水泥基灌漿材料性能與組成材料研究進(jìn)展

丁 成， 楊醫(yī)博，2

（1.華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院，廣州 510640； 2.華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510640）

灌漿材料作為一種快硬早強(qiáng)的高流動(dòng)性膠結(jié)材料，廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代工程，按化學(xué)組成可分為三大類，即有機(jī)灌漿材料、無機(jī)灌漿材料和有機(jī)-無機(jī)復(fù)合灌漿材料［1］. 其中，無機(jī)灌漿材料具有綠色環(huán)保、耐高溫、使用壽命長等特點(diǎn)，并且具有顯著的成本優(yōu)勢(shì)，正日益受到人們的青睞. 目前，在各種類型的無機(jī)灌漿材料中，尤以水泥基灌漿材料最為受人矚目.

水泥基灌漿材料因其性能優(yōu)良，被廣泛應(yīng)用于大型機(jī)械設(shè)備安裝、混凝土結(jié)構(gòu)加固、裂縫修補(bǔ)、鋼筋套筒灌漿連接、預(yù)應(yīng)力孔道壓漿、盾構(gòu)隧道灌漿加固等諸多工程領(lǐng)域［2-9］. 然而隨著現(xiàn)代工程越來越復(fù)雜，工程建設(shè)效率加快，對(duì)水泥基灌漿材料的性能也提出了更加苛刻的要求，主要體現(xiàn)在優(yōu)良的工作性能、較高的力學(xué)性能、無收縮微膨脹等方面.

目前我國市場(chǎng)上各類灌漿材料產(chǎn)品較多，但針對(duì)水泥基灌漿材料研究現(xiàn)狀所展開系統(tǒng)的討論和分析較少.

本文首先簡述了水泥基灌漿材料的發(fā)展歷史，并對(duì)國內(nèi)部分水泥基灌漿材料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析. 在現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)其性能和組成材料這兩個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析闡述，最后在總結(jié)目前研究不足的基礎(chǔ)上對(duì)其未來發(fā)展前景進(jìn)行了展望.

1 水泥基灌漿材料概述

水泥基灌漿材料最早出現(xiàn)在美國，因其具有快凝快硬和超早強(qiáng)的特性，被廣泛應(yīng)用于軍事設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域［10］. 由于其具有流動(dòng)度好、早強(qiáng)高強(qiáng)和微膨脹性［11］，在設(shè)備安裝中能夠提升安裝效率，延長使用壽命，進(jìn)而受到了工程界的青睞，并且使用范圍也逐步擴(kuò)大到了螺栓錨固、結(jié)構(gòu)加固、路面修補(bǔ)等方面，很多在國際上赫赫有名的業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)如美國五星、瑞士西卡等都參與到了對(duì)有關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)活動(dòng)中［12］.

20世紀(jì)50年代，西方國家率先發(fā)現(xiàn)了水泥基灌漿材料在工業(yè)設(shè)備安裝中的用途. 到20世紀(jì)70年代時(shí)，我國進(jìn)口設(shè)備安裝需求日益增長，國內(nèi)也展開了對(duì)這一新型材料的技術(shù)攻關(guān)，并于1977年順利研制出了第一款實(shí)用產(chǎn)品，這為后續(xù)進(jìn)行冶金設(shè)備的安裝作業(yè)提供了有力支持［13］. 隨著我國社會(huì)各方面的發(fā)展，水泥基灌漿材料應(yīng)用領(lǐng)域相繼擴(kuò)大，逐步開發(fā)了與裝配式建筑配套的鋼筋套筒灌漿料、預(yù)應(yīng)力孔道壓漿材料、盾構(gòu)隧道注漿材料、風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)灌漿料等多種水泥基灌漿材料.

我國標(biāo)準(zhǔn)對(duì)不同用途、不同類型的水泥基灌漿材料的流動(dòng)性、強(qiáng)度、膨脹率等主要性能方面的具體要求不同（表1）. GB/T 50448—2015作為水泥基灌漿材料領(lǐng)域總領(lǐng)性的規(guī)范，對(duì)水泥基灌漿材料進(jìn)行了系統(tǒng)的分類，并提出了不同的性能要求. JT/T 1130—2017、SH/T 3604—2019、JG/T 408—2019 和JT/T 946—2014 作為水泥基灌漿材料細(xì)分領(lǐng)域的規(guī)范，分別從該領(lǐng)域的實(shí)際需求出發(fā)，對(duì)水泥基灌漿材料的性能要求做出了適當(dāng)調(diào)整. 各規(guī)范中，依據(jù)不同的性能要求對(duì)灌漿料進(jìn)行了分類.

