劉衛(wèi)星
(中國(guó)建筑第八工程局有限公司西北分公司,陜西 西安 710075)
隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及國(guó)家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的提出,能耗大、污染高的特點(diǎn)使傳統(tǒng)建筑業(yè)在當(dāng)今社會(huì)中面臨著諸多挑戰(zhàn)。近年來(lái),隨著裝配式建筑及 3D 打印技術(shù)的普及應(yīng)用,建筑業(yè)也走向了綠色建造的發(fā)展道路。在裝配式建筑中,鋼筋套筒灌漿料對(duì)整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性起著支撐作用。水泥基灌漿料一般是以水泥、外加劑和摻合料以及一部分細(xì)骨料為原料,經(jīng)配制而成的干混料,加水拌合均勻后具有可灌注的流動(dòng)性、微膨脹和高的早期和后期強(qiáng)度等性能[1]?,F(xiàn)在市場(chǎng)中常用的灌漿料是普通硅酸鹽水泥加入早強(qiáng)劑等,但其效果并不是很好,主要體現(xiàn)在早期強(qiáng)度雖有所提高,但其后期強(qiáng)度卻有所降低,并且在水化后期,灌漿料本身會(huì)產(chǎn)生體積收縮造成收縮裂紋,嚴(yán)重影響了灌漿料的耐久性和體積穩(wěn)定性[2,3]。
郭飛[4]發(fā)現(xiàn)硅微粉摻入水泥基材料中能有效改善拌合物的流動(dòng)性能。桑國(guó)臣[5]通過(guò)硅酸鹽水泥和鋁酸鹽水泥等材料復(fù)配制備出具有大流動(dòng)性、微膨脹、早強(qiáng)及強(qiáng)度持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)的新型水泥基灌漿料產(chǎn)品。粟海玉[6]等人將葡萄糖酸鈉、硼酸和緩凝劑 A 按比例復(fù)配摻入灌漿料中發(fā)現(xiàn)其均能滿足高鐵灌漿材料的性能指標(biāo)要求。
微珠是一種新型超微粉體材料,是利用優(yōu)質(zhì)粉煤灰加工而成的超細(xì)且具有連續(xù)粒徑分布的一種亞微米、完美的球狀粉體產(chǎn)品。其具有活性高、低水化熱、抗壓強(qiáng)度高、流動(dòng)性好等特性。本文欲探究摻入微珠后,水泥基灌漿料流動(dòng)性與力學(xué)性能的變化趨勢(shì)。
水泥:采用某公司 42.5 快硬硫鋁酸鹽水泥;粉煤灰:采用某電廠生產(chǎn)的Ⅱ級(jí)灰,需水比 98%,燒失量4.0%;微珠:某公司精選微珠,含水率為 1.3%,需水比為 93%;減水劑:聚羧酸高性能減水劑,減水率25%;膨脹劑:UEA-S 型高效混凝土膨脹劑;細(xì)骨料:采用去除 2.5mm 以上顆粒的河砂,細(xì)度模數(shù)為 2.1。
試驗(yàn)采用固定膠材總量法,設(shè)計(jì)水泥基灌漿料水膠比 0.35,膠砂比 1:1.2,膨脹劑摻量為 10%(內(nèi)摻),微珠取代粉煤灰比例分別為 25%、50%、75%、100%,具體各組配比如表 1 所示。
表1 試驗(yàn)用水泥基灌漿料配比 g
試驗(yàn)參照 GB/T 2419—2005《水泥膠砂流動(dòng)度測(cè)定方法》[7]規(guī)范進(jìn)行試驗(yàn),在攪拌結(jié)束后應(yīng)立即進(jìn)行流動(dòng)度試驗(yàn)。
試驗(yàn)采用 40mm×40mm×100mm 標(biāo)準(zhǔn)試件,抗折強(qiáng)度測(cè)試參照 GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》[8]進(jìn)行。
抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)采用抗折強(qiáng)度測(cè)定后的膠砂斷塊進(jìn)行測(cè)試,試驗(yàn)時(shí)采用抗壓夾具使試件受壓面積為40mm×40mm。
對(duì)水泥基灌漿料進(jìn)行流動(dòng)度測(cè)試,各配比測(cè)試結(jié)果如表 2 所示。
表2 各配比水泥灌漿料流動(dòng)度測(cè)試結(jié)果
由表 2 可知,隨微珠摻量的增加,灌漿料流動(dòng)度隨之增大,當(dāng)微珠全部取代粉煤灰時(shí),灌漿料流動(dòng)度相比基準(zhǔn)組提高 15%,原因可能是微珠顆粒較細(xì),需水比相比粉煤灰小,從而在同水膠比情況下使灌漿料流動(dòng)度增大。在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)微珠取代量超過(guò) 75% 時(shí),灌漿料出現(xiàn)輕微泌水現(xiàn)象,在后續(xù)研究中可適當(dāng)減少減水劑用量。
到達(dá)相應(yīng)齡期后將試件從養(yǎng)護(hù)室取出進(jìn)行抗折抗壓強(qiáng)度測(cè)試,各配比組試件不同齡期抗折抗壓強(qiáng)度變化趨勢(shì)如表 3 和圖 1、2 所示。
表3 不同配比水泥基灌漿料力學(xué)性能
圖1 不同配比水泥基灌漿料各齡期抗折強(qiáng)度
由圖 1 可知,3d、28d 齡期時(shí),灌漿料抗折強(qiáng)度隨微珠取代量的增加而逐漸提高,微珠取代量為 100%時(shí),灌漿量抗折強(qiáng)度分別為 8.5MPa 和 11.2MPa,相比基準(zhǔn)組分別提高 13.3% 和 16.7%;7d 齡期時(shí),灌漿料抗折強(qiáng)度隨微珠取代量的增加呈現(xiàn)出先增后減的變化趨勢(shì),在取代量為 75% 時(shí),抗折強(qiáng)度為 9.0MPa,相比基準(zhǔn)組提高 9.8%。排除偶然因素,灌漿料抗折強(qiáng)度大體上隨微珠取代量的增加而提高。
圖2 不同配比水泥基灌漿料各齡期抗壓強(qiáng)度
圖2 中,3d 齡期時(shí),灌漿料抗壓強(qiáng)度隨微珠取代量的增加而提高;7d、28d 齡期時(shí),灌漿料抗壓強(qiáng)度均隨微珠取代量的增加先增后減,且在取代量為 75% 時(shí)達(dá)到峰值;微珠取代量為 75% 時(shí),水泥基灌漿料各齡期抗壓強(qiáng)度分別為 40.9MPa、46.2MPa 及 57.6MPa,相比基準(zhǔn)組分別提高 7.6%、5.0%、10.1%。
水泥基灌漿料抗折、抗壓強(qiáng)度隨微珠的引入均有較大提高,主要原因可能是微珠細(xì)度比粉煤灰小,在灌漿料內(nèi)部起到填充作用,提高了灌漿料內(nèi)部的密實(shí)度;其次,微珠含有較多的 SiO2、Al2O3等活性物質(zhì),能與水泥中游離的氫氧化鈣發(fā)生二次反應(yīng),生成較多穩(wěn)定性好、強(qiáng)度高的水化硅酸鈣,從而提高了灌漿料的強(qiáng)度。
(1)隨微珠取代量的增加,水泥基灌漿料流動(dòng)度隨之變大。
(2)水泥基灌漿料抗折強(qiáng)度隨微珠取代量的增加而逐漸增大,當(dāng)全部取代粉煤灰時(shí),其 28d 抗折強(qiáng)度可達(dá) 11.2MPa。
(3)微珠取代粉煤灰,取代量為 75% 時(shí),灌漿料抗壓強(qiáng)度最大,其 3d、7d、28d 抗壓強(qiáng)度分別為40.9MPa、46.2MPa 及 57.6MPa。