高流態(tài)有砂型壓漿料的性能研究

徐浩杰

摘 要：壓漿料滿足公路、鐵路工程以及路面修補工程的施工要求，具有十分重要的意義，為了系統(tǒng)研究有砂型壓漿料的各項性能要求，充分發(fā)揮有砂型壓漿料的優(yōu)勢，考察了以普通硅酸鹽水泥為主的膠凝體系中，調(diào)整膠砂比、水膠比以及摻加硫鋁酸鹽水泥來探究對壓漿料的性能影響，在此基礎(chǔ)上通過調(diào)整兩種不同級配的砂子成功配置出具有大流態(tài)，高強度的有砂型壓漿料，結(jié)果表明：隨著膠砂比的不斷變大，壓漿料的流秒呈現(xiàn)先變快后邊慢的趨勢，當(dāng)膠砂比為2.33、水膠比為0.3時，壓漿料的流變性能最佳。

關(guān)鍵詞：壓漿料；高流態(tài)；硫鋁酸鹽水泥

0 引言

研究道路用壓漿材料擁有良好的發(fā)展前景，因灌漿法通過液壓以及電化學(xué)壓力原理，通過壓漿管高壓注入路面孔洞，這就要求壓漿材料有優(yōu)良的流動性能、良好的砂子級配、較早的早期強度以及一定的微膨脹作用。

1 試驗

1.1 試驗用主要原料

膠凝材料：PO 52.5普通硅酸鹽水泥-山東寶山生態(tài)建材集團(tuán)；硫鋁酸鹽水泥-中國聯(lián)合水泥集團(tuán)有限公司；礦粉：濟(jì)南鑫森化工有限公司 粉煤灰：一級粉煤灰，市售；微珠：淄博川峰建筑節(jié)能材料廠；骨料：40-70目烘干砂：70-120目烘干砂；外加劑：聚羧酸粉減水劑（減水率為35%，固含量為98%）；粉體消泡劑。

1.2試驗與測試方法

試驗以普通硅酸鹽為基本的膠凝材料，通過探究性試驗初步確定無砂型壓漿料的膠凝材料基本配比如下：普通硅酸鹽水泥60%+礦渣粉10%+粉煤灰30%，水膠比為0.28，砂子級配比例如下：40-70目數(shù)烘干砂10%+70-120目數(shù)烘干砂90%，聚羧酸減水劑占膠凝材料的0.1%，HD-1塑性膨脹劑占膠凝材料的0.05%，通過調(diào)整膠砂比、水膠比兩個指標(biāo)，選用初始流秒，30min流秒，1d抗壓強度，3d抗壓強度，28d抗壓強度為主要指標(biāo)來探究膠凝體系。試驗各項性能測試應(yīng)參照《水泥基灌漿料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》GB/T50448-2015標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠砂比對壓漿料性能影響

膠砂比（C/S）指的是膠凝材料與砂子的比值，不同的膠砂比，會對壓漿料的性能有不同的影響，膠砂比過大，漿體因膠凝材料過多，砂子與水泥漿體的剪切應(yīng)力過大，出現(xiàn)漿體粘性過大，漿體的孔隙率小，造成漿體流動性不佳，不利于施工[1]，同時水泥漿體過多，也造成經(jīng)濟(jì)上的損失。膠凝材料過少，漿體總比表面積增大，水泥漿體未能完全包裹住砂子，砂與水泥漿體的剪切應(yīng)力變小[2]，砂子在其重力作用下會出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個漿體隨著放置時間的延長出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象，因此合理的膠砂比不僅能夠滿足壓漿料的流動性能同時能夠良好的填充砂子之間的空隙，使?jié){體能夠保持持久的穩(wěn)定性，本文通過對不同膠砂比進(jìn)行試驗，以初始流秒，30min流秒，1d抗壓強度，3d抗壓強度，28d抗壓強度為主要指標(biāo)，對壓漿料的各項性能指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)實驗。

隨著膠砂比不斷變大，1d、3d、28d抗壓強度呈現(xiàn)逐漸增長的趨勢，當(dāng)膠砂比為0.5-2.5時，壓漿料1d抗壓強度增長67%，3d抗壓強度增長16%，膠砂比為2.5時，1d抗壓強度達(dá)到19.31MPa，抗折強度則隨著膠砂比的不斷變大，出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，當(dāng)膠砂比為2.33時抗折強度最佳，由此可知當(dāng)膠砂比存在一個最佳的范圍，當(dāng)膠砂比為2.33左右時，抗折強度最佳。

