半柔性路面用水泥基灌漿材料的礦物摻合料協(xié)同優(yōu)化研究

牟長(zhǎng)江，程 凱，劉 瑞，賈恩達(dá)，孫 浩，牛 騰，盧曉磊，杜 鵬，葉正茂

(1.濟(jì)南大學(xué)山東省建筑材料制備與測(cè)試技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250022；2.中化學(xué)交通建設(shè)集團(tuán)有限公司，濟(jì)南 250101；3.濟(jì)南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250022)

0 引 言

近年來(lái)，隨著公路工程技術(shù)的不斷發(fā)展，半柔性路面作為一種新型路面材料在市政路口、公交站臺(tái)、機(jī)場(chǎng)港口等重載路段得到推廣和應(yīng)用[1-2]。半柔性路面是指將滿足大流態(tài)、超早強(qiáng)與低收縮要求的水泥基灌漿材料灌入高度開(kāi)放的多孔隙瀝青混合料骨架(空隙率在25%～30%)內(nèi)而得到的一種“剛?cè)岵?jì)”的新型路面材料[3-4]。該技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)瀝青柔性公路路面耐老化性差，溫度穩(wěn)定性差，及水泥混凝土路面柔韌性較差、易開(kāi)裂等缺點(diǎn)，從而達(dá)到避免路面損害、延長(zhǎng)路面壽命的效果[5-9]。

礦粉、硅灰、微珠等礦物摻合料可以取代部分水泥添加到半柔性路面用的水泥基灌漿材料中，從而改善灌漿材料工作性和力學(xué)性能[10-12]。近年來(lái)，已有許多學(xué)者對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行了深入研究。孫雅珍等[13]研究發(fā)現(xiàn)摻入10%～15%(文中摻量均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))的礦粉可以大幅度提高灌漿材料流動(dòng)性能，但不利于其強(qiáng)度發(fā)展，礦粉摻量為15%～20%時(shí)，灌漿材料后期強(qiáng)度有所提高，但流動(dòng)性能明顯下降。顧曉燕等[14]研究了粉煤灰對(duì)灌漿材料流動(dòng)性能的影響規(guī)律，結(jié)果表明，粉煤灰可以顯著提高低水膠比灌漿材料的流動(dòng)性能，但對(duì)高水膠比灌漿材料的影響較小。Zhang等[15]研究表明，摻加10%粉煤灰和10%礦粉對(duì)半柔性路面用灌漿材料的流動(dòng)性和力學(xué)性能均有改善作用，且粉煤灰相較礦粉對(duì)灌漿材料的流動(dòng)度和強(qiáng)度影響更大。Memon等[16]研究發(fā)現(xiàn)硅灰能顯著提高混凝土力學(xué)性能，添加10%硅灰時(shí)，混凝土抗折和抗壓強(qiáng)度分別增加了11.5%和6.9%，坍落度降低了4.3%[16]。以上研究成果表明，礦粉、微珠和硅灰等礦物摻合料的含量對(duì)路面用水泥基灌漿材料的流動(dòng)性能與力學(xué)性能影響顯著，且各礦物摻合料對(duì)灌漿材料流動(dòng)性、強(qiáng)度發(fā)揮著不同的作用。半柔性水泥基灌漿材料的主要性能指標(biāo)為大流態(tài)和超早強(qiáng)，而摻加單一礦物摻合料無(wú)法同時(shí)滿足灌漿材料大流態(tài)和超早強(qiáng)的性能要求，因此需要多種礦物摻合料協(xié)同優(yōu)化以改善灌漿材料性能。

當(dāng)前就各礦物摻合料在路面灌漿材料中的協(xié)同優(yōu)化研究相對(duì)較少，而探究摻合料的協(xié)同配伍對(duì)調(diào)控和優(yōu)化水泥基灌漿材料的性能具有重要指導(dǎo)意義?；诖?，本文選用礦粉、硅灰和微珠三種礦物摻合料，設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)探究三種礦物摻合料的協(xié)同配伍對(duì)灌漿材料力學(xué)與流動(dòng)性能的影響規(guī)律，同時(shí)利用SEM和XRD等微觀表征手段，分析各礦物摻合料協(xié)同配伍對(duì)硬化水泥基灌漿材料水化產(chǎn)物組成與微觀形貌的影響規(guī)律，旨在為半柔性路面用水泥基灌漿材料的組成優(yōu)化提供技術(shù)與數(shù)據(jù)支撐。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要原材料

