高流態有砂型壓漿料的性能研究

徐浩杰

摘 要：壓漿料滿足公路、鐵路工程以及路面修補工程的施工要求，具有十分重要的意義，為了系統研究有砂型壓漿料的各項性能要求，充分發揮有砂型壓漿料的優勢，考察了以普通硅酸鹽水泥為主的膠凝體系中，調整膠砂比、水膠比以及摻加硫鋁酸鹽水泥來探究對壓漿料的性能影響，在此基礎上通過調整兩種不同級配的砂子成功配置出具有大流態，高強度的有砂型壓漿料，結果表明：隨著膠砂比的不斷變大，壓漿料的流秒呈現先變快后邊慢的趨勢，當膠砂比為2.33、水膠比為0.3時，壓漿料的流變性能最佳。

關鍵詞：壓漿料；高流態；硫鋁酸鹽水泥

0 引言

研究道路用壓漿材料擁有良好的發展前景，因灌漿法通過液壓以及電化學壓力原理，通過壓漿管高壓注入路面孔洞，這就要求壓漿材料有優良的流動性能、良好的砂子級配、較早的早期強度以及一定的微膨脹作用。

1 試驗

1.1 試驗用主要原料

膠凝材料：PO 52.5普通硅酸鹽水泥-山東寶山生態建材集團；硫鋁酸鹽水泥-中國聯合水泥集團有限公司；礦粉：濟南鑫森化工有限公司 粉煤灰：一級粉煤灰，市售；微珠：淄博川峰建筑節能材料廠；骨料：40-70目烘干砂：70-120目烘干砂；外加劑：聚羧酸粉減水劑（減水率為35%，固含量為98%）；粉體消泡劑。

1.2試驗與測試方法

試驗以普通硅酸鹽為基本的膠凝材料，通過探究性試驗初步確定無砂型壓漿料的膠凝材料基本配比如下：普通硅酸鹽水泥60%+礦渣粉10%+粉煤灰30%，水膠比為0.28，砂子級配比例如下：40-70目數烘干砂10%+70-120目數烘干砂90%，聚羧酸減水劑占膠凝材料的0.1%，HD-1塑性膨脹劑占膠凝材料的0.05%，通過調整膠砂比、水膠比兩個指標，選用初始流秒，30min流秒，1d抗壓強度，3d抗壓強度，28d抗壓強度為主要指標來探究膠凝體系。試驗各項性能測試應參照《水泥基灌漿料應用技術規程》GB/T50448-2015標準進行。

2 結果與分析

2.1 膠砂比對壓漿料性能影響

膠砂比（C/S）指的是膠凝材料與砂子的比值，不同的膠砂比，會對壓漿料的性能有不同的影響，膠砂比過大，漿體因膠凝材料過多，砂子與水泥漿體的剪切應力過大，出現漿體粘性過大，漿體的孔隙率小，造成漿體流動性不佳，不利于施工[1]，同時水泥漿體過多，也造成經濟上的損失。膠凝材料過少，漿體總比表面積增大，水泥漿體未能完全包裹住砂子，砂與水泥漿體的剪切應力變小[2]，砂子在其重力作用下會出現下沉現象，從而導致整個漿體隨著放置時間的延長出現離析泌水現象，因此合理的膠砂比不僅能夠滿足壓漿料的流動性能同時能夠良好的填充砂子之間的空隙，使漿體能夠保持持久的穩定性，本文通過對不同膠砂比進行試驗，以初始流秒，30min流秒，1d抗壓強度，3d抗壓強度，28d抗壓強度為主要指標，對壓漿料的各項性能指標進行系統實驗。

隨著膠砂比不斷變大，1d、3d、28d抗壓強度呈現逐漸增長的趨勢，當膠砂比為0.5-2.5時，壓漿料1d抗壓強度增長67%，3d抗壓強度增長16%，膠砂比為2.5時，1d抗壓強度達到19.31MPa，抗折強度則隨著膠砂比的不斷變大，出現先增大后減小的趨勢，當膠砂比為2.33時抗折強度最佳，由此可知當膠砂比存在一個最佳的范圍，當膠砂比為2.33左右時，抗折強度最佳。

