一种新型混凝土灌浆料的研究

郑成艳 刘圣伟 齐继 郭春

摘 要：本论文通过大量的实验，以普通硅酸盐水泥为基础，通过骨料级配和多种外加剂的调试，研制开发出一种具有良好流动性的高强灌浆料。该灌浆材料初始流动度大于335mm，1h流动度可达260 mm，硬化浆体强度高，2h强度可达22 MPa，24h抗压强度可达40MPa，其性能满足标准，达国内先进水平。该灌浆料具有较高的流动性，在不振捣或少振捣的情况下可以自流平而充满模板，并能够保持不离析、不泌水、成型质量均匀，不会产生普通混凝土由于振捣不充分而产生的蜂窝麻面和内部空洞等质量缺陷，是非常有前景发展的一种材料。

关键词：灌浆料；流动度；高性能

Study of a new concrete grout

ZHENG Chengyan 1 LIU shengwei 2 QIji 3 GUO chun 4

（1.Jilin communications polytechnic，Changchun，130000；2. Changchun Water Resources and Hydropower Engineering Co.，Ltd. Huayu， Changchun，130021；3. Jilin Province Science and Technology Association， Changchun，130000； 4. China Water Northeastern？Investigation Design&Research; ， Co.，Ltd， Changchun，130000；）

Abstract：In this paper， through a large number of experiments to ordinary portland cement for the foundation. Through a variety of additives aggregate gradation and debugging， developed a kind of high strength with good mobility grout. The grouting material is greater than the initial flow of 335 mm， 1 h flow of up to 260 mm， high strength hardened paste， 2h strength up to 22 MPa， 24h compressive strength of up to 40 MPa， its performance to meet the standards of the domestic advanced level . The grout has high mobility， without vibration or less self-leveling and vibration can be filled with templates and the ability to maintain no segregation， no bleeding， even forming quality， does not produce normal concrete due to vibration honeycomb quality defects and internal cavities， such as fully produced， It is a kind of development prospects material.

Keywords： Grout； fluidity； performance

0.前言

混凝土灌浆料与传统的细石混凝土相比，具有流动性更好、强度更高和施工易于控制的特点；与传统环氧砂浆相比，具有 膨胀性好、施工简便快捷等特点。自20世纪90年代初，我国自主研发生产的混凝土灌浆材料在众多大中型企业的设备安装、建筑结构加固改造工程以及桥梁工程中得到广泛应用。

混凝土灌浆料是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。它在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用。它是一种具有早强、高强、微膨胀和耐久性好等多种优点的新型复合材料，是将流态混凝土技术、高强混凝土技术、膨胀混凝土技术和外加剂应用技术等多中现代混凝土技术有效运用的结果。

1 实验材料

（1）水泥：采用长春亚泰水泥公司生产的P·O 42.5#普通硅酸盐水泥。

（2）砂子：采用长春本地提供的50-100目砂。

（3）高效减水剂：采用萘系（UNF-5）和氨基磺酸盐（ASPF）高效减水剂。

（4）膨胀剂：UEA膨胀剂、YS-2膨胀剂、EA-L膨胀剂。

2 试验

2.1 骨料的选择

本实验采用两种不同粒径的优质石英砂作为骨料配置砂浆，石英砂A为10～40目，石英砂B为40～70目，通过改变A与B的质量比，研究不同骨料级配对砂浆流动性和强度的影响，确定骨料的级配，试验结果如表2-1所示。

从表2-1中可以看出，砂的级配对灌浆料的流动性及强度都有很大的影响。石英砂A相对石英砂B粒径大，A比例越大，砂浆的工作性能越优良，30min后的流动性也越大，但是强度会有所降低。主要是因为粗砂相对比表面积较小，需水量较小，有助于改善砂浆的工作性能，粗砂的骨架作用比较明显，但孔隙比较多；而细砂较多时，砂浆中的空隙被填充，呈紧密堆积状态，没有粗砂的骨架作用。石英砂A与B按质量比为6：4、7：3、8：2时砂浆具有良好的流动性及强度。

2.2 高效减水剂的选择

本实验中采用两种减水剂（萘系减水剂和聚羧酸盐减水剂）进行实验，研究减水剂对砂浆工作性能的影响，实验结果如表2-2。

从表3-2中可以看出：减水剂对灌浆料的工作性能的影响十分敏感，萘系减水剂掺量在1.0～1.25%之间，超过该范围，砂浆易造成泌水，影响强度的提高。聚羧酸盐减水剂掺量在0.6～0.8%之间，灌浆料具有良好的工作性能。聚羧酸盐减水剂可在低水料比时保持较好的流动性，且泌水率小，是比较理想的减水材料。从用量方面考虑，选择聚羧酸盐减水剂作为实验所用减水剂。

2.3 膨胀剂的选择

水泥基灌浆料的膨胀性至关重要，由于灌浆料中水泥用量较大，为避免灌浆料加水后收缩，需掺加膨胀剂补偿收缩，并且提高灌浆料与设备的粘结力。《水泥基灌浆料应用技术规范》中明确提出水泥基灌浆材料在1～3h内必须具有0.1%～0.35%的竖向膨胀率。