路面灌漿材料采用山東臨朐勝濰特種水泥有限公司生產(chǎn)的快硬硫鋁酸鹽水泥(42.5級(jí))，快硬硫鋁酸鹽水泥的物理性能如表1所示，主要化學(xué)成分如表2所示；路面灌漿材料所用礦粉、微珠和硅灰三種礦物摻合料由山東魯冠混凝土有限公司提供，三種礦物摻合料的主要化學(xué)成分如表2所示，粒度分布圖及SEM照片見(jiàn)圖1、圖2；路面灌漿材料所用細(xì)骨料為淡黃色的100～200 μm的石英砂；所用的粉體減水劑由上海三瑞高分子材料有限公司生產(chǎn)；緩凝劑和早強(qiáng)劑均為國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)；纖維素醚(HPMC)為山東赫達(dá)股份有限公司生產(chǎn)。

表1 快硬硫鋁酸鹽水泥物理性能

表2 原材料主要化學(xué)成分

圖1 三種礦物摻合料粒度分布圖

圖2 三種礦物摻合料SEM照片

1.2 試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

水泥基灌漿材料的基礎(chǔ)配比為：硫鋁酸鹽水泥摻量80%，石英砂摻量20%。外加劑摻量均按水泥基灌漿材料總質(zhì)量計(jì)，分別為：粉體聚羧酸減水劑摻量0.2%，早強(qiáng)劑摻量0.024%，緩凝劑摻量0.13%，纖維素醚(HPMC)摻量0.03%，水料比0.3。

采用正交試驗(yàn)，利用極差分析法探究其最佳摻量范圍，系統(tǒng)研究礦粉、微珠和硅灰三種礦物摻合料的協(xié)同作用對(duì)水泥基灌漿料流動(dòng)性能與力學(xué)性能的影響規(guī)律。選用正交表L9(33)，以礦粉、微珠和硅灰三種礦物摻合料為正交試驗(yàn)的三個(gè)因素，用以替代硫鋁酸鹽水泥開(kāi)展正交試驗(yàn)。根據(jù)前期試驗(yàn)探索，設(shè)計(jì)合適的3個(gè)水平，水平以礦物摻合料占粉體整體質(zhì)量的百分比表示。分別測(cè)試5 min、20 min流動(dòng)度和擴(kuò)展度以及2 h、3 d、28 d抗壓強(qiáng)度。具體的正交試驗(yàn)因素與水平如表3所示，灌漿材料配合比如表4所示。

表3 正交試驗(yàn)因素水平

表4 灌漿材料配合比

1.3 分析和測(cè)試

1.3.1 水泥基灌漿材料流出時(shí)間測(cè)試

依據(jù)JT/T 946—2014《公路工程預(yù)應(yīng)力孔道灌漿料(劑)》對(duì)路面用灌漿材料進(jìn)行流出時(shí)間測(cè)試。首先將(1 725±5) mL水注入倒錐內(nèi)，測(cè)試流出時(shí)間，校準(zhǔn)流動(dòng)錐，然后將攪拌均勻的1 725 mL灌漿材料漿體注入倒錐內(nèi)，開(kāi)啟底部閥門，使灌漿材料自由流出，記錄漿體全部流出所需時(shí)間，記為灌漿材料流出時(shí)間，精確至0.1 s，分別測(cè)定5 min和20 min流出時(shí)間。

1.3.2 水泥基灌漿材料流動(dòng)度測(cè)試

依據(jù)GB/T 8077—2012《混凝土外加劑勻質(zhì)性試驗(yàn)方法》，測(cè)定水泥基灌漿材料的5 min和20 min流動(dòng)度。首先采用砂漿攪拌機(jī)拌和水泥基灌漿材料，然后將拌和均勻的砂漿倒入圓錐試模中，裝滿后提起圓錐試模，使灌漿材料在水平玻璃板上緩慢流動(dòng)，確保灌漿料在沒(méi)有外力干擾的條件下自由流動(dòng)至30 s，用直尺量取互相垂直的兩個(gè)方向的最大直徑，計(jì)算兩個(gè)方向上的平均值，精確至1 mm。

1.3.3 水泥基灌漿材料強(qiáng)度測(cè)試

參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 17671—1999《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法(ISO法)》進(jìn)行。試驗(yàn)材料采用砂漿攪拌機(jī)攪拌成型，試件尺寸為40 mm×40 mm×160 mm，然后將成型試件放入溫度為(20±2) ℃和相對(duì)濕度為95%的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱內(nèi)養(yǎng)護(hù)至2 h拆模，并測(cè)試其力學(xué)性能；其余試件放置于溫度為(20±1) ℃水中養(yǎng)護(hù)至3 d和28 d齡期，測(cè)定水泥基灌漿材料的抗壓和抗折強(qiáng)度。

