礦物摻合料對(duì)壓漿料性能研究

張鶴譯

(遼寧省建設(shè)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110005)

壓漿料是以水泥為基料，摻入高效減水劑、膨脹劑、穩(wěn)定劑、礦物摻合料等多種外加劑，由工廠預(yù)拌生產(chǎn)的干混料，在施工現(xiàn)場(chǎng)直接加水，拌合均勻后漿液具有高流動(dòng)性、零泌水、高強(qiáng)度等良好特性。

不同因素的影響使得漿液質(zhì)量無(wú)法得到保證，從而出現(xiàn)漿液流動(dòng)性差、流動(dòng)度損失快、漿液泌水率大、分層離析、漿體硬化后不密實(shí)、有空隙或孔洞等問(wèn)題。高性能的壓漿料不僅具有利于壓漿的流動(dòng)性，還具有可靠的穩(wěn)定性和可以保持漿體凝結(jié)前的均一性，此外還要具有一定的微膨脹性使得漿料更加飽滿(mǎn)的填充管道，硬化后的壓漿料還具有不低于梁體混凝土強(qiáng)度等特性。良好的流動(dòng)性有利于漿體在管道內(nèi)順利流動(dòng)，填充細(xì)小曲折的管道。良好的穩(wěn)定性保證壓漿體的均一，避免壓力下離析泌水。

本文在水灰比、減水劑、膨脹劑一定的條件下，系統(tǒng)研究了三種礦物摻合料沉珠、礦粉、微硅粉的摻量(等量替代水泥)對(duì)壓漿料流動(dòng)性、力學(xué)性能、泌水性能的影響，并對(duì)最優(yōu)摻量范圍進(jìn)行正交試驗(yàn)研究，給出各礦物摻合料的最佳摻量。

1 材料與方法

1.1 原材料

普通硅酸鹽水泥P.O42.5(低堿):沈陽(yáng)冀東水泥有限公司。

沉珠:深圳道特科技有限公司。

S105礦粉：河南恒旺新材料有限公司。

微硅粉：鉑潤(rùn)新材料有限公司。

粉體聚羧酸減水劑：江蘇興邦化學(xué)建材有限公司。

膨脹劑：武漢三源特種建材有限公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

水泥壓漿料高速攪拌機(jī)，流動(dòng)度測(cè)試儀，壓力泌水測(cè)試儀，鋼絲間隙泌水率筒，自由泌水率筒，秒表。

1.3 試驗(yàn)工藝及配合比

基本配合比如表1所示，按照試驗(yàn)方案配制4.41 kg 壓漿料，2000 r/min轉(zhuǎn)數(shù)下攪拌5 min后進(jìn)行相關(guān)性能測(cè)試。

表1 基本配合比 kg

1.4 試驗(yàn)方案

對(duì)沉珠摻量為10%～50%、礦粉摻量為10%～30%、微硅粉摻量為5%～25%進(jìn)行單獨(dú)試驗(yàn)，總結(jié)出適當(dāng)摻量范圍，選擇L9(34)正交進(jìn)行試驗(yàn)。

壓力泌水率試驗(yàn)壓力為0.36 MPa。

1.5 性能測(cè)試

按照TB/T 3192—2008《鐵路后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁管道壓漿技術(shù)條件》中的方法測(cè)定。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

空白試樣不加入礦物摻合料，初始流動(dòng)度為30.41 s、30 min流動(dòng)度33.67 s，3 h、24 h壓力泌水率均為0。7 d抗折和抗壓強(qiáng)度為8.2 MPa和50.3 MPa，28 d抗折和抗壓強(qiáng)度為12.1 MPa和70.2 MPa。

2.1 沉珠對(duì)壓漿料性能的影響

由表2可知，隨著沉珠摻量增加，壓漿料初始流速和30 min流速加快；泌水現(xiàn)象隨著沉珠摻量的增加更加明顯；7 d和28 d齡期時(shí)，壓漿料抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度隨著沉珠摻量的增加而降低，在30%～50%摻量時(shí)28 d力學(xué)性能未能滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，并且40%和50%摻量時(shí)出現(xiàn)了28 d抗折強(qiáng)度倒退現(xiàn)象。沉珠的加入加快了流動(dòng)性，降低了力學(xué)性能，適宜摻量為10%～20%，從表2來(lái)看，沉珠摻量為20%時(shí)滿(mǎn)足了標(biāo)準(zhǔn)要求。

表2 沉珠摻量對(duì)流動(dòng)度、泌水率、力學(xué)性能的影響

2.2 微硅粉對(duì)壓漿料性能的影響

由表3可以看出，微硅粉摻量變化對(duì)壓漿料初始流速和30 min流速均有所影響，都未出現(xiàn)泌水現(xiàn)象；微硅粉的摻入使得壓漿料7 d抗折強(qiáng)度提高較為明顯，摻量為10%時(shí)，7 d抗折強(qiáng)度較未摻入提高40.2%；28 d抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度有所降低，但均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，適宜摻量為5%～15%，從試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看微硅粉摻量為10%時(shí)相對(duì)較優(yōu)。

表3 微硅粉摻量對(duì)流動(dòng)度、泌水率、力學(xué)性能的影響

2.3 礦粉對(duì)壓漿料的影響

根據(jù)表4可以看出，礦粉摻量增加對(duì)壓漿料初始流速和30 min流速有影響，但變化不大，未出現(xiàn)泌水現(xiàn)象；隨著礦粉摻量的增加，7 d和28 d抗壓和抗折強(qiáng)度提高，提高幅度較大，礦粉摻入30%時(shí)，壓漿料7 d和28 d抗壓強(qiáng)度分別提高了35.2%和29.2%，抗折強(qiáng)度分別提高了46.3%和15.7%。綜合考慮流動(dòng)度、泌水率和強(qiáng)度，礦粉的適宜摻量為10%～20%。

表4 礦粉摻量對(duì)流動(dòng)度、泌水率、力學(xué)性能的影響

2.4 正交試驗(yàn)結(jié)果

按上述試驗(yàn)結(jié)果給出的范圍摻量進(jìn)行L9(34)正交試驗(yàn)，A(沉珠)摻量為10%、15%、20%，B(微硅粉)摻量為5%、10%、15%，C(礦粉)摻量為10%、15%、20%，試驗(yàn)結(jié)果如表5所示，30 min流動(dòng)性、泌水性、力學(xué)性能都滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求，因此考慮初始流動(dòng)度為主要性能指標(biāo)，極差分析如表6所示，影響因素主次順序A>B>C，優(yōu)水平為A3B2C1，與第8組試驗(yàn)摻量相同，因此通過(guò)試驗(yàn)得出的最優(yōu)摻量為沉珠20%、微硅粉10%、礦粉10%。

表5 優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果

表6 極差分析

3 結(jié) 論

(1)沉珠摻入量的增加對(duì)壓漿料流動(dòng)性能有著明顯提高，但降低了力學(xué)性能并伴有泌水現(xiàn)象，適宜摻量為10%～20%。

(2)微硅粉的摻入可以很好的提高壓漿料7 d抗折強(qiáng)度，適宜摻量為5%～15%。

(3)礦粉的摻入可以提高力學(xué)性能，其中7 d和28 d抗壓強(qiáng)度提高較為明顯，適宜摻量為10%～20%。

(4)通過(guò)對(duì)三種摻合料合理?yè)搅康膬?yōu)化實(shí)驗(yàn)，在滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求下優(yōu)先考慮流動(dòng)性的最優(yōu)摻量配比為沉珠20%、微硅粉10%、礦粉10%。