一种环保高效型压浆剂的试验研究

冯月娥

【摘 要】根据最新颁布的JTG/T F50-2011《公路桥梁施工技术规范》要求，以瓦斯灰、超微细钙粉尘、高效减水剂、UEA膨胀剂、低粘度纤维素、流变稳定剂等为原材料，配制了一种环保高效型压浆剂。国内的压浆技术水平随着大幅度提高，以便能更好的保护预应力钢筋不外露而遭锈蚀，保证预应力混凝土结构安全；使预应力钢筋混凝土有良好的粘结，保证它们之间预应力的有效传递，使预应力钢筋与混凝土共同作用；消除预应力混凝土结构在反复荷载作用下应力变化对锚具造成的疲劳破坏，延长锚具的使用寿命，提高结构的可靠性。

【关键词】环保高效压浆剂 配制 性能

1背景技术

在国内，早期预应力孔道压浆所使用的传统压浆料一般为纯水泥浆，施工时，采用水泥、水、减水剂、膨胀剂等进行现场配制。现场配制的压浆料必须满足：水灰比为0.40～0.45，掺入适量减水剂，可以把水灰比最低减小到0.35；压浆料最大泌水率不得超过3%，泌水应在24h内重新被灰浆吸收；压浆料的粘稠度应控制在14～18s；压浆料在凝固前具备一定的膨胀作用；压浆料试块的抗压强度不低于50Mp。现场采用水泥、各种外加剂和水配制压浆料，通常存在各种外加剂兼容性不良、水泥与减水剂适应性差等问题，造成孔道压浆存在以下严重问题：（1）浆体质量稳定性差、流动性差、流动度损失快，体积稳定性不良；（2）新拌浆体泌水大，易离析分层、浆体中微沫多，流动性不好，凝结时间不适中，浆体压浆时往往不顺畅，易堵管，施工速度慢，孔道也很难成饱满状态等；（3）硬化后浆体不密实，气泡、针隙类空隙多，与预应力筋粘结不实，浆体中甚至有断纹，孔道不饱满，高点处浆体起粉等。上述问题不仅影响施工，而且直接关乎桥梁结构的耐久性及安全使用。于2011年8月1日国内JTG/T F50-2011《公路桥梁施工技术规范》的实施对压浆浆体性能各方面指标要求都有很大的提高，现场预拌根本就不能再符合要求，最终被淘汰。目前市场上的压浆剂大部分制备工艺复杂、掺加量高、成本高，同时大部分产品性能存在一定的缺陷。而党的十八届三中全会进一步强调节能节排、保护环境、资源再利用政策，为了响应国家号召有效合理开发利用周边工业废料单位成立相应研发组特研发此产品。

2 试验及讨论

2.1 试验材料及研究方法

（1）试验材料。水泥：基准水泥、永登祁连山水泥、冀东海德堡水泥、天水中材水泥，各项性能见表1。（2）研究方法。通过对压浆剂原料进行复合配制测其各项性能，综合各项性能不断调整，最终确定技术经济比较好的压浆剂，主要进行以下研究工作：1）通过在相同水泥及水胶比条件下，确定压浆剂掺加量及压浆液液体各项性能；2）通过在不同水泥及相同水胶比条件下，确定压浆剂掺加量及压浆液液体各项性能；3）通过上述各项试验，综合分析性能优良成本低廉，原料易得切符合资源综合利用，节能减排，保护环境等方面最终确定配方。

2.2试验用主要设备和仪器

电子天平：感量0.01g；水泥物理性能试验涉及到的相关仪器设备；高速净浆搅拌机：>1000r/min（可调速）；测试压浆剂各项性能测试按国家现行标准中规定的方法JTG/T F50-2011《公路桥梁施工技术规范》涉及到的相关设备及配套仪器设备 。

3 试验内容及结果分析

3.1配制压浆剂主要原材性能试验情况及技术要求

（1）主要原材有：瓦斯灰、超微细钙粉尘、高效减水剂、UEA膨胀剂、低粘度纤维素、流变稳定剂等。（2）原材的技术要求及性能试验。高效减水剂的减水率≥35%。低粘度纤维素、流变稳定组分均为工业级。瓦斯灰是高炉炼铁的排泄物。在高炉炼铁过程中，铁矿中所含有的杂质，如铅、锌等被还原，并在高温下形成蒸汽，与矿石、焦炭、熔剂等的微细粉尘一起随高炉煤气被带出炉外，再通过炉外的煤气除尘净化系统将之捕着除去。采用干式除尘得到的干式细粒粉尘称为瓦斯灰（高炉灰、轻灰）。其中颗粒粒径为≤0.076mm的含量要求≥90%以上。超微细钙粉尘是指高炉冶炼过程中随着煤气携带出的原料粉尘及高温区激烈反应而产生的微粒径干式除尘而得到的产物。由于其粒径与微硅粉相近，经陈化处理后具有极好的填充和“滚珠润滑”效应，物理减水效果显著，减水率高达9%以上。经过多次水泥净浆及胶砂试验发现其不仅可小幅提高水泥胶砂强度，还可降低水泥标准稠度，具有减水性。具体情况见表2。

瓦斯灰和某种超微细钙粉尘均属于除尘产物，二者化学成分不同，其中瓦斯灰主要成是TFe和C，其次是氧化锌、二氧化硅、氧化钙等；某种超微细粉尘的主要成分是氧化钙、氧化镁和二氧化硅。他们具有如下共同特点：1）粒径极其微小，密度小，易飘散于大气中污染环境；2）易反应，活性好；3）具有一定的化学毒性。开发对其的综合利用不仅可以使宝贵的资源得到充分利用，还可以减轻对环境的污染。而采用水泥固化易飘浮有毒物质目前不仅在国内还是在国际上均认为是最可靠、最安全、最有效的措施。

3.2复合配制压浆剂性能

由表3中各物质的干燥粉体（粒度<0.1mm）充分混合即可得相应压浆剂（表中各物质数量以质量进行计算）。

首先以基准水泥水胶比相同的情况下对不同复配压浆剂进行性能试验，具体情况见表4。从表的结果看，这几种原材采用不同配合比及掺加量后，所复合得压浆剂对同一种水泥的适应性有所不同，性能有所差异。但纵观整体性能、掺加量及成本可看出，压浆剂Y3最好，Y1次之，Y5不仅性能较其它差一点，掺加量也大，成本也高。

表4 基准水泥水胶比相同的情况下对不同复配压浆剂进行性能试验表

将Y3与不同水泥在水胶比相同的情况下进行性能试验，具体情况见表5。从表中可以看到该压浆剂跟不同品种、强度等级的水泥相容性好，各项性能均符合且优于技术规范要求。

表5 Y3与不同水泥在水胶比相同的情况下进行性能试验表

4 结语

（1）利用工业收尘废料超微细钙粉尘、瓦斯灰等符合某种高效减水剂、UEA膨胀剂、低粘度纤维素、流变稳定剂可以复合出优质压浆剂。（2）该试验研究出的压浆剂具有适应性强，可与多个不同品种的水泥相容。（3）该压浆剂跟P.O42.5级水泥可配制出高强高性能的C50净浆。