1.3.4 微觀分析測(cè)試

激光粒度分析儀(Winner3003，濟(jì)南微納顆粒儀器有限公司)用于測(cè)試礦粉、微珠、硅灰的粒度分布；X射線熒光分析儀(Bruker S8 TIGERTM 2，德國(guó)布魯克公司)用于測(cè)試水泥、礦粉、微珠和硅灰的化學(xué)成分；X射線衍射儀(Bruker AXS D8-Advance，德國(guó)布魯克公司)用于表征水化硬化水泥基材料的物相組成；掃描電子顯微鏡(Carl Zeiss Jena EVO LS15，德國(guó)蔡司公司)用于觀察三種礦物摻合料和硬化水泥基材料的微觀形貌。

2 結(jié)果與討論

根據(jù)表4的灌漿材料配合比方案測(cè)試路面灌漿材料的流動(dòng)性能和力學(xué)性能，包括5 min和20 min時(shí)的流出時(shí)間、流動(dòng)度以及2 h、3 d、28 d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，正交試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 正交試驗(yàn)結(jié)果

2.1 流動(dòng)性能影響分析

2.1.1 流出時(shí)間影響分析

表6 流出時(shí)間極差分析結(jié)果

由表6的極差分析結(jié)果可知：對(duì)5 min流出時(shí)間而言，硅灰、微珠和礦粉摻量的正交試驗(yàn)極差R分別為3.2、5.0、0.4。影響5 min流出時(shí)間的主次順序?yàn)锽>A>C，微珠影響最為顯著，其次是硅灰，礦粉影響最小。對(duì)于5 min流出時(shí)間指標(biāo),三種摻合料摻量最優(yōu)組合為A1B3C3，即摻入1%硅灰，20%微珠和15%礦粉。對(duì)20 min流出時(shí)間測(cè)試結(jié)果分析可知，影響因素的主次順序與5 min流出時(shí)間一致，但礦粉摻量的最優(yōu)水平不同。三種影響因素的極差R分別為3.5、5.3、1.1。最優(yōu)摻量組合為A1B3C2，即摻入1%硅灰，20%微珠和10%礦粉。

圖3為三種礦物摻合料協(xié)同對(duì)灌漿材料流出時(shí)間的影響。由圖3可直觀看出，隨微珠摻量增加，灌漿材料流出時(shí)間明顯下降，流動(dòng)性能顯著增強(qiáng)。當(dāng)微珠摻量為20%時(shí)，灌漿材料5 min和20 min流出時(shí)間為16.4 s、17.7 s，相比摻10%微珠時(shí)下降23.5%、22.9%。而當(dāng)硅灰摻量增加時(shí)，灌漿材料流出時(shí)間顯著降低。硅灰摻量從1%增加到2%時(shí)，灌漿材料5 min和20 min流出時(shí)間分別為21.0 s、22.8 s，提高了18.4%和18.3%。相較于微珠和硅灰，隨著礦粉摻量增加，灌漿材料5 min和20 min流出時(shí)間波動(dòng)變化不大。

圖3 三種礦物摻合料協(xié)同對(duì)灌漿材料流出時(shí)間的影響

以上測(cè)試結(jié)果表明，影響灌漿材料流出時(shí)間的主要因素為微珠和硅灰，其中微珠對(duì)改善灌漿材料的流動(dòng)性能效果顯著，這是因?yàn)槲⒅槲⒂^形貌為級(jí)配連續(xù)的光滑正球體，摻入灌漿材料中后會(huì)發(fā)揮其“滾珠效應(yīng)”[17]。在微珠良好的潤(rùn)滑能力下，灌漿材料漿體中自由水增多，吸附水減小，漿體黏度有效降低，宏觀表現(xiàn)為流動(dòng)性能顯著提高。與微珠相比，硅灰對(duì)灌漿材料流動(dòng)性能的作用效果截然相反。相較于漿體中膠凝材料和骨料顆粒，硅灰的粒徑更小，比表面積較大，表面需水量也隨之增大，因此會(huì)吸附大量自由水，從而導(dǎo)致灌漿材料流動(dòng)性能降低[18]。

