一種環(huán)保高效型壓漿劑的試驗研究

馮月娥

【摘 要】根據(jù)最新頒布的JTG/T F50-2011《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》要求，以瓦斯灰、超微細(xì)鈣粉塵、高效減水劑、UEA膨脹劑、低粘度纖維素、流變穩(wěn)定劑等為原材料，配制了一種環(huán)保高效型壓漿劑。國內(nèi)的壓漿技術(shù)水平隨著大幅度提高，以便能更好的保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋不外露而遭銹蝕，保證預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全；使預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土有良好的粘結(jié)，保證它們之間預(yù)應(yīng)力的有效傳遞，使預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土共同作用；消除預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在反復(fù)荷載作用下應(yīng)力變化對錨具造成的疲勞破壞，延長錨具的使用壽命，提高結(jié)構(gòu)的可靠性。

【關(guān)鍵詞】環(huán)保高效壓漿劑 配制 性能

1背景技術(shù)

在國內(nèi)，早期預(yù)應(yīng)力孔道壓漿所使用的傳統(tǒng)壓漿料一般為純水泥漿，施工時，采用水泥、水、減水劑、膨脹劑等進(jìn)行現(xiàn)場配制?，F(xiàn)場配制的壓漿料必須滿足：水灰比為0.40～0.45，摻入適量減水劑，可以把水灰比最低減小到0.35；壓漿料最大泌水率不得超過3%，泌水應(yīng)在24h內(nèi)重新被灰漿吸收；壓漿料的粘稠度應(yīng)控制在14～18s；壓漿料在凝固前具備一定的膨脹作用；壓漿料試塊的抗壓強(qiáng)度不低于50Mp?，F(xiàn)場采用水泥、各種外加劑和水配制壓漿料，通常存在各種外加劑兼容性不良、水泥與減水劑適應(yīng)性差等問題，造成孔道壓漿存在以下嚴(yán)重問題：（1）漿體質(zhì)量穩(wěn)定性差、流動性差、流動度損失快，體積穩(wěn)定性不良；（2）新拌漿體泌水大，易離析分層、漿體中微沫多，流動性不好，凝結(jié)時間不適中，漿體壓漿時往往不順暢，易堵管，施工速度慢，孔道也很難成飽滿狀態(tài)等；（3）硬化后漿體不密實，氣泡、針隙類空隙多，與預(yù)應(yīng)力筋粘結(jié)不實，漿體中甚至有斷紋，孔道不飽滿，高點處漿體起粉等。上述問題不僅影響施工，而且直接關(guān)乎橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性及安全使用。于2011年8月1日國內(nèi)JTG/T F50-2011《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》的實施對壓漿漿體性能各方面指標(biāo)要求都有很大的提高，現(xiàn)場預(yù)拌根本就不能再符合要求，最終被淘汰。目前市場上的壓漿劑大部分制備工藝復(fù)雜、摻加量高、成本高，同時大部分產(chǎn)品性能存在一定的缺陷。而黨的十八屆三中全會進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)節(jié)能節(jié)排、保護(hù)環(huán)境、資源再利用政策，為了響應(yīng)國家號召有效合理開發(fā)利用周邊工業(yè)廢料單位成立相應(yīng)研發(fā)組特研發(fā)此產(chǎn)品。

2 試驗及討論

2.1 試驗材料及研究方法

（1）試驗材料。水泥：基準(zhǔn)水泥、永登祁連山水泥、冀東海德堡水泥、天水中材水泥，各項性能見表1。（2）研究方法。通過對壓漿劑原料進(jìn)行復(fù)合配制測其各項性能，綜合各項性能不斷調(diào)整，最終確定技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較好的壓漿劑，主要進(jìn)行以下研究工作：1）通過在相同水泥及水膠比條件下，確定壓漿劑摻加量及壓漿液液體各項性能；2）通過在不同水泥及相同水膠比條件下，確定壓漿劑摻加量及壓漿液液體各項性能；3）通過上述各項試驗，綜合分析性能優(yōu)良成本低廉，原料易得切符合資源綜合利用，節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境等方面最終確定配方。

2.2試驗用主要設(shè)備和儀器

電子天平：感量0.01g；水泥物理性能試驗涉及到的相關(guān)儀器設(shè)備；高速凈漿攪拌機(jī)：>1000r/min（可調(diào)速）；測試壓漿劑各項性能測試按國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的方法JTG/T F50-2011《公路橋梁施工技術(shù)規(guī)范》涉及到的相關(guān)設(shè)備及配套儀器設(shè)備 。

