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(yīng)用范圍較廣，可用于鋼結(jié)構(gòu)柱基礎(chǔ)灌漿，設(shè)備基礎(chǔ)的二次灌漿，軌道及鋼結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)改造和加固等。目前，國內(nèi)外學(xué)者對水泥基灌漿材料的制備、性能、機(jī)理等方面均進(jìn)行了大量研究，研究表明[1-9]，水泥基灌漿材料28 d強(qiáng)度大多為80～110 MPa，原材料中，普通硅酸鹽水泥發(fā)揮膠結(jié)作用，集料起到骨架作用，摻合料改善和易性，膨脹劑達(dá)到微膨脹的效果，早強(qiáng)劑保證早期強(qiáng)度；但是隨著結(jié)構(gòu)安全要求的不斷提高，普通水泥基灌漿材料強(qiáng)度很難滿足使用要求。本文以水泥基高強(qiáng)灌漿材料28 d強(qiáng)度可達(dá)120 MPa的配合比作為基準(zhǔn)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(qiáng)灌漿材料強(qiáng)度的影響。

1 原材料

1）水泥。試驗(yàn)中所用水泥標(biāo)號為P.II52.5水泥。

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

3）細(xì)集料。試驗(yàn)中所用細(xì)集料為剛玉，粒徑0.212～0.850 mm。

4）外加劑。試驗(yàn)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(yàn)中所用拌合水為飲用水。

2 試驗(yàn)

2.1 基準(zhǔn)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(qiáng)灌漿材料基準(zhǔn)配合比及其性能檢測結(jié)果分別如表1和表2所示。

表1 水泥基高強(qiáng)灌漿材料基準(zhǔn)配合比Table 1 Basemix of thecement based high-strength grouting material

表2 水泥基高強(qiáng)灌漿材料基準(zhǔn)配合比性能檢測結(jié)果Table 2 Performance test resultsof the cement based high-strength grouting material on base mix

2.2 試驗(yàn)配合比

水泥基高強(qiáng)灌漿材料試驗(yàn)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(qiáng)度影響的試驗(yàn)配合比，S1～S4為集料摻量對灌漿材料強(qiáng)度影響的試驗(yàn)配合比，F(xiàn)1～F4為活性摻合料摻量對灌漿材料強(qiáng)度影響的試驗(yàn)配合比。

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

2.3 試驗(yàn)方法

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

3 結(jié)果與討論

3.1 水料比對水泥基高強(qiáng)灌漿材料強(qiáng)度的影響

圖1為水料比與水泥基高強(qiáng)灌漿材料不同齡期抗壓強(qiáng)度的關(guān)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(qiáng)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(shí)，1 d強(qiáng)度變化較3 d和28 d強(qiáng)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(qiáng)灌漿材料不同齡期抗壓強(qiáng)度的關(guān)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(qiáng)灌漿材料強(qiáng)度的影響

圖2 為集料摻量與水泥基高強(qiáng)灌漿材料不同齡期抗壓強(qiáng)度的關(guān)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(qiáng)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(zhì)量百分比為100%時(shí)，灌漿材料的抗壓強(qiáng)度最大。

圖2 集料摻量與水泥基高強(qiáng)灌漿材料不同齡期抗壓強(qiáng)度的關(guān)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(qiáng)灌漿材料強(qiáng)度的影響

圖3 為活性摻合料摻量與水泥基高強(qiáng)灌漿材料不同齡期抗壓強(qiáng)度的關(guān)系?？梢钥闯觯S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(qiáng)度總體上呈先增大后減小，但總體變化的幅度不大。活性摻合料最優(yōu)摻量為27.5%，即活性摻合料與水泥的質(zhì)量百分比為27.5%時(shí)，灌漿材料的28 d抗壓強(qiáng)度最大。

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

4 結(jié)語

1）水料比是影響水泥基高強(qiáng)灌漿材料強(qiáng)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(qiáng)度逐漸減小且變化的幅度較大，水料比從0.10變至0.11時(shí)，強(qiáng)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(qiáng)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(zhì)量百分比為100%時(shí)，灌漿材料的抗壓強(qiáng)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(qiáng)度總體上呈先增大后減小，但總體變化的幅度不大。活性摻合料最優(yōu)摻量為27.5%，即活性摻合料與水泥的質(zhì)量百分比為27.5%時(shí)，灌漿材料的28 d抗壓強(qiáng)度最大。