養(yǎng)護(hù)溫度對低溫灌漿料強(qiáng)度發(fā)展的影響

李曉明，蘇忠純，陳韜

（中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300222）

目前，灌漿料已廣泛應(yīng)用于橋梁支座、機(jī)械設(shè)備安裝、港口碼頭軌道安裝的灌漿以及混凝土結(jié)構(gòu)的加固補(bǔ)強(qiáng)等。東北地區(qū)冬季氣溫低，冬期施工時(shí)間可達(dá)5個(gè)月之久，而灌漿料漿體溫度低于5℃時(shí)，水泥的水化反應(yīng)緩慢，而應(yīng)用在-15℃外界環(huán)境中采用水泥基灌漿料對港口工程混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行修補(bǔ)加固時(shí)，如發(fā)生水泥硬化之前水已凍結(jié)成冰，將直接影響灌漿料中膠凝材料的水化進(jìn)程，強(qiáng)度發(fā)展也不能正常進(jìn)行。GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[1]中規(guī)定了冬期施工時(shí)應(yīng)注意三點(diǎn)：①灌漿前采取措施預(yù)熱基礎(chǔ)表面，使其溫度保持在10℃以上，并清除積水；②采用不超過65℃的溫水拌合水泥基灌漿材料，漿體的入模溫度在10℃以上；③受凍前，水泥基灌漿材料的抗壓強(qiáng)度不得低于5 MPa。

混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)和加固的基本步驟為：清理混凝土表面→支設(shè)模板→灌漿→養(yǎng)護(hù)→拆模。但是在實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)格按照GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[1]規(guī)定的三點(diǎn)進(jìn)行施工，灌漿料的硬化速度和后期強(qiáng)度發(fā)展仍存在問題。規(guī)范中規(guī)定的前兩點(diǎn)與常溫型灌漿料使用條件相似，那么是否養(yǎng)護(hù)和拆模的時(shí)間沒控制好，導(dǎo)致灌漿料的早期抗壓強(qiáng)度不足，水化不完全，后期強(qiáng)度不能正常發(fā)展呢？以下對不同養(yǎng)護(hù)溫度下低溫灌漿料強(qiáng)度發(fā)展的影響因素進(jìn)行了試驗(yàn)研究。

1 試驗(yàn)方案

1）在常溫型灌漿料配方的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高快硬硫鋁酸鹽類膠凝材料的比例，同時(shí)調(diào)整減水劑、促凝劑、緩凝劑的用量，配制成低溫灌漿料，經(jīng)過篩選后，選擇其中一種采用合理的水膠比攪拌后進(jìn)行負(fù)溫試驗(yàn)。

2）參考GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[1]規(guī)定，-15℃時(shí)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)修補(bǔ)加固的灌漿料主要性能指標(biāo)見表1。

表1 -15℃修補(bǔ)加固用灌漿料主要性能指標(biāo)Table 1 The main performance index of the grouting material for repair and strengthen at-15℃

3）試驗(yàn)方法。

采用4種養(yǎng)護(hù)方式對低溫灌漿料進(jìn)行試驗(yàn)檢測。具體試驗(yàn)方案見表2。試驗(yàn)方法按GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》[1]規(guī)定方法進(jìn)行。

表2 低溫灌漿料養(yǎng)護(hù)方法Table 2 Curing method of grouting material at low temperature

2 試驗(yàn)檢測結(jié)果及分析

2.1 試驗(yàn)結(jié)果

-15℃環(huán)境下低溫灌漿料試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 低溫灌漿料-15℃物理性能試驗(yàn)結(jié)果Table 3 Physical property test resultsof the grouting material at-15℃

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1）泌水率。泌水會引起某些不良的后果，如會引起麻面、塑性開裂、表層強(qiáng)度降低等問題，選擇合適配比使灌漿料不泌水。通過試驗(yàn)驗(yàn)證，本次試驗(yàn)無泌水現(xiàn)象。

2）流動度。流動度及30 min后灌漿料的流動度是保證灌漿料順利施工的關(guān)鍵。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證初始流動度及30 min后流動度均符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定要求。

3）1 d抗壓強(qiáng)度。灌漿料在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下和負(fù)溫環(huán)境下，1 d抗壓強(qiáng)度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

4）低溫灌漿料強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律：

①負(fù)溫條件下低溫灌漿料強(qiáng)度隨齡期發(fā)展規(guī)律，強(qiáng)度發(fā)展?fàn)顩r見圖1。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下，強(qiáng)度正常發(fā)展；在持續(xù)-15℃環(huán)境下2 h抗壓強(qiáng)度可達(dá)到40 MPa以上，當(dāng)其繼續(xù)受凍，強(qiáng)度仍能持續(xù)增長，未發(fā)生強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象，但增長趨勢變緩，不能滿足28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)到48 MPa的要求。

圖1 負(fù)溫下低溫灌漿料強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律Fig.1 Strength development law of the grouting material at minus temperature

②-15℃轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律如圖2。持續(xù)-15℃2 h、1 d、7 d轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后，強(qiáng)度正常持續(xù)增長，28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)60 MPa以上，負(fù)溫7 d以內(nèi)齡期對后期強(qiáng)度影響不大。說明灌漿料膠凝材料未水化完全前受凍一定時(shí)間再解凍，水化過程仍可繼續(xù)進(jìn)行，不影響強(qiáng)度的正常發(fā)展。