2.2水膠比對壓漿料性能影響

水膠比同膠砂比同樣影響著壓漿料的漿體的流動度、稠度以及后期的強度發(fā)展，F(xiàn)atih Celik研究了水膠比對漿體的影響，水膠比低，水泥體少，漿體與骨料的體積比過小，水泥漿體整體的屈服剪切應(yīng)力過大[3]，從而使?jié){體整體過于粘稠，不具有良好的流動性，當(dāng)水膠比過大時，漿體的屈服剪切應(yīng)力過小，在砂子的自身重力作用下，容易出現(xiàn)漿體的離析泌水現(xiàn)象，另當(dāng)水膠比過大，漿體中自由水過多，水泥水化后期，水泥結(jié)構(gòu)體因水化失水，導(dǎo)致漿體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量的微細(xì)孔洞，形成各種物質(zhì)侵入的孔道，導(dǎo)致壓漿料的耐久性收到嚴(yán)重影響，為了探究水膠比對壓漿料性能的影響，本文以膠砂比為2.33為基準(zhǔn)，通過選取不同的水膠比，以初始流秒，30min流秒，凝結(jié)時間，1d、3d、28d抗壓強度為主要指標(biāo)來探究水膠比對壓漿料的性能影響。

隨著水膠比的不斷增大，1d、3d、28d抗壓強度呈現(xiàn)下降趨勢，凝結(jié)時間也逐漸延長，當(dāng)水膠比在0.27-0.3范圍時，1d、3d、28d抗壓強度分別降低29.27%、14.63%、12.37%，由此可知相比膠砂比，水膠比對壓漿料的強度影響更大，對凝結(jié)時間也有顯著的影響，可能是因為隨著水膠比變大，漿體中自由水充斥著整個漿體，使?jié){體中參與水化的Ca2+、SO42+濃度降低，從而延緩了水泥礦物的水化進(jìn)程，而隨著水泥不斷水化，自由水被消耗從而留下大量的微小孔洞，有些孔洞形成連續(xù)性細(xì)小的裂縫，對漿體結(jié)構(gòu)的后期強度發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

2.3 砂子級配對壓漿料性能

砂子的級配選擇對壓漿料的流動性以及壓漿料的漿體狀態(tài)起到至關(guān)重要的作用，由上述實驗可知，膠砂比為出膠凝材料與砂子的比例，影響對壓漿料的各項性能指標(biāo)，因此，在上述膠砂比試驗的基礎(chǔ)上，擬通過確定壓漿料的膠砂比為0.23，水膠比為0.3，為了更加得到更加準(zhǔn)確地試驗數(shù)據(jù)，現(xiàn)加入防沉降粉（占膠凝材料的0.2%）有效地防止壓漿料泌水、離析，通過目數(shù)為40-70、70-120兩種砂子進(jìn)行復(fù)摻，以初始流秒、30min流秒、1d、3d、7d、28d抗壓強度、1d、3d、7d、28d抗折強度為主要指標(biāo)，系統(tǒng)探究砂子級配對壓漿料的性能影響。

隨著40-70目砂子摻量的不斷提高，1d、3d、7d抗壓強度有比較明顯的先增長后下降的趨勢，對28d抗壓強度基本無影響，由此可知，砂子級配主要影響壓漿料的早期強度，隨著壓漿料不斷水化，結(jié)構(gòu)體內(nèi)水分子不斷參與水化，砂子級配對壓漿料強度影響程度越來越小，當(dāng)40-70目數(shù)砂子摻量由30%-50%時，1d抗壓強度損失23%左右，3d抗壓強度損失13%左右，可能是因為漿體隨著放置時間的延長出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，漿體出現(xiàn)分層現(xiàn)象，導(dǎo)致漿體早期強度損失過大。

隨著40-70目砂子摻量的不斷提高，壓漿料的抗折強度與抗壓強度趨勢基本一致，當(dāng)40-70目砂子摻量為30%時，1d抗折強度為5.01MPa，3d抗折強度為8.21MPa，初始流秒為34.24s，漿體狀態(tài)優(yōu)良，為最佳的摻量，由此可知，對不同目數(shù)的砂子進(jìn)行合理的級配，使膠凝材料能夠合理的包裹住砂子，不僅能夠增加漿體的流動性，漿體結(jié)構(gòu)也因有較小的孔隙率從而有利于促進(jìn)膠凝材料進(jìn)一步發(fā)生水化反應(yīng)，從而宏觀表現(xiàn)出不同程度的強度增長現(xiàn)象。

3結(jié)論

隨著水膠比的不斷增大，壓漿料初始流秒與30min流秒均有變快的趨勢，隨著水膠比的不斷增大，壓漿料流秒損失變小，相比膠砂比，水膠比對壓漿料的強度影響更大，對凝結(jié)時間也有顯著的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋小婧，李北星， 陳夢義. 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿料的性能影響因素研究[J]. 混凝土， 2014， （9）： 138-141.

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[3] 王甲春， 黃國新， 鐘哲倫， 等. 預(yù)應(yīng)力混凝土壓漿料流變性能測試[J]. 硅酸鹽通報， 2017， 36（10）： 3527-3530.