2.1.2 流動(dòng)度影響分析

灌漿材料流動(dòng)度極差分析結(jié)果如表7所示。礦物摻合料對(duì)灌漿材料流動(dòng)度的影響趨勢(shì)如圖4所示。

圖4 三種礦物摻合料協(xié)同對(duì)灌漿材料流動(dòng)度的影響

由表7的極差分析結(jié)果可知：硅灰對(duì)5 min流動(dòng)度的影響最大，顯著降低了灌漿材料流動(dòng)度；硅灰、微珠和礦粉三種礦物摻合料極差分析結(jié)果R分別為9.0、7.7、1.0。微珠與硅灰摻量對(duì)20 min流動(dòng)度的影響程度一致，表明微珠可以有效抑制硅灰對(duì)流動(dòng)度的負(fù)面影響，減少流動(dòng)度損失。灌漿材料的5 min和20 min流動(dòng)度最優(yōu)因素水平選擇一致，即摻入1%硅灰、20%微珠和15%礦粉可以達(dá)到最佳優(yōu)化效果。

表7 流動(dòng)度極差分析結(jié)果

由圖4可知，灌漿材料的流動(dòng)度隨微珠摻量提高而增大，隨硅灰摻量提高而減小。摻入10%、15%和20%微珠時(shí)，灌漿材料流動(dòng)度分別為284 mm、287 mm、292 mm，流動(dòng)度顯著提高。而摻入1%、1.5%和2%硅灰時(shí)，流動(dòng)度從291 mm降低到282 mm，降低了3%。

由以上結(jié)果分析可知，各因素對(duì)灌漿材料流動(dòng)度與流出時(shí)間的影響順序有所不同，硅灰對(duì)灌漿材料流動(dòng)度的影響略高于微珠，這可能是由于兩種流動(dòng)性能指標(biāo)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)不同，流動(dòng)時(shí)間測(cè)試要求是砂漿在平面上緩慢流動(dòng)30 s，而流動(dòng)度測(cè)試是砂漿在重力作用下的快速流動(dòng)，因此實(shí)際測(cè)試中出現(xiàn)流動(dòng)度較大但流出時(shí)間較長(zhǎng)的情況[19]。由于微珠具有良好的滾珠潤(rùn)滑作用，在以流出時(shí)間為指標(biāo)表征流動(dòng)性能時(shí)，摻入微珠對(duì)灌漿材料的流動(dòng)性能影響更大，而在以流動(dòng)度為指標(biāo)時(shí)，摻入硅灰影響更大。對(duì)比兩種流動(dòng)性能測(cè)試結(jié)果，以流出時(shí)間衡量灌漿材料流動(dòng)性能更為準(zhǔn)確，并且可以更好地評(píng)估實(shí)際工程應(yīng)用中灌漿材料的灌注能力。

2.2 力學(xué)性能影響分析

灌漿材料除具有良好的流動(dòng)性能之外，還必須滿足較高的力學(xué)性能要求，尤其是早期力學(xué)性能。本文探究了三種礦物摻合料協(xié)同對(duì)灌漿材料各齡期力學(xué)性能的影響，分析其影響程度和影響趨勢(shì)，從而明確三種影響因素的最佳組合。

表8 2 h強(qiáng)度極差分析結(jié)果

由表8～表10可知，微珠顯著降低了灌漿材料各齡期的抗壓強(qiáng)度，微珠摻量與各齡期抗壓強(qiáng)度成反比。硅灰相較于微珠影響程度稍弱，礦粉的影響程度最小。三種礦物摻合料對(duì)灌漿材料抗折與抗壓強(qiáng)度的影響趨勢(shì)基本一致。對(duì)比抗壓和抗折強(qiáng)度極差分析結(jié)果可知，摻加硅灰更有利于灌漿材料抗壓強(qiáng)度發(fā)展，尤其是早期抗壓強(qiáng)度。三種摻合料最優(yōu)組合為A3B1C1，即摻入2%硅灰，10%微珠和5%礦粉時(shí)對(duì)灌漿材料力學(xué)性能的發(fā)展最有利。

