一种高强灌浆材料制备方法及其产品性能研究

摘 要：本文基于研制一种含超细粉末高强灌浆料，具有早强、高强、微膨胀、自流平、免振捣、耐久性好（抗冻融）、耐磨损、保塑性好等特性。将灌浆料预先混合，封装后在施工现场直接加水并充分搅拌均匀后即可使用，无需振捣，1d强度即可达50MPa以上。可广泛用于各设备基础的灌浆、道路、桥梁、隧道等工程的施工、注浆抢修、建筑加固修复等。

关键词：超细粉末；灌浆料；制备方法；性能研究

中图分类号：TU57 文献标识码：A

1 前言

灌浆料在各类建筑工程中是一种应用量大、使用面广的建筑材料之一，特别是自流平材料，国内外先后开发了石膏系、水泥系及聚合物水泥系等自流平砂浆，广泛用于机械设备安装及各类加固修补工程中。目前使用的水泥基灌浆料，由于普通硅酸盐水泥体积收缩易产生微裂纹，导致支座安装后支座板下产生不密实情况，此外，水泥基灌浆料强度发展较慢，耐久性差，会直接影响建筑工程的结构稳定性和使用寿命。且多数灌浆料还存在环境温度影响大、保塑性差等缺點，特别是在北方地区低温情况下冬季施工，缓凝问题尤为突出，严重影响施工质量。本文在大量对比试验研究基础上，研制出了一种含超细粉末高强灌浆料，能较好地解决目前存在的这些问题。

2 原材料选择及技术方案

拟选取硫铝酸盐水泥、超细惰性粉末、超细活性粉末、减水剂、增稠剂、优质天然河砂进行制备灌浆料。各材料技术参数如下：

2.1 原材料

2.1.1 R·SAC 42.5快硬硫铝酸盐水泥。比表面积（勃式法）：375 m2/kg；初凝时间：22min；终凝时间：205min；1d抗压强度：35.3MPa；3d抗压强度：44.8MPa；28d抗压强度：51.3MPa；1d抗折强度：6.3MPa；3d抗折强度：6.9MPa；28d抗折强度：8.0MPa；

2.1.2 超细惰性粉末。比表面积（勃式法）780 m2/kg；

2.1.3 超细活性粉末。比表面积（BET法）1550 m2/kg；SiO2含量88%；含水率1.0%；需水量比105%；活性指数（7d快速法）115%；

2.1.4 木质素璜酸盐系减水剂。减水率25%；密度1.40g/ml；pH值7；

2.1.5 增稠剂。使用乙基羟乙基纤维素作为增稠剂，掺量0.02%；

2.1.6 河砂。天然河砂，II级中砂；细度模数2.7；含泥量0.2%；

2.1.7 拌合用水。自来水。

2.2 技术方案。采用以下配合比进行试验（质量比）：硫铝酸盐水泥：超细惰性粉末：超细活性粉末：减水剂：增稠剂：河砂：水=21%：5%：10%：0.3%：0.02%：52%：12%。先将各粉料混合均匀，按比例掺加拌合水，进行初始流动度、2h流动度、压力泌水率试验，成型强度试件、抗冻试件、耐磨试件，检验自由膨胀率指标。

3 试验结果及分析

3.1 流动度试验。按GB/T2419-2005《水泥胶砂流动度检测方法》进行试验检测，初始流动度为：285mm，2h流动度为235mm。通过以上试验可以看出，本配合比条件下灌浆料流动度可完全满足自流平要求，施工过程中可无需振捣，并且保塑性很好，大大提高了施工便利性。

3.2 压力泌水率试验。按GB/T 50080-2002《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》进行试验检测，常压泌水率与压力泌水率均为0。通过以上试验可以看出，本配合比条件下灌浆料保水性良好，基本无泌水现象。

3.3 抗压强度试验。按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0506水泥胶砂强度检验方法（ISO法），试验测得标准养护条件下6h龄期抗压强度为20.1MPa，1d龄期抗压强度为57.4MPa，7d龄期抗压强度为62.3MPa，28 d龄期抗压强度为79.8MPa。在低温条件养护下（-5℃）测得6h龄期抗压强度为15.7MPa，1d龄期抗压强度为42.1MPa，7d龄期抗压强度为55.8MPa。通过以上试验可以看出，本配合比条件下灌浆料早期强度很高，6小时即可达到20.1 MPa，1天龄期达到57.4MPa，后期强度能达到79.8MPa（28d）。并且低温条件下强度增长情况同样较好，满足寒冷地区冬季室外无特殊保护条件施工要求。

3.4 耐磨性试验。按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0510水泥胶砂耐磨性试验方法，试验测得3d龄期单位面积磨耗量为0.937kg/m2，28d龄期单位面积磨耗量为0.611kg/m2。通过以上试验可以看出，本配合比条件下灌浆料耐磨性良好，可满足各环境条件下抗磨损、耐冲击要求。

3.5 抗冻性试验。按JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0565水泥混凝土抗冻性试验方法（快冻法），经过100次冻融循环，试件的相对动弹性模量为98%，质量损失率0.2%。通过以上试验可以看出，本配合比条件下灌浆料耐久性良好，适合用于有抗冻要求的结构物。

3.6 自由膨胀率试验。按GB/T 50082-2009《普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法》、JTG E30-2005《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》T0511水泥胶砂干缩试验方法进行试验检测，7d龄期自由膨胀率0.06%，14d龄期自由膨胀率0.08%，21d龄期自由膨胀率0.11%，28d龄期自由膨胀率0.14%。通过以上试验可以看出，本配合比条件下的灌浆料无收缩，具有微膨胀效果，能保证施工后与基础和机械设备紧密接触无间隙，充分贴合，后期无收缩风险。

结语

本文研制的灌浆料，以硫铝酸盐水泥为主要胶凝材料，通过适量掺加超细粉体材料，降低了材料的用水量，改善了胶凝材料和集料之间的微界面，大幅提高了材料的早期强度和耐久性能，使灌浆料在保持高流态的同时，可以达到超高的早期强度，具有早强、高强、微膨胀、自流平、免振捣、耐久性好（抗冻融）、耐磨损、保塑性好等特性。并且不受环境温度影响，适用于冬季施工，后期不会产生收缩。

施工时，由于产品为粉状固体，可预先混合封装后在施工现场加入拌合水充分搅拌均匀后即可使用，成本低、操作简便、运输方便。应用时能显著加快工程进度，提高工程质量，浇注后数小时即可行人、通车，24小时即能达到设计使用强度，可安装或运行设备，对设备投产或恢复生产非常有利。

参考文献

[1]杜纪锋，等.硫铝酸盐水泥基自流平灌浆料研究[J].第十届全国水泥和混凝土化学及应用技术会议，2007.

作者简介：杨和平（1984.5-），男，本科，任职于中冶京诚工程技术有限公司，工程师，主要研究方向为高性能混凝土及相关产品。

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