水下不分散自流平快硬砂漿的試驗研究

高曙光 北京中水科海利工程技術有限公司

馬鋒玲 李秀琳 北京中水科海利工程技術有限公司 中國水利水電科學研究院材料研究所

普通的水下不分散砂漿，由于漿體在水中硬化較慢，早期強度也較低。在有一定流速的水中，這類薄層砂漿若凝結時間太長，其中的可溶性聚合物增粘劑和水泥中可溶性成份就會被帶走，其抗分散性能和砂漿強度均會受影響。因此，利用絮凝劑的抗分散性和硫鋁酸鹽水泥的快硬性，研制水下不分散自流平快硬砂漿是有需求的。其主要機理是絮凝劑使水泥顆粒表面吸附了可溶性聚合物，顆粒間形成橋式結構，增大顆粒間的吸附力，提高漿液粘度，從而賦予砂漿在水中優良的抗分散、抗離析性能。加之硫鋁酸鹽水泥能在數分鐘到數十分鐘內使漿體快速硬化。因此，將兩方面性能結合，研制水下不分散自流平快硬砂漿，主要適用于一定流速的水下混凝土薄層表面修補，以及水下各種基體、拋石體的灌注加固。

1.原材料及用量

原材料采用硫鋁酸鹽快硬水泥、級配不良砂、UWB-II型水下不分散絮凝劑、聚羧酸高性能減水劑、有機酸緩凝劑。

絮凝劑用量范圍為2.5%～5.0%，采用流動度試驗選定。試驗中灰砂比為1:1，水膠比為0.46，減水劑摻量0.3%，緩凝劑0.10%，結果流動度范圍為205mm～295mm。根據試驗結果，絮凝劑摻量宜為水泥用量的4%～5%，流動度為235mm～245mm。超過6%會使砂漿粘性增大，自流平性能下降。

2.水膠比的確定

采用0.40、0.45、0.46、0.48水膠比進行砂漿抗壓強度試驗，試件為30mm見方立方體，配合比及3d強度試驗結果見表1。結果可見，UWB-II型絮凝劑摻量4.0%，水膠比0.40時，水中抗壓強度與水上抗壓強度之比（水陸比）為90%，其余均約為97%。綜合考慮自流平性和抗壓強度性能，選擇0.45左右的水膠比是適宜的。

表1 水膠比與抗壓強度試驗結果

3.配合比與性能

試驗配合比及流動度、凝結時間試驗結果見表2，抗壓強度和抗折強度試驗結果見表3。強度試驗采用40mm×40mm×160mm砂漿試件。試驗中控制流動度230mm～250mm，凝結時間60min左右。

表2 水下不分散自流平快硬砂漿試驗配合比及性能

表3 水下不分散自流平快硬砂漿強度試驗結果

水中強度試驗的試件均在水下模具中成型，砂漿拌好倒入水中模具時，其模具上沿距離水面15cm以上，砂漿從水面自由下落，落模后自流平，不采用敲打等輔助措施。一般3h后脫模，放入標養室水中養護。水上試件成型3h后脫模，也放入標養室水中養護。

試驗可知，水下不分散自流平快硬砂漿具有良好的水下不分散性能，水陸比在94%～104%之間；3h、1d、3d 抗壓強度約為14.3MPa、39.2MPa和44.4MPa，早期強度較高。早期強度發展快，7d后強度發展緩慢。抗折強度3h、1d約為3.2MPa和8.4MPa，與抗壓強度不同，3d后抗折強度基本不再增長，甚至還有降低現象；折壓比在0.12～0.23范圍內，平均值0.17。

4.結語

（1）絮凝劑的摻量宜為水泥用量的4%～5%，絮凝劑摻量不宜過高，超過6%會使砂漿粘性增大從而使自流平性能下降。

（2）砂漿具有良好的水下不分散性能，水陸比在94%～104%之間，早期抗壓強度較高，強度發展快，7d后強度發展緩慢，折壓比在0.12～0.23范圍內。

研究的水下不分散自流平快硬砂漿可應用于一定流速的水下混凝土薄層表面修補，以及水下各種基體、拋石體的灌注加固。