表10 28 d強(qiáng)度極差分析結(jié)果

由圖5可知，硅灰可以顯著提高灌漿材料的力學(xué)性能，當(dāng)硅灰摻量從1%提高到2%時(shí)，灌漿材料2 h、3 d、28 d抗壓強(qiáng)度分別提高了18.0%、4.0%和9.2%。這是由于硅灰粒徑較小，大部分約在500 nm，因此可以填充到灌漿材料各種集料顆粒間隙中，提高灌漿材料密實(shí)度，宏觀表現(xiàn)為灌漿材料強(qiáng)度提高[20]。微珠和礦粉的添加均對(duì)灌漿材料的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，其中微珠影響程度更大。摻加微珠后，灌漿材料各齡期的抗折和抗壓強(qiáng)度均產(chǎn)生不同程度的降低。與添加10%微珠相比，摻加20%微珠時(shí)灌漿材料2 h、3 d、28 d抗壓強(qiáng)度分別下降19.1%、19.4%和14.4%。隨著礦粉摻量增加，灌漿材料抗壓強(qiáng)度先降低后增加，但整體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，摻量為10%時(shí)強(qiáng)度最低，此時(shí)強(qiáng)度僅為33.8 MPa，相比5%礦粉摻量的灌漿材料強(qiáng)度降低了4.5%。這是由于微珠和礦粉的摻加取代了硫鋁酸鹽水泥，兩種礦物摻合料的水化活性較低，早期水化反應(yīng)程度低，因此摻加微珠和礦粉均不利于灌漿材料早期強(qiáng)度的提高。其中微珠因其火山灰活性不如礦粉高，所以其影響程度更大。分析各齡期灌漿材料力學(xué)性能可知，礦粉對(duì)灌漿材料后期強(qiáng)度的影響高于早期強(qiáng)度，摻入5%和15%礦粉的灌漿材料的28 d抗壓強(qiáng)度較3 d分別提高了19.1%、21.6%，這是因?yàn)殡S著養(yǎng)護(hù)齡期增加，硫鋁酸鹽水泥水化反應(yīng)基本完成，此時(shí)礦粉的火山灰活性逐漸發(fā)揮作用，從而改善灌漿材料后期強(qiáng)度。

表9 3 d強(qiáng)度極差分析結(jié)果

圖5 三種礦物摻合料對(duì)灌漿材料各齡期力學(xué)性能影響趨勢(shì)

由以上結(jié)果分析可知，礦粉的摻加對(duì)灌漿材料后期強(qiáng)度影響較大，但整體強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。硅灰的摻加可以顯著提高灌漿材料早期強(qiáng)度，但是不利于灌漿材料流動(dòng)性能的改善。摻加微珠對(duì)灌漿材料流動(dòng)性能改性效果最好。因此，將硅灰、礦粉、微珠三種礦物摻合料配伍，可以實(shí)現(xiàn)三種礦物摻合料對(duì)半柔性路面用灌漿材料性能的協(xié)同優(yōu)化。在保證灌漿材料流動(dòng)性能的基礎(chǔ)上，改善其各齡期的力學(xué)性能，綜合考慮三種礦物摻合料對(duì)灌漿材料的影響，得出其最佳摻量為硅灰1.5%、礦粉5%、微珠15%。

2.3 灌漿材料硬化漿體物相與形貌分析

XRD和SEM是分析灌漿材料水化產(chǎn)物組成和微觀形貌的重要表征手段，三種礦物摻合料單摻和協(xié)同優(yōu)化的灌漿材料水化3 d的XRD譜如圖6所示，SEM照片如圖7所示。

圖6 單摻和復(fù)摻礦渣、硅灰和微珠的灌漿材料水化3 d的XRD譜

圖7 礦渣、硅灰和微珠協(xié)同優(yōu)化的灌漿材料水化3 d時(shí)的SEM照片

從圖6可以看出單摻和復(fù)摻礦渣、硅灰和微珠的灌漿材料水化產(chǎn)物基本一致，主要為鈣礬石，同時(shí)還存在少量未水化的無(wú)水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣礦物。其中無(wú)水硫鋁酸鈣礦物的特征衍射峰明顯降低，表明其在3 d水化齡期時(shí)大部分已水化完全，無(wú)水硫鋁酸鈣是硫鋁酸鹽水泥的最重要組成部分，其早期的充分水化也保障了灌漿材料的早期力學(xué)性能，表5中灌漿材料3 d到28 d強(qiáng)度增長(zhǎng)緩慢也印證了XRD的試驗(yàn)結(jié)果。單摻和復(fù)摻礦物摻合料時(shí)，水化3 d的灌漿材料均有部分水泥顆粒未水化，這說(shuō)明礦物摻合料的存在對(duì)灌漿材料早期水化歷程基本沒(méi)有促進(jìn)作用。對(duì)比單摻和復(fù)摻礦物摻合料的灌漿材料衍射峰可以發(fā)現(xiàn)，單摻和復(fù)摻礦物摻合料的灌漿材料并沒(méi)有新的水化產(chǎn)物生成，這說(shuō)明礦物摻合料對(duì)灌漿材料的水化產(chǎn)物的種類幾乎沒(méi)有影響。水化齡期為3 d時(shí)，單摻和復(fù)摻礦物摻合料的灌漿材料水化產(chǎn)物的衍射峰差別較小，這表明礦物摻合料的不同摻加方式對(duì)灌漿材料早期水化產(chǎn)物組成影響較小。

