原材料对水泥基高强灌浆材料抗压强度的影响

2020-11-25李杰米胜东李俊毅李沛

中国港湾建设 2020年11期

李杰，米胜东，李俊毅，李沛

（中交天津港湾工程研究院有限公司，天津 300222）

0 引言

水泥基灌浆材料应用范围较广，可用于钢结构柱基础灌浆，设备基础的二次灌浆，轨道及钢结构安装，地脚螺栓锚固，地铁、隧道、地下工程逆打法施工缝嵌固，混凝土结构改造和加固等。目前，国内外学者对水泥基灌浆材料的制备、性能、机理等方面均进行了大量研究，研究表明[1-9]，水泥基灌浆材料28 d强度大多为80～110 MPa，原材料中，普通硅酸盐水泥发挥胶结作用，集料起到骨架作用，掺合料改善和易性，膨胀剂达到微膨胀的效果，早强剂保证早期强度；但是随着结构安全要求的不断提高，普通水泥基灌浆材料强度很难满足使用要求。本文以水泥基高强灌浆材料28 d强度可达120 MPa的配合比作为基准配合比，分别改变水胶比、集料和活性掺合料的掺量，研究原材料对水泥基高强灌浆材料强度的影响。

1 原材料

1）水泥。试验中所用水泥标号为P.II52.5水泥。

2）活性掺合料。试验中所用活性掺合料为无水硫酸铝钙、偏高岭土、硅灰和超细粉煤灰按一定比例组成的混合物。

3）细集料。试验中所用细集料为刚玉，粒径0.212～0.850 mm。

4）外加剂。试验中所用减水剂为聚羧酸高性能减水剂，所用增稠剂主要成分为甲基纤维素，所用塑性膨胀剂为碳酸盐类膨胀剂，所用缓凝剂主要成分为葡萄糖酸钠，所用消泡剂主要成分为聚二甲基硅氧烷。

5）拌合水。试验中所用拌合水为饮用水。

2 试验

2.1 基准配合比

中交天津港湾工程研究院有限公司研究的水泥基高强灌浆材料基准配合比及其性能检测结果分别如表1和表2所示。

表1 水泥基高强灌浆材料基准配合比Table 1 Basemix of thecement based high-strength grouting material

表2 水泥基高强灌浆材料基准配合比性能检测结果Table 2 Performance test resultsof the cement based high-strength grouting material on base mix

2.2 试验配合比

水泥基高强灌浆材料试验配合比及编号如表3所示，其中W1～W4为水料比对灌浆材料强度影响的试验配合比，S1～S4为集料掺量对灌浆材料强度影响的试验配合比，F1～F4为活性掺合料掺量对灌浆材料强度影响的试验配合比。

表3 水泥基高强灌浆材料试验配合比Table 3 Test mix ratio of the cement based high-strength grouting material

2.3 试验方法

参照《钢筋连接用套筒灌浆料》对水泥基高强灌浆材料进行试件的成型养护和抗压强度检测。

3 结果与讨论

3.1 水料比对水泥基高强灌浆材料强度的影响

图1为水料比与水泥基高强灌浆材料不同龄期抗压强度的关系。由图1可看出，随着水料比从0.09增大到0.12，灌浆材料的1 d、3 d、28 d抗压强度均逐渐减小且变化的幅度较大，水料比从0.10变至0.11时，1 d强度变化较3 d和28 d强度变化更为明显，因此水料比宜≤0.10。

图1 水料比与水泥基高强灌浆材料不同龄期抗压强度的关系Fig.1 The relationship of water-powder material ratio and compressive strength at different ages

3.2 集料掺量对水泥基高强灌浆材料强度的影响

图2 为集料掺量与水泥基高强灌浆材料不同龄期抗压强度的关系。由图2可看出，随着集料掺量从95%逐渐增大到110%，灌浆材料的1 d、3 d、28 d抗压强度均先增大后减小，但总体变化的幅度不大。集料的最优掺量为100%，即集料与水泥的质量百分比为100%时，灌浆材料的抗压强度最大。

图2 集料掺量与水泥基高强灌浆材料不同龄期抗压强度的关系Fig.2 The relationship aggregatedosageand compressive strength at different ages

3.3 活性掺合料掺量对水泥基高强灌浆材料强度的影响

图3 为活性掺合料掺量与水泥基高强灌浆材料不同龄期抗压强度的关系。可以看出，随着活性掺合料掺量从22.5%逐渐增大到30.0%，灌浆材料的1 d、3 d、28 d抗压强度总体上呈先增大后减小，但总体变化的幅度不大。活性掺合料最优掺量为27.5%，即活性掺合料与水泥的质量百分比为27.5%时，灌浆材料的28 d抗压强度最大。