2.2水膠比對壓漿料性能影響

水膠比同膠砂比同樣影響著壓漿料的漿體的流動度、稠度以及后期的強度發展，Fatih Celik研究了水膠比對漿體的影響，水膠比低，水泥體少，漿體與骨料的體積比過小，水泥漿體整體的屈服剪切應力過大[3]，從而使漿體整體過于粘稠，不具有良好的流動性，當水膠比過大時，漿體的屈服剪切應力過小，在砂子的自身重力作用下，容易出現漿體的離析泌水現象，另當水膠比過大，漿體中自由水過多，水泥水化后期，水泥結構體因水化失水，導致漿體結構出現大量的微細孔洞，形成各種物質侵入的孔道，導致壓漿料的耐久性收到嚴重影響，為了探究水膠比對壓漿料性能的影響，本文以膠砂比為2.33為基準，通過選取不同的水膠比，以初始流秒，30min流秒，凝結時間，1d、3d、28d抗壓強度為主要指標來探究水膠比對壓漿料的性能影響。

隨著水膠比的不斷增大，1d、3d、28d抗壓強度呈現下降趨勢，凝結時間也逐漸延長，當水膠比在0.27-0.3范圍時，1d、3d、28d抗壓強度分別降低29.27%、14.63%、12.37%，由此可知相比膠砂比，水膠比對壓漿料的強度影響更大，對凝結時間也有顯著的影響，可能是因為隨著水膠比變大，漿體中自由水充斥著整個漿體，使漿體中參與水化的Ca2+、SO42+濃度降低，從而延緩了水泥礦物的水化進程，而隨著水泥不斷水化，自由水被消耗從而留下大量的微小孔洞，有些孔洞形成連續性細小的裂縫，對漿體結構的后期強度發展產生不利影響。

2.3 砂子級配對壓漿料性能

砂子的級配選擇對壓漿料的流動性以及壓漿料的漿體狀態起到至關重要的作用，由上述實驗可知，膠砂比為出膠凝材料與砂子的比例，影響對壓漿料的各項性能指標，因此，在上述膠砂比試驗的基礎上，擬通過確定壓漿料的膠砂比為0.23，水膠比為0.3，為了更加得到更加準確地試驗數據，現加入防沉降粉（占膠凝材料的0.2%）有效地防止壓漿料泌水、離析，通過目數為40-70、70-120兩種砂子進行復摻，以初始流秒、30min流秒、1d、3d、7d、28d抗壓強度、1d、3d、7d、28d抗折強度為主要指標，系統探究砂子級配對壓漿料的性能影響。

隨著40-70目砂子摻量的不斷提高，1d、3d、7d抗壓強度有比較明顯的先增長后下降的趨勢，對28d抗壓強度基本無影響，由此可知，砂子級配主要影響壓漿料的早期強度，隨著壓漿料不斷水化，結構體內水分子不斷參與水化，砂子級配對壓漿料強度影響程度越來越小，當40-70目數砂子摻量由30%-50%時，1d抗壓強度損失23%左右，3d抗壓強度損失13%左右，可能是因為漿體隨著放置時間的延長出現泌水現象，漿體出現分層現象，導致漿體早期強度損失過大。

隨著40-70目砂子摻量的不斷提高，壓漿料的抗折強度與抗壓強度趨勢基本一致，當40-70目砂子摻量為30%時，1d抗折強度為5.01MPa，3d抗折強度為8.21MPa，初始流秒為34.24s，漿體狀態優良，為最佳的摻量，由此可知，對不同目數的砂子進行合理的級配，使膠凝材料能夠合理的包裹住砂子，不僅能夠增加漿體的流動性，漿體結構也因有較小的孔隙率從而有利于促進膠凝材料進一步發生水化反應，從而宏觀表現出不同程度的強度增長現象。

3結論

隨著水膠比的不斷增大，壓漿料初始流秒與30min流秒均有變快的趨勢，隨著水膠比的不斷增大，壓漿料流秒損失變小，相比膠砂比，水膠比對壓漿料的強度影響更大，對凝結時間也有顯著的影響。

參考文獻：

[1] 宋小婧，李北星， 陳夢義. 預應力孔道壓漿料的性能影響因素研究[J]. 混凝土， 2014， （9）： 138-141.

[2] 朱清華， 費偉全， 謝松. 低負溫型管道壓漿料工藝性能研究[J]. 混凝土與水泥制品， 2017，（4）： 88-90.

[3] 王甲春， 黃國新， 鐘哲倫， 等. 預應力混凝土壓漿料流變性能測試[J]. 硅酸鹽通報， 2017， 36（10）： 3527-3530.