圖7為三種礦物摻合料協(xié)同優(yōu)化的灌漿材料水化3 d的SEM照片。從圖中可以看出灌漿材料水化產(chǎn)物主要為鈣礬石和C-S-H凝膠，此外還存在石英砂和部分未水化的水泥顆粒的混合物?？v橫交叉的針棒狀鈣礬石構(gòu)成了灌漿材料硬化漿體的骨架，C-S-H凝膠緊密填充于鈣礬石骨架中。協(xié)同優(yōu)化的灌漿材料的SEM測(cè)試結(jié)果與前文XRD測(cè)試結(jié)果基本吻合，即礦物摻合料協(xié)同優(yōu)化的灌漿材料沒(méi)有新的水化產(chǎn)物生成。而從圖7還可以看出，灌漿材料硬化漿體整體結(jié)構(gòu)比較致密，結(jié)合灌漿材料硬化漿體力學(xué)性能數(shù)據(jù)和已報(bào)到的文獻(xiàn)可知，硬化漿體抗壓強(qiáng)度的改善主要?dú)w因于物理填充作用。由于各礦物摻合料的粒徑存在差異，尤其是硅灰和微珠等粒徑較小，能夠很好地填充到水化產(chǎn)物和骨架形成的間隙中，增加孔隙分形維數(shù)并優(yōu)化孔徑分布參數(shù)，改善硬化漿體的孔結(jié)構(gòu)，因此礦物摻合料協(xié)同優(yōu)化對(duì)灌漿材料硬化漿體各齡期抗壓強(qiáng)度的提升有重要作用[21-22]。此外，在微珠和礦粉表面最初存在少量水化產(chǎn)物，表明二者在水化3 d齡期時(shí)已具備了一定的火山灰活性，這也對(duì)灌漿材料后期力學(xué)性能改善起到了良好的效果。

3 結(jié) 論

(1)三種礦物摻合料復(fù)合添加時(shí)，微珠相較于硅灰和礦粉對(duì)灌漿材料流動(dòng)性能改善效果最顯著，當(dāng)微珠摻量從10%增加到20%時(shí)，灌漿材料5 min和20 min流出時(shí)間分別縮短了23.5%和22.9%；硅灰和礦粉分別對(duì)灌漿材料早期和后期的力學(xué)性能提升效果明顯，當(dāng)硅灰從1%增加到2%時(shí)，灌漿材料2 h抗壓強(qiáng)度提高了18.0%，摻5%礦粉時(shí)，灌漿材料28 d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)了19.1%。

(2)硅灰、微珠和礦粉三種礦物摻合料協(xié)同優(yōu)化制備路面用水泥基灌漿材料時(shí)，分析其協(xié)同優(yōu)化結(jié)果可知，各因素對(duì)流出時(shí)間和流動(dòng)度的影響程度不同，流出時(shí)間相較于流動(dòng)度，更適宜作為灌漿材料流動(dòng)性能的評(píng)估手段；三種礦物摻合料協(xié)同優(yōu)化對(duì)灌漿材料的流動(dòng)性能和力學(xué)性能提升效果良好，其中硅灰、微珠和礦粉作為灌漿材料礦物摻合料的最佳摻量分別為1.5%、15%和5%，滿足了路面用水泥基灌漿材料對(duì)流動(dòng)性和強(qiáng)度的技術(shù)指標(biāo)。

(3)三種礦物摻合料協(xié)同對(duì)水泥基灌漿材料硬化漿體的水化產(chǎn)物物相組成與微觀形貌影響較小，水化產(chǎn)物主要為細(xì)棒狀鈣礬石和無(wú)定形水化C-S-H凝膠。硅灰主要是通過(guò)物理填充作用改善硬化漿體的孔結(jié)構(gòu)，宏觀表現(xiàn)為灌漿材料硬化漿體的力學(xué)性能提升。