浅谈水胶比对水泥基灌浆料三项性能影响

王碧英

(福州建通工程试验检测有限公司,福建 福州 350108)

0 引言

水泥基灌浆材料施工时只需加水拌合均匀即可灌注。加大拌合用水量对增加流动性有利,而对强度、竖向膨胀和泌水率等均会产生不利影响。如果产品对拌合用水量非常敏感,水料比增加1%,就会出现表面大量返泡,甚至失支承载作用,施工留样强度远低于材料检验强度。

1 水泥基灌浆材料的特点

(1)强度高、硬化快、水泥基灌浆材料从加水搅拌开始计算,24h内可完全硬化,1d强度可达到20MPa以上,3d强度不低于40MPa,28d强度高于60MPa。

(2)流动性好,水泥基灌浆材料施工时只要加水搅拌均匀,依靠自身重力的作用,能够流进所要灌注的空隙,不需振捣能够密实填充。

(3)膨胀性能好,能够密实填充所灌注的空间,增大有效承载面起到有效承载的作用。

2 水泥基灌浆料技术指标

首先不同种类的水泥基灌浆料的使用需要根据具体的规范来选择,表1显示的水泥基灌浆料主要性能指标(GB/T50448-2015)：

表1 水泥基灌浆料主要性能指标(GB/T50448-2015)

上表给出的是不同型号的水泥基灌浆料的主要性能指标,在选择不同水胶比时材料的流动性、竖向的膨胀率、抗压强度都需要严格的按照表格中的标准规定来选择。

3 室内试验

3.1 选三个不同的水胶比对Ⅱ类灌浆材料进行截锥流动度、抗压强度、竖向膨胀率指标试验

(1)实验室温、湿度控制：温度20℃±2℃,湿度>50%。

(2)养护室温度20℃±1℃,湿度>90%。

3.2 实验方法

(1)截锥流动度试验：采用行星式水泥胶砂搅拌机,采用机械搅拌方式。称3KG灌浆料倒入预先润湿的搅拌锅中。先加入推荐水料比的用水量80%,先慢拌2min,快速拌1min,再加入剩下的20%慢拌1min。拌好后倒入预先润湿过的截锥圆模中浆料与上口平齐,提起截锥圆模后让浆料在无扰动的条件下自由流动直至停止。用卡尺测量底面最大扩散直径及其垂直方向的直径,计算平均值作为初始值,测试结果精确至1mm。初始值测量完毕后30min,按前面搅拌程序搅拌,测其30min的流动度保留值。

(2)抗压强度试验：抗压强度的检验按现行国家标准《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》GB/T 17671中的有关规定执行。抗压强度标准试件采用尺寸为40mm×40mm×160mm,采用非振动成型,浆拌和好的灌浆料倒入试模中,测量1d、3d、28d龄期的强度。

(3)竖向膨胀率：用架百分表测定竖向膨胀率。将拌合料一次性从一侧倒满试模,至另一侧溢出并高于试模边缘约2mm,用湿棉丝覆盖玻璃板两侧浆体。架百分表在30S内读取百分表初始读数h0,在自加水拌合起分别于3h和24h读取百分表读数ht。

4 不同水胶比试验结果及数据分析

表2 不同水胶比对流动度影响

试验数据显示,水胶比是影响灌浆材料流动度最直接的因素,从上表2可以看出水胶比W/B=0.13的拌合物较为粘稠搅拌不好搅拌,流动性较差,其流动度的初始值和30MIN保留值均不满足规范要求,水胶比W/B=0.15的拌合物流动性很大。流动度试验产生了很大的流动性,并且30MIN之后流动度保留值还是很高,但拌合物存在转为严重的泌水和骨料沉降现象,水胶比W/B=0.14的拌合物流动性较好,并且具有良好的保水性,没有发现泌水现象。

表3 不同水胶比对强度影响

从上表3中可以看出水胶比的增加,W/B=0.13和W/B=0.15的28d抗压强度相差9.1MPa。当W/B较为合理时,水泥灌浆材料具有早期高强度的特点,W/B=0.13和W/B=0.14的3d抗压强度分别过到28d强度的92.7%和78.5%,W/B=0.13和W/B=0.14的28d抗压强度匀超过70MPa。

表4 不同水胶比对膨胀率的影响

从上表4中可以看出,W/B=0.13和W/B=0.14的3h、24h的膨胀差与3h竖向膨胀率之差均能满足规范要求,而W/B=0.15的3h竖向膨胀率出现了负值,即水泥基灌浆料出现了收缩,说明水胶比小灌浆材料的水泥浆体量相对较大,因此膨胀率较大。水胶比大的用于水化的水增加,未参与水化的水分干燥后形成空隙,在干燥条件下引起孔隙增大,从而使水泥浆材料的收缩增大。

5 结论

因为流动度、强度、竖向膨胀率是灌浆材料最重要的三项性能指标。流动度的大小是灌浆料的否具有可使用性的前提,如果达不至必要的流动性,狭小的空间无法浇灌或达不到饱满的填充效果,即使其他性能再好对灌浆工程也无意义。但用水量过多时,灌浆料材料会出现泌水骨料沉降现象,影响灌浆材料的强度和膨胀率,所以说水胶比并不是越大越好或者越小越好,而是在一个合适的范围才好。