高強水泥基灌漿料抗凍融性能試驗研究

2020-11-30 07:02:12任慧超白體新孟志遠王品姚小聰張帥坤

商品混凝土 2020年9期

任慧超，白體新，孟志遠，王品，姚小聰，張帥坤

（1. 中國建筑第五工程局有限公司河南公司，河南鄭州 450009；2. 建筑材料工業技術情報研究所，北京 100024）

0 引言

水泥基灌漿料通常以水泥、摻合料、外加劑及部分細骨料為原料，經配制而成具有合理級配的干混料，加水后強度發展快，具有微膨脹和不泌水等良好性能。

水泥基灌漿料常用于混凝土結構裂縫修補、裝配式建筑套筒灌漿、高鐵支座灌漿等。然而在北方嚴寒地區，晝夜溫差大，常規灌漿料在使用過程中易出現強度發展慢、耐久性差等不良現象。

丁慶軍[1]采用快硬硫鋁酸鹽水泥，加入一定摻量的緩凝劑、高效減水劑、抗水分散劑及早強劑，大大提高了水泥基灌漿料的力學性能及耐久性能，并配制出具有早強、微膨脹等性能良好的水泥基灌漿料；柯楊[2]等人利用制備超高性能混凝土理論與中心質假說，提煉出適用于高性能水泥基灌漿料配比的設計思路；高奎昱[3]以低堿硫鋁酸鹽水泥為基礎，通過外加劑組分及摻量的合理優化，研制出工作性能良好的超早強支座砂漿灌漿材料，并總結出石膏對支座灌漿材料流動度、強度等性能的影響規律。

本次試驗結合正交試驗來選取材料配合比的方式，通過研究水泥基灌漿料的力學及抗凍融性能，制備出一種適用于北方嚴寒地區的水泥基灌漿料。

1 試驗方案

1.1 試驗原材料

水泥：海螺 P·O42.5 水泥。粉煤灰：某電廠Ⅱ級粉煤灰，燒失量為 3.9%，需水比 97%。細集料：細度模數 2.1 的Ⅱ區細砂，篩去 2.5mm 以上顆粒。膨脹劑：UEA 高效混凝土膨脹劑。減水劑：聚羧酸高效減水劑，固含量 21%。水：自來水。

1.2 正交試驗

此次試驗為探討水膠比、粉煤灰摻量、減水劑含量以及膠砂比對水泥基灌漿料抗壓強度的影響，擬采用 3個水平位級，各水平位級和試驗設計方案[4]如表 1、2所示。

表 1 正交試驗設計方案

表 2 正交表格

2 試驗內容

2.1 流動性試驗

灌漿料流動度試驗依據 GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動度測定方法》[5]進行。

2.2 抗折、抗壓強度試驗

抗折、抗壓強度試驗、結果計算及評定方式參照GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》[6]。

2.3 抗凍融循環試驗

水泥基灌漿料抗凍融循環試驗以正交試驗分析得出的最優位級組合作為試驗配合比。

（1）試驗依據

灌漿料抗凍融循環試驗參照 GB/T 50082—2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》[7]。

（2）試驗設備

動彈模測定儀：DT-2 型數字試動彈性測定儀。

抗凍融循環試驗機：HDK-9 型全自動快速凍融循環試驗機。

電子秤：量程 15kg，精確度 0.1g。

（3）試件尺寸

制作 100mm×100mm×400mm 棱柱體試塊四個，一個為測溫試件。

3 試驗結果、分析

3.1 流動度試驗

水泥基灌漿料各配比組流動度試驗結果見表 3。

表 3 流動度測試指標 mm

從表 3 可以看出，各配比組流動度結果均在300mm 以上，引入聚羧酸高效減水劑及粉煤灰后，大大提高了灌漿料的流動性。

3.2 抗折、抗壓強度試驗

試件達到相應齡期時從養護室取出，進行抗折、抗壓強度測試，試驗結果見表 4，極差分析分別見表 5 和表 6。

（1）由表 5 極差分析可以看出不同因素影響灌漿料抗折強度的程度：3d 時，粉煤灰摻量＞減水劑含量＞膠砂比＞水膠比；7d 時，水膠比＞膠砂比＞減水劑含量＞粉煤灰摻量；28d 時，粉煤灰摻量＞水膠比＞膠砂比＞減水劑含量。

（2）從表 6 可知，不同齡期四種影響因素的影響程度為：3d、7d 時，粉煤灰摻量＞膠砂比＞水膠比＞減水劑含量；28d 時，膠砂比＞粉煤灰摻量＞減水劑含量＞水膠比。

表 4 灌漿料各齡期抗折、抗壓強度試驗結果

（3）對表 5 抗折強度極差分析，可將同一因素三個水平位級最大值作為最優水平；各摻合料不同齡期最優水平分別為：3d，水膠比 0.36、粉煤灰摻量 10%、減水劑含量 1.4%、膠砂比 1:1.0；7d，水膠比 0.35、粉煤灰摻量 10%、減水劑含量 1.4%、膠砂比 1:1.2；28d，水膠比 0.35、粉煤灰摻量 15%、減水劑含量1.2%、膠砂比 1:1.2。

（4）對表 6 抗壓強度極差分析，各摻合料不同齡期最優水平分別為：3d，水膠比 0.35、粉煤灰摻量 10%、減水劑含量 1.2%、膠砂比 1:1.0；7d，水膠比 0.35、粉煤灰摻量 10%、減水劑含量 1.3%、膠砂比1:1.0；28d，水膠比 0.35、粉煤灰摻量 15%、減水劑含量 1.3%、膠砂比 1:1.2。