表1 國內(nèi)部分標(biāo)準(zhǔn)中水泥基灌漿材料主要性能要求Tab.1 The main performance requirements of cement-based grouting materials in some domestic standards

在上述標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)水泥基灌漿材料的同一性能的測(cè)試，其試驗(yàn)方法也不盡相同. 如針對(duì)水泥基灌漿材料的流動(dòng)性，主流的測(cè)試方法是采用截錐法，但在特殊情況下也會(huì)采用流錐流動(dòng)度和坍落擴(kuò)展度來表征其流動(dòng)度；膨脹率試驗(yàn)方法大致上分為架百分表法和非接觸式測(cè)量法兩大類：而強(qiáng)度除了采用40 mm×40 mm×160 mm的棱柱體試塊進(jìn)行測(cè)量外，有時(shí)也使用100 mm×100 mm×100 mm的立方體試塊，大尺寸試塊主要適用于骨料粒徑較大的灌漿料.

2 水泥基灌漿材料性能研究進(jìn)展

從理論上分析，材料和配合比是水泥基灌漿材料在配制過程中需要面對(duì)的兩個(gè)主要問題. 但在進(jìn)行新型水泥基灌漿材料的研發(fā)過程中，通常以灌漿材料所要具備的各項(xiàng)性能為指標(biāo)開展工作，其中主要包括流動(dòng)性、強(qiáng)度、膨脹性、耐久性等. 下面分別對(duì)這四個(gè)方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行詳細(xì)的闡述.

2.1 流動(dòng)性

優(yōu)異的流動(dòng)性是水泥基灌漿材料正常使用的前提，水膠比和減水劑摻量對(duì)其流動(dòng)性起著決定性作用.當(dāng)水泥基灌漿材料中有效水比例增多，會(huì)增加水泥顆粒間距，減小顆粒間阻力，進(jìn)而提高其流動(dòng)度；另外，高效減水劑能夠釋放被各種細(xì)微顆粒包裹的水分，起到間接增大灌漿材料有效用水量的效果，從而大幅度增加漿體流動(dòng)度.

Sha等［19］的研究表明粉煤灰、鋼渣和高爐礦渣可以降低黏度，提高流動(dòng)性，而減水劑是影響組分黏度和流動(dòng)性的主要因素. 徐國強(qiáng)和張靜［20］研究了不同類型的外加劑對(duì)水泥基灌漿材料流動(dòng)性的影響，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)摻量的礦粉、硅灰、粉煤灰等礦物摻合料能提高灌漿料的流動(dòng)性，其中硅灰?guī)淼挠绊懽顬轱@著，當(dāng)加入的硅灰達(dá)到10%以后，流動(dòng)度達(dá)到了358 mm的峰值. 同時(shí)，水膠比增大、聚羧酸減水劑和消泡劑摻量的增加可以提高漿體初始流動(dòng)度和30 min保留值［6］.

2.2 強(qiáng)度

現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展使得工業(yè)設(shè)備的安裝和工作環(huán)境越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的水泥基灌漿材料逐漸不能滿足設(shè)備安裝的強(qiáng)度要求，提高水泥基灌漿材料的強(qiáng)度性能迫在眉睫. 多方面因素共同影響著水泥基灌漿材料的強(qiáng)度，其中，水泥石的密實(shí)程度是最主要的影響因素之一［21］. 近幾年，國內(nèi)外研究人員通過添加微集料或外加劑的方式來調(diào)節(jié)水泥石的密實(shí)度，獲得了較為理想的研究成果.

寇佳亮等［22］通過正交實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)膨脹劑對(duì)灌漿料7 d強(qiáng)度的影響較大，抗折強(qiáng)度受影響程度大于抗壓強(qiáng)度，對(duì)流動(dòng)度和28 d強(qiáng)度的影響較小；粉煤灰、硅灰對(duì)灌漿料流動(dòng)度及28 d強(qiáng)度的影響較大，對(duì)7 d強(qiáng)度的影響作用不顯著. 另有一些研究成果顯示［6］，利用增加水膠比的方式，可顯著降低早期強(qiáng)度，但與后期強(qiáng)度之間未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性；在一定范圍內(nèi)，改變材料的骨膠比不會(huì)對(duì)其強(qiáng)度造成顯著影響；增加膨脹劑摻量可一定程度上提高材料的早期強(qiáng)度，但會(huì)降低材料的中后期強(qiáng)度；聚羧酸減水劑摻量增大會(huì)使早期強(qiáng)度降低，但可以提高后期強(qiáng)度；對(duì)于緩凝劑和早強(qiáng)劑，摻量增加后，前者降低早期強(qiáng)度，提高后期強(qiáng)度，而后者的作用正好相反. 韓佃利等［23］的研究結(jié)果顯示，向灌漿料中添加適量微硅粉可有效增加材料的早期強(qiáng)度.