本实验分别将UEA、EA-L、YS-2三种型号的膨胀剂进行了复检，试验结果见表2-3。

根据以上试验结果可以看出：从限制膨胀率方面考虑，UEA、EA-L、YS-2三种膨胀剂都可满足要求，且三种膨胀剂之间的差距不大；从抗压强度以及抗折强度方面考虑，三种膨胀剂相比，UEA膨胀剂性能更好，并且UEA膨胀剂用量比较广泛，比较容易购买。综上优选UEA膨胀剂作为此次配制灌浆料使用的膨胀物质。

3 灌浆料优化配比

通过以上原材料的对比试验及实验结果，确定最优的原材料：选择石英砂A（10～40目）与石英砂B（40～70目）质量比为6：4、7：3、8：2的石英砂作为骨料，吉林亚泰水泥有限公司生产的42.5普通硅酸盐水泥作为结合剂，聚羧酸盐减水剂作为实验中所用减水剂，UEA膨胀剂作为浆膨胀物质进行试配。

3.1 确定基准配合比

通过对不同灰砂比的砂浆大量的模拟实验，优选出以下三种灰砂比进行试拌，做出强度以及流动度的对比试验，结果见表3-1。

根据以上实验结果，从强度，流动度以及其它方面的考虑，确定序号1配合比作为基准配合比。

3.2 确定高效减水剂掺量

分别将聚羧酸盐减水剂掺以砂浆总量的0.60%、0.65%、0.70%、0.75%于确定的基准配合比中，进行试拌，各项技术指标结果见表3-2。

以上试验结果表明，第2组、第3组、第4组配合比中的高效减水剂掺量可以满足目标强度、流动度、粘结力要求。因此，聚羧酸盐减水剂掺量可以确定为0.65%、0.70%、0.75%。

3.3 确定膨胀剂掺量

分别将UEA膨胀剂取代水泥掺量的8%、9%、10%、11%于确定的基准配合比中，进行试拌，各项技术指标结果见表3-3。

以上试验结果表明：第2组、第3组、第4组配合比中的膨胀剂掺量可以满足目标膨胀率要求。因此，UEA膨胀剂掺量可以确定为9%、10%、11%。

3.4 确定灌浆料的配合比

根据以上实验结果可以确定在基准配合比中有三种粒径级配的石英砂，三种掺量的聚羧酸盐减水剂，三种掺量的UEA膨胀剂满足目标要求，根据正交试验法的三因素三水平正交表（见表3-4）分析可以确定九种混凝土灌浆料配合比，各项技术指标的实验结果如表3-5。

综合评分的目的，是将六个指标化为一个评分指标进行分析。评分指标反映了六个质量指标的要求。先列出直观分析表和因子与指标的关系图，在分析因子和指标的变化规律，根据因子影响的主次顺序，选出最优方法。配合比试验结果分析表如表3-6所示，配合比试验结果关系如图3-2所示。

（1）因子和水平与评分关系从表4-6和图4-2可以看清楚。

（2）因子影响指标的主次顺序从△R值看出：（主）B→C→A（次）；从表3-6和它们之间的图形关系可以看出最优方案是A2B3C2 。第8组灌浆料配合比效果最好，各项技术指标均达到目标要求，因此，第8组可以作为路桥用混凝土灌浆料的配合。

3.6 验证第八组配合比稳定性

根据混凝土配制的一般原则，以下是对路桥用混凝土灌浆料配合比6组稳定性试验结果，见表3-7。

以上试验结果表明，各项技术指标值及平均值均达到设计要求，该配合比稳定性可靠。至此，已成功配制路桥用混凝土灌浆料。

结论：

（1）粗砂相对比表面积较小，需水量较小，有助于改善砂浆的工作性能；而细砂较多时，砂浆中的空隙被填充，呈紧密堆积状态，对强度发展有利。综合考虑，选择石英砂A与石英砂B按质量比为7：3时砂浆具有良好的流动性及强度。

（2）萘系减水剂掺量在1.0～1.25%之间，超过该范围，砂浆易造成泌水，从而影响强度的发展。聚羧酸盐减水剂掺量在0.6～0.8%之间，灌浆料具有良好的工作性能。聚羧酸盐减水剂可以在低水料比时提供较好的流动性，并且泌水率小，是比较理想的减水材料。

（3）UEA、EA-L、YS-2三种型号的膨胀剂相比，UEA膨胀剂抗压强度以及抗折强度性能较好。

（4）以普通硅酸盐水泥为胶凝材料，调整骨料级配、高效减水剂及膨胀剂的掺量，配制出性能优良的路桥用混凝土灌浆料通过正交试验确定本试验确定最佳配比为A2B3C2，即：灰砂比：7：3，聚羧酸盐掺量为0.75%，UEA的掺量为10%。

（5）对最佳配比做稳定性试验抗压强度、竖向膨胀率、流动度、与圆钢粘结力满足标准要求。

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