標結果見表3-2。

以上試驗結果表明，第2組、第3組、第4組配合比中的高效減水劑摻量可以滿足目標強度、流動度、粘結力要求。因此，聚羧酸鹽減水劑摻量可以確定為0.65%、0.70%、0.75%。

3.3 確定膨脹劑摻量

分別將UEA膨脹劑取代水泥摻量的8%、9%、10%、11%于確定的基準配合比中，進行試拌，各項技術指標結果見表3-3。

以上試驗結果表明：第2組、第3組、第4組配合比中的膨脹劑摻量可以滿足目標膨脹率要求。因此，UEA膨脹劑摻量可以確定為9%、10%、11%。

3.4 確定灌漿料的配合比

根據以上實驗結果可以確定在基準配合比中有三種粒徑級配的石英砂，三種摻量的聚羧酸鹽減水劑，三種摻量的UEA膨脹劑滿足目標要求，根據正交試驗法的三因素三水平正交表（見表3-4）分析可以確定九種混凝土灌漿料配合比，各項技術指標的實驗結果如表3-5。

綜合評分的目的，是將六個指標化為一個評分指標進行分析。評分指標反映了六個質量指標的要求。先列出直觀分析表和因子與指標的關系圖，在分析因子和指標的變化規律，根據因子影響的主次順序，選出最優方法。配合比試驗結果分析表如表3-6所示，配合比試驗結果關系如圖3-2所示。

（1）因子和水平與評分關系從表4-6和圖4-2可以看清楚。

（2）因子影響指標的主次順序從△R值看出：（主）B→C→A（次）；從表3-6和它們之間的圖形關系可以看出最優方案是A2B3C2 。第8組灌漿料配合比效果最好，各項技術指標均達到目標要求，因此，第8組可以作為路橋用混凝土灌漿料的配合。

3.6 驗證第八組配合比穩定性

根據混凝土配制的一般原則，以下是對路橋用混凝土灌漿料配合比6組穩定性試驗結果，見表3-7。

以上試驗結果表明，各項技術指標值及平均值均達到設計要求，該配合比穩定性可靠。至此，已成功配制路橋用混凝土灌漿料。

結論：

（1）粗砂相對比表面積較小，需水量較小，有助于改善砂漿的工作性能；而細砂較多時，砂漿中的空隙被填充，呈緊密堆積狀態，對強度發展有利。綜合考慮，選擇石英砂A與石英砂B按質量比為7：3時砂漿具有良好的流動性及強度。

（2）萘系減水劑摻量在1.0～1.25%之間，超過該范圍，砂漿易造成泌水，從而影響強度的發展。聚羧酸鹽減水劑摻量在0.6～0.8%之間，灌漿料具有良好的工作性能。聚羧酸鹽減水劑可以在低水料比時提供較好的流動性，并且泌水率小，是比較理想的減水材料。

（3）UEA、EA-L、YS-2三種型號的膨脹劑相比，UEA膨脹劑抗壓強度以及抗折強度性能較好。

（4）以普通硅酸鹽水泥為膠凝材料，調整骨料級配、高效減水劑及膨脹劑的摻量，配制出性能優良的路橋用混凝土灌漿料通過正交試驗確定本試驗確定最佳配比為A2B3C2，即：灰砂比：7：3，聚羧酸鹽摻量為0.75%，UEA的摻量為10%。

（5）對最佳配比做穩定性試驗抗壓強度、豎向膨脹率、流動度、與圓鋼粘結力滿足標準要求。

參考文獻

[1] 賀奎、王萬金、常保全、夏義兵、李海峰·ANG-Ⅱ新型高強無收縮灌漿料的研究及應用[J] ·建筑技術，2008，6·462～464

[2] 郭勇、黃宗凱·超高強自密實灌漿料的研究與應用[J] ·江西建材，2007，2·15～16

[3] 楊智、吳玲、侯來濱·C80高強高性能灌漿料的實驗研究[J] ·內蒙古石油化工，2007，7·7～8

[4] 張云富、徐士林、李桐生·C60高性能免振搗混凝土灌漿料的配制與應用[J] ·施工技術，2007，7·115～116

[5] 趙敏·改性灌漿料基本力學性能試驗研究[J] ·科教文化，2009，10·282～283

[6] 孫長江·超細水泥灌漿料在混凝土路面裂縫修補中的應用[J] ·石河子科技，2009，3·41～42

[7] 董蘭女、程占蓮、李弘飛、丁小富·HL-HGM高強無收縮灌漿料性能及應用實踐[J] ·膨脹劑與膨脹混凝土，2007，