圖2 -15℃負(fù)溫轉(zhuǎn)標(biāo)養(yǎng)強(qiáng)度發(fā)展趨勢Fig.2 Development trend of the strength from-15℃to the standard curing temperature

③標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)后轉(zhuǎn)-15℃負(fù)溫環(huán)境，強(qiáng)度發(fā)展規(guī)律如圖3。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)期強(qiáng)度增長很快，當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間為2 h時(shí)，強(qiáng)度已達(dá)43.5 MPa，然后將其采用低溫養(yǎng)護(hù)，至1 d時(shí)強(qiáng)度幾乎未有增長，后期強(qiáng)度增長也相當(dāng)緩慢，不能滿足規(guī)范要求；但當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)1 d后轉(zhuǎn)負(fù)溫，28 d齡期時(shí)抗壓強(qiáng)度可大于48 MPa，56 d齡期時(shí)抗壓強(qiáng)度可大于54 MPa。標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)轉(zhuǎn)負(fù)溫養(yǎng)護(hù)，后期強(qiáng)度持續(xù)增長，未出現(xiàn)強(qiáng)度倒縮現(xiàn)象。

圖3 標(biāo)養(yǎng)轉(zhuǎn)負(fù)溫強(qiáng)度發(fā)展趨勢Fig.3 Development trend of thestrength from thestandard curing temperature to minustemperature

5）鋼筋銹蝕。由于負(fù)溫施工所用灌漿料的配方是在常溫施工灌漿料的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高快硬硫鋁酸鹽類膠凝材料的比例，同時(shí)調(diào)整減水劑、促凝劑、緩凝劑的用量。不同種類的外加劑可能會引入一定量的氯離子。正常情況下，即沒有氯離子或其他腐蝕性介質(zhì)情況下，鋼筋在混凝土的潮濕、堿性環(huán)境中處于鈍化狀態(tài)，在CL-未達(dá)到一定濃度時(shí)，鋼筋能夠保持鈍化狀態(tài)，但當(dāng)CL-達(dá)到一定濃度時(shí)，即會引發(fā)氧化鐵層的分解，然后使鐵分離，導(dǎo)致銹蝕破壞[2]，最終導(dǎo)致整體實(shí)體構(gòu)件的壽命降低。由此可見氯離子的影響不容忽視，一定要保證灌漿料對鋼筋無銹蝕后才可使用。采用GB 8076—1997《混凝土外加劑》[3]中鋼筋銹蝕測定方法進(jìn)行鋼筋銹蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 鋼筋銹蝕試驗(yàn)Fig.4 Corrosion test of steel bar

由鋼筋銹蝕圖看出鋼筋陽極化電位隨著時(shí)間的延長而增長，為鈍化曲線，表明陽極鋼筋表面鈍化膜完好無損，灌漿料對鋼筋無害。

3 結(jié)語

1）低溫灌漿料各項(xiàng)性能均滿足《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范規(guī)定要求。

2）低溫灌漿料進(jìn)入負(fù)溫環(huán)境7 d以內(nèi)轉(zhuǎn)入標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)環(huán)境，強(qiáng)度增長仍可滿足規(guī)范要求。

3）低溫灌漿料需至少標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)1 d后轉(zhuǎn)入負(fù)溫養(yǎng)護(hù)環(huán)境，后期強(qiáng)度才可滿足規(guī)范要求。

4）正溫養(yǎng)護(hù)齡期對灌漿材料的強(qiáng)度有著決定性的影響。當(dāng)環(huán)境溫度在-15℃時(shí)，應(yīng)采取有效的保溫防寒措施使低溫灌漿料在正溫下養(yǎng)護(hù)1 d，才能保證灌漿材料中膠凝材料的水化完全，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度的正常發(fā)展。

5）不能僅僅憑借“受凍前強(qiáng)度不低于5 MPa”的要求決定灌漿料的養(yǎng)護(hù)時(shí)間和拆模時(shí)間。養(yǎng)護(hù)時(shí)間過長，浪費(fèi)資源，成本增加；養(yǎng)護(hù)時(shí)間不夠，又會直接影響修補(bǔ)加固工程的質(zhì)量。因此建議在使用各種低溫灌漿料之前，應(yīng)根據(jù)所使用負(fù)溫條件進(jìn)行正溫轉(zhuǎn)負(fù)溫養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)，以確定合理的正溫養(yǎng)護(hù)齡期，保證灌漿料的正確使用，施工程序的合理順暢，為工程質(zhì)量提供保障。

[1]GB/T 50488—2008，水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范[S].GB/T 50488—2008，Code for application technique of cementationsgrout[S].

[2]趙筠.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的工作壽命設(shè)計(jì)——針對氯鹽污染環(huán)境[J].混凝土，2004（1）：3-15.ZHAO Jun.Service life design of reinforced concrete structures exposed tochlorideenvironment[J].Concrete，2004（1）：3-15.

[3]GB 8076—1997，混凝土外加劑[S].GB 8076—1997，Concreteadmixture[S].