2.3 膨脹性

水泥基在實(shí)際工程中主要被當(dāng)作填充材料使用，良好的微膨脹性是確保其有效發(fā)揮作用的基本條件. 通過添加膨脹劑的方式，利用膨脹劑天然的膨脹特性，加之膨脹劑與水泥組分之間的一些反應(yīng)，能夠使材料具備微膨脹性，從而對(duì)水泥硬化期間的體積收縮起到一定的補(bǔ)償作用［24］. 水泥基灌漿材料的膨脹性并非越高越好，而是需要根據(jù)工程具體需要，盡量使硬化各階段的膨脹量與其他性能指標(biāo)如強(qiáng)度指標(biāo)的變化保持協(xié)調(diào).

鄭建超等［25］采用普通早強(qiáng)水泥，通過選擇多種新材料進(jìn)行復(fù)配，制備出早強(qiáng)微膨脹水泥基灌漿料. 而張立敏和朱涵［26］則研究了橡膠集料水泥灌漿料的抗開裂性能，取得了較好效果.

2.4 耐久性

水泥基灌漿材料一般為高流動(dòng)性的自密實(shí)砂漿，硬化成型后其內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，耐久性能表現(xiàn)較優(yōu). 于丹紅［27］的研究表明，通過添加一定量的粉煤灰和微硅粉，能夠有效提升材料的火山灰效應(yīng)和微集料效應(yīng)，增強(qiáng)材料的耐寒性能和耐腐蝕性能. 汪冬冬等［2］開發(fā)的海上風(fēng)電導(dǎo)管架灌漿料產(chǎn)品中優(yōu)化配方3#的耐久性指標(biāo)為，56 d電通量203 C，擴(kuò)散系數(shù)0.14×10-12m2/s，耐久性指標(biāo)優(yōu)異.

綜上所述，水膠比和減水劑對(duì)水泥基灌漿材料的流動(dòng)性起著決定性作用，礦物摻合料和其他外加劑也對(duì)流動(dòng)性產(chǎn)生影響；微膨脹性往往是通過加入合適的膨脹劑來實(shí)現(xiàn)；多因素共同影響著水泥基灌漿材料強(qiáng)度. 為達(dá)到水泥基灌漿材料的各項(xiàng)性能要求，往往需要采用多種外加劑和礦物摻合料，經(jīng)大量試驗(yàn)才能得到優(yōu)選的原材料和配合比.

3 水泥基灌漿材料組成材料研究進(jìn)展

水泥基灌漿材料在本質(zhì)上是一種由膠凝材料、骨料、輔料等組成的干混料，一般來說，膠凝材料為水泥，骨料可以使用高性能的天然砂或石英砂，輔料即各種礦物摻合料、膨脹劑等. 水泥基灌漿材料的組成材料及其國內(nèi)外研究情況詳述如下.

3.1 水泥

灌漿材料中常用的水泥大致可以分為三類：

1）硫鋁酸鹽類. 該類水泥具有快硬早強(qiáng)的特點(diǎn)，因其短時(shí)間內(nèi)就會(huì)凝結(jié)，所以對(duì)施工時(shí)間的要求比較苛刻，如果不能第一時(shí)間操作成型，會(huì)使材料的流動(dòng)度出現(xiàn)較大損失. 同時(shí)，該類水泥的市場(chǎng)價(jià)格偏高，會(huì)增加工程的成本投入.

2）硅酸鹽類. 硅酸鹽水泥是較為常見的一種水泥類型，其特點(diǎn)是凝結(jié)速度慢、水化熱大，后期普遍會(huì)發(fā)生硬化收縮. 以該類水泥作為膠凝材料時(shí)，會(huì)對(duì)施工進(jìn)度和質(zhì)量產(chǎn)生一定影響，對(duì)早期強(qiáng)度有要求的工程應(yīng)用此類灌漿料就會(huì)受到限制.