3 試驗內(nèi)容及結(jié)果分析

3.1配制壓漿劑主要原材性能試驗情況及技術(shù)要求

（1）主要原材有：瓦斯灰、超微細(xì)鈣粉塵、高效減水劑、UEA膨脹劑、低粘度纖維素、流變穩(wěn)定劑等。（2）原材的技術(shù)要求及性能試驗。高效減水劑的減水率≥35%。低粘度纖維素、流變穩(wěn)定組分均為工業(yè)級。瓦斯灰是高爐煉鐵的排泄物。在高爐煉鐵過程中，鐵礦中所含有的雜質(zhì)，如鉛、鋅等被還原，并在高溫下形成蒸汽，與礦石、焦炭、熔劑等的微細(xì)粉塵一起隨高爐煤氣被帶出爐外，再通過爐外的煤氣除塵凈化系統(tǒng)將之捕著除去。采用干式除塵得到的干式細(xì)粒粉塵稱為瓦斯灰（高爐灰、輕灰）。其中顆粒粒徑為≤0.076mm的含量要求≥90%以上。超微細(xì)鈣粉塵是指高爐冶煉過程中隨著煤氣攜帶出的原料粉塵及高溫區(qū)激烈反應(yīng)而產(chǎn)生的微粒徑干式除塵而得到的產(chǎn)物。由于其粒徑與微硅粉相近，經(jīng)陳化處理后具有極好的填充和“滾珠潤滑”效應(yīng)，物理減水效果顯著，減水率高達(dá)9%以上。經(jīng)過多次水泥凈漿及膠砂試驗發(fā)現(xiàn)其不僅可小幅提高水泥膠砂強(qiáng)度，還可降低水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度，具有減水性。具體情況見表2。

瓦斯灰和某種超微細(xì)鈣粉塵均屬于除塵產(chǎn)物，二者化學(xué)成分不同，其中瓦斯灰主要成是TFe和C，其次是氧化鋅、二氧化硅、氧化鈣等；某種超微細(xì)粉塵的主要成分是氧化鈣、氧化鎂和二氧化硅。他們具有如下共同特點：1）粒徑極其微小，密度小，易飄散于大氣中污染環(huán)境；2）易反應(yīng)，活性好；3）具有一定的化學(xué)毒性。開發(fā)對其的綜合利用不僅可以使寶貴的資源得到充分利用，還可以減輕對環(huán)境的污染。而采用水泥固化易飄浮有毒物質(zhì)目前不僅在國內(nèi)還是在國際上均認(rèn)為是最可靠、最安全、最有效的措施。

3.2復(fù)合配制壓漿劑性能

由表3中各物質(zhì)的干燥粉體（粒度<0.1mm）充分混合即可得相應(yīng)壓漿劑（表中各物質(zhì)數(shù)量以質(zhì)量進(jìn)行計算）。

首先以基準(zhǔn)水泥水膠比相同的情況下對不同復(fù)配壓漿劑進(jìn)行性能試驗，具體情況見表4。從表的結(jié)果看，這幾種原材采用不同配合比及摻加量后，所復(fù)合得壓漿劑對同一種水泥的適應(yīng)性有所不同，性能有所差異。但縱觀整體性能、摻加量及成本可看出，壓漿劑Y3最好，Y1次之，Y5不僅性能較其它差一點，摻加量也大，成本也高。

表4 基準(zhǔn)水泥水膠比相同的情況下對不同復(fù)配壓漿劑進(jìn)行性能試驗表

將Y3與不同水泥在水膠比相同的情況下進(jìn)行性能試驗，具體情況見表5。從表中可以看到該壓漿劑跟不同品種、強(qiáng)度等級的水泥相容性好，各項性能均符合且優(yōu)于技術(shù)規(guī)范要求。

表5 Y3與不同水泥在水膠比相同的情況下進(jìn)行性能試驗表

4 結(jié)語

（1）利用工業(yè)收塵廢料超微細(xì)鈣粉塵、瓦斯灰等符合某種高效減水劑、UEA膨脹劑、低粘度纖維素、流變穩(wěn)定劑可以復(fù)合出優(yōu)質(zhì)壓漿劑。（2）該試驗研究出的壓漿劑具有適應(yīng)性強(qiáng)，可與多個不同品種的水泥相容。（3）該壓漿劑跟P.O42.5級水泥可配制出高強(qiáng)高性能的C50凈漿。