原材料對水泥基高強灌漿材料抗壓強度的影響

李杰，米勝東，李俊毅，李沛

（中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300222）

0 引言

水泥基灌漿材料應用范圍較廣，可用于鋼結構柱基礎灌漿，設備基礎的二次灌漿，軌道及鋼結構安裝，地腳螺栓錨固，地鐵、隧道、地下工程逆打法施工縫嵌固，混凝土結構改造和加固等。目前，國內外學者對水泥基灌漿材料的制備、性能、機理等方面均進行了大量研究，研究表明[1-9]，水泥基灌漿材料28 d強度大多為80～110 MPa，原材料中，普通硅酸鹽水泥發(fā)揮膠結作用，集料起到骨架作用，摻合料改善和易性，膨脹劑達到微膨脹的效果，早強劑保證早期強度；但是隨著結構安全要求的不斷提高，普通水泥基灌漿材料強度很難滿足使用要求。本文以水泥基高強灌漿材料28 d強度可達120 MPa的配合比作為基準配合比，分別改變水膠比、集料和活性摻合料的摻量，研究原材料對水泥基高強灌漿材料強度的影響。

1 原材料

1）水泥。試驗中所用水泥標號為P.II52.5水泥。

2）活性摻合料。試驗中所用活性摻合料為無水硫酸鋁鈣、偏高嶺土、硅灰和超細粉煤灰按一定比例組成的混合物。

3）細集料。試驗中所用細集料為剛玉，粒徑0.212～0.850 mm。

4）外加劑。試驗中所用減水劑為聚羧酸高性能減水劑，所用增稠劑主要成分為甲基纖維素，所用塑性膨脹劑為碳酸鹽類膨脹劑，所用緩凝劑主要成分為葡萄糖酸鈉，所用消泡劑主要成分為聚二甲基硅氧烷。

5）拌合水。試驗中所用拌合水為飲用水。

2 試驗

2.1 基準配合比

中交天津港灣工程研究院有限公司研究的水泥基高強灌漿材料基準配合比及其性能檢測結果分別如表1和表2所示。

表1 水泥基高強灌漿材料基準配合比Table 1 Basemix of thecement based high-strength grouting material

表2 水泥基高強灌漿材料基準配合比性能檢測結果Table 2 Performance test resultsof the cement based high-strength grouting material on base mix

2.2 試驗配合比

水泥基高強灌漿材料試驗配合比及編號如表3所示，其中W1～W4為水料比對灌漿材料強度影響的試驗配合比，S1～S4為集料摻量對灌漿材料強度影響的試驗配合比，F(xiàn)1～F4為活性摻合料摻量對灌漿材料強度影響的試驗配合比。

表3 水泥基高強灌漿材料試驗配合比Table 3 Test mix ratio of the cement based high-strength grouting material

2.3 試驗方法

參照《鋼筋連接用套筒灌漿料》對水泥基高強灌漿材料進行試件的成型養(yǎng)護和抗壓強度檢測。

3 結果與討論

3.1 水料比對水泥基高強灌漿材料強度的影響

圖1為水料比與水泥基高強灌漿材料不同齡期抗壓強度的關系。由圖1可看出，隨著水料比從0.09增大到0.12，灌漿材料的1 d、3 d、28 d抗壓強度均逐漸減小且變化的幅度較大，水料比從0.10變至0.11時，1 d強度變化較3 d和28 d強度變化更為明顯，因此水料比宜≤0.10。

圖1 水料比與水泥基高強灌漿材料不同齡期抗壓強度的關系Fig.1 The relationship of water-powder material ratio and compressive strength at different ages

3.2 集料摻量對水泥基高強灌漿材料強度的影響

圖2 為集料摻量與水泥基高強灌漿材料不同齡期抗壓強度的關系。由圖2可看出，隨著集料摻量從95%逐漸增大到110%，灌漿材料的1 d、3 d、28 d抗壓強度均先增大后減小，但總體變化的幅度不大。集料的最優(yōu)摻量為100%，即集料與水泥的質量百分比為100%時，灌漿材料的抗壓強度最大。

圖2 集料摻量與水泥基高強灌漿材料不同齡期抗壓強度的關系Fig.2 The relationship aggregatedosageand compressive strength at different ages

3.3 活性摻合料摻量對水泥基高強灌漿材料強度的影響

圖3 為活性摻合料摻量與水泥基高強灌漿材料不同齡期抗壓強度的關系?？梢钥闯?，隨著活性摻合料摻量從22.5%逐漸增大到30.0%，灌漿材料的1 d、3 d、28 d抗壓強度總體上呈先增大后減小，但總體變化的幅度不大?；钚該胶狭献顑?yōu)摻量為27.5%，即活性摻合料與水泥的質量百分比為27.5%時，灌漿材料的28 d抗壓強度最大。

圖3 活性摻合料摻量與水泥基高強灌漿材料不同齡期抗壓強度的關系Fig.3 The relationship of activesupplementary material dosage and compressivestrength at different ages

4 結語

1）水料比是影響水泥基高強灌漿材料強度的主要因素。隨著水料比逐漸增大，灌漿材料不同齡期的抗壓強度逐漸減小且變化的幅度較大，水料比從0.10變至0.11時，強度降低的更為明顯，水料比宜≤0.10。

2）隨著集料摻量的逐漸增大，灌漿材料不同齡期的抗壓強度均先增大后減小，但總體變化的幅度不大。集料的最優(yōu)摻量為100%，即集料與水泥的質量百分比為100%時，灌漿材料的抗壓強度最大。

3）隨著活性摻合料摻量逐漸增大，灌漿材料不同齡期的抗壓強度總體上呈先增大后減小，但總體變化的幅度不大?；钚該胶狭献顑?yōu)摻量為27.5%，即活性摻合料與水泥的質量百分比為27.5%時，灌漿材料的28 d抗壓強度最大。