3）硅酸鹽-硫鋁酸鹽復(fù)合類. 以該類復(fù)合水泥作為膠凝材料，然后加入石膏等外加劑來調(diào)整鈣礬石的形成，可以改變材料的力學(xué)及膨脹特性. 由于這種灌漿材料的組分復(fù)雜，往往需要反復(fù)調(diào)試才能達(dá)到理想配比.

任宏偉等［28］進(jìn)行了復(fù)合水泥制備灌漿料的試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥摻量比為3∶7時(shí)，灌漿料力學(xué)性能得到了顯著提高. 靳麗莉和高英?。?9］研究了不同硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥摻量對(duì)灌漿料流動(dòng)度、泌水性和抗折抗壓強(qiáng)度的影響，得到的半柔性路面灌漿料最優(yōu)配合比中，兩者水泥質(zhì)量比為5.7∶1.

3.2 礦物摻合料

除了水泥之外，還會(huì)添加一些礦物摻合料來提高水泥基灌漿材料的流動(dòng)性和力學(xué)強(qiáng)度，降低泌水率. 普通混凝土中經(jīng)常使用的礦粉、粉煤灰、微硅粉等，在水泥基灌漿材料中也有著重要的用途，這些摻合料能有效作用于漿體-骨料界面，增強(qiáng)其黏結(jié)能力，同時(shí)填充材料之間的空隙，使其變得更加密實(shí)［30］.

?ahmaran等［31］的研究顯示，通過添加浮石粉的方式，能夠有效增強(qiáng)材料性能，如果搭配減水劑使用，則能起到更好的效果. Shannag［32］的研究表明，通過添加粉煤灰、微硅粉、礦渣粉等摻合料，可有效提升材料的各方面性能指標(biāo)，如強(qiáng)度、可靠性、使用年限等.

黃政宇和錢峰［33］在制備DSP早強(qiáng)高強(qiáng)灌漿材料的過程中，發(fā)現(xiàn)適當(dāng)?shù)墓杌覔搅浚梢悦黠@提高灌漿料的強(qiáng)度和流動(dòng)性，摻量過多或過少都達(dá)不到最佳. 王棟民等［34］對(duì)復(fù)合膠凝材料進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)以水泥、膨脹劑、磨細(xì)礦渣組成的三元復(fù)合膠凝體系的各方面表現(xiàn)都比較良好，研究表明，可用其制備具有良好體積穩(wěn)定性的高性能膨脹混凝土，并且指出礦渣的摻入可以有效削減由于膨脹劑過量而導(dǎo)致的高膨脹率，從而避免了由此造成的膨脹破壞. Mirza等［35］指出將粉煤灰摻入灌漿料中，可以增加流動(dòng)性，提高其穩(wěn)定性，減小干燥收縮.

3.3 減水劑

水泥基灌漿材料通常情況下要求有較大的流動(dòng)度和較高早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度，摻入高效減水率的減水劑是必不可少的. 目前，各種減水劑都有粉體形式，均可用于水泥基灌漿材料中. 聚羧酸系減水劑因減水率高，已成為目前國內(nèi)應(yīng)用量最大的一類減水劑，占高性能減水劑市場(chǎng)產(chǎn)量的80%［36］. 對(duì)該減水劑的使用不僅提升了材料流動(dòng)度，而且能夠有效控制材料的水灰比，增加材料強(qiáng)度，同時(shí)還能有效減少30 min 流動(dòng)度損失. 但聚羧酸系減水劑引氣量大，在硬化后的水泥基灌漿材料中會(huì)留有很多的氣泡，因此，在使用聚羧酸系減水劑時(shí)，會(huì)同時(shí)摻入消泡劑來改善漿體內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)，提高硬化后的強(qiáng)度.

Costas等［37］研究了不同類型減水劑對(duì)水泥基灌漿料各方面性能的影響，發(fā)現(xiàn)聚羧酸系減水劑在改善材料的黏度、泌水率指標(biāo)，以及延長凝結(jié)時(shí)間等方面，比萘系減水劑的表現(xiàn)更好，并且聚羧酸系高效減水劑能夠有效提高最終強(qiáng)度.

3.4 膨脹劑

水泥基灌漿材料通過摻加中后期膨脹劑和塑性膨脹劑來保證材料的膨脹性能，前者保證材料硬化階段的膨脹，后者保證材料塑性階段的膨脹.

