水下不分散自流平快硬砂浆的试验研究

2021-10-01高曙光北京中水科海利工程技术有限公司

珠江水运 2021年17期

高曙光北京中水科海利工程技术有限公司

马锋玲李秀琳北京中水科海利工程技术有限公司中国水利水电科学研究院材料研究所

普通的水下不分散砂浆，由于浆体在水中硬化较慢，早期强度也较低。在有一定流速的水中，这类薄层砂浆若凝结时间太长，其中的可溶性聚合物增粘剂和水泥中可溶性成份就会被带走，其抗分散性能和砂浆强度均会受影响。因此，利用絮凝剂的抗分散性和硫铝酸盐水泥的快硬性，研制水下不分散自流平快硬砂浆是有需求的。其主要机理是絮凝剂使水泥颗粒表面吸附了可溶性聚合物，颗粒间形成桥式结构，增大颗粒间的吸附力，提高浆液粘度，从而赋予砂浆在水中优良的抗分散、抗离析性能。加之硫铝酸盐水泥能在数分钟到数十分钟内使浆体快速硬化。因此，将两方面性能结合，研制水下不分散自流平快硬砂浆，主要适用于一定流速的水下混凝土薄层表面修补，以及水下各种基体、抛石体的灌注加固。

1.原材料及用量

原材料采用硫铝酸盐快硬水泥、级配不良砂、UWB-II型水下不分散絮凝剂、聚羧酸高性能减水剂、有机酸缓凝剂。

絮凝剂用量范围为2.5%～5.0%，采用流动度试验选定。试验中灰砂比为1:1，水胶比为0.46，减水剂掺量0.3%，缓凝剂0.10%，结果流动度范围为205mm～295mm。根据试验结果，絮凝剂掺量宜为水泥用量的4%～5%，流动度为235mm～245mm。超过6%会使砂浆粘性增大，自流平性能下降。

2.水胶比的确定

采用0.40、0.45、0.46、0.48水胶比进行砂浆抗压强度试验，试件为30mm见方立方体，配合比及3d强度试验结果见表1。结果可见，UWB-II型絮凝剂掺量4.0%，水胶比0.40时，水中抗压强度与水上抗压强度之比（水陆比）为90%，其余均约为97%。综合考虑自流平性和抗压强度性能，选择0.45左右的水胶比是适宜的。

表1 水胶比与抗压强度试验结果

3.配合比与性能

试验配合比及流动度、凝结时间试验结果见表2，抗压强度和抗折强度试验结果见表3。强度试验采用40mm×40mm×160mm砂浆试件。试验中控制流动度230mm～250mm，凝结时间60min左右。

表2 水下不分散自流平快硬砂浆试验配合比及性能

表3 水下不分散自流平快硬砂浆强度试验结果

水中强度试验的试件均在水下模具中成型，砂浆拌好倒入水中模具时，其模具上沿距离水面15cm以上，砂浆从水面自由下落，落模后自流平，不采用敲打等辅助措施。一般3h后脱模，放入标养室水中养护。水上试件成型3h后脱模，也放入标养室水中养护。

试验可知，水下不分散自流平快硬砂浆具有良好的水下不分散性能，水陆比在94%～104%之间；3h、1d、3d 抗压强度约为14.3MPa、39.2MPa和44.4MPa，早期强度较高。早期强度发展快，7d后强度发展缓慢。抗折强度3h、1d约为3.2MPa和8.4MPa，与抗压强度不同，3d后抗折强度基本不再增长，甚至还有降低现象；折压比在0.12～0.23范围内，平均值0.17。