傳統(tǒng)的膨脹劑主要分為硫鋁酸鈣型和氧化鈣型兩類，但硫鋁酸鈣型膨脹劑存在膨脹可調(diào)性差、長期體積穩(wěn)定性不良的問題［38］，氧化鈣型膨脹劑也存在膨脹過快，膨脹速度無法調(diào)節(jié)的缺點(diǎn). 相比之下，氧化鎂型膨脹劑的性能表現(xiàn)更為出色，包括更為穩(wěn)定的水化產(chǎn)物、可按需調(diào)節(jié)的膨脹性能、較小的后期收縮等，故被廣泛地應(yīng)用到水泥基灌漿材料中.

汪圓圓［39］通過在水泥壓漿料中添加不同比例的塑性膨脹劑，發(fā)現(xiàn)一定量的塑性膨脹劑可有效提升壓漿料的自由膨脹率，對(duì)減少材料凝結(jié)時(shí)間也有一定效果，且具有消除有害孔、增加微細(xì)孔的作用，最重要的是能夠較好地保持材料原有的強(qiáng)度. 曾明和周紫晨［40］以聚醚、聚醇為原料研制特定的塑性膨脹劑，并將其摻入水泥基灌漿材料中，在3 h內(nèi)的塑性膨脹表現(xiàn)良好，不同試驗(yàn)樣本的膨脹率都在0.8%～1.2%左右.

Zhang等［41］研究了塑性膨脹劑對(duì)高性能水泥基灌漿料的影響，隨其摻量的改變，塑性膨脹劑對(duì)灌漿料的流動(dòng)性、機(jī)械強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性有較大影響. 塑性膨脹劑對(duì)灌漿料的流動(dòng)性有輕微的降低，其用量變化的影響不顯著，摻量與灌漿料強(qiáng)度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系. 隨著摻量的增加，塑性膨脹劑提高了漿體的豎向膨脹率，漿體有著優(yōu)良的早齡期尺寸穩(wěn)定性，但也帶來了干燥收縮的增加.

3.5 消泡劑

水泥基灌漿材料在配制時(shí)，由于其水膠比低，摻加高效減水劑和超細(xì)礦物摻合料等，往往使得漿體較為黏稠，容易導(dǎo)致水泥基灌漿材料漿體在攪拌過程中產(chǎn)生的氣泡無法有效排出，這些沒有排出的氣泡在漿體硬化后形成宏觀缺陷，最后影響漿體強(qiáng)度發(fā)展以及材料的耐久性能，解決這一問題的有效措施是添加消泡劑，目前比較常見的消泡劑有聚醚類、有機(jī)硅類等.

徐海源等［42］通過研究發(fā)現(xiàn)優(yōu)選合適消泡劑可提升灌漿料表觀質(zhì)量的機(jī)理在于其消泡速率更快，同時(shí)還能改善漿體黏度，并降低了總氣泡的數(shù)量.

3.6 絮凝劑

在常規(guī)水泥基灌漿材料中加入絮凝劑后經(jīng)配合比調(diào)整，即可配制出初始流動(dòng)度、水下抗分散性和水陸強(qiáng)度比等都滿足要求的水下灌漿材料.

絮凝劑也稱為水下抗分散劑等，是水下灌漿材料的重要組成部分. 20世紀(jì)80年代，國內(nèi)某研究院所與國外機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作，成功研制出了適用于配置水下混凝土的絮凝劑，此后其他一些科研單位也相繼研發(fā)出了更多高性能的絮凝劑［43］.

郭自利等［44］利用膨潤土、纖維素和高吸水樹脂復(fù)配出性能良好的SHB型絮凝劑，摻入該絮凝劑的混凝土具有水下抗分散性的同時(shí)，也具有良好的流動(dòng)性. 丁慶軍等［45］采用硅酸鹽水泥配置出的超早強(qiáng)微膨脹水下灌漿料，初始擴(kuò)展度達(dá)270 mm，水陸強(qiáng)度比大于0.85，且水下抗分散性能良好. 賴洋羿等［46］通過摻加不同量的UWB-Ⅲ型抗分散劑、聚羧酸高效減水劑等進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)用水量是影響灌漿料流動(dòng)度和抗壓強(qiáng)度的重要因素；UWB-Ⅲ型抗分散劑摻入會(huì)降低灌漿料的流動(dòng)性能，但能使灌漿料水下不離析、不分散，摻入量大于1.0%后對(duì)后期強(qiáng)度有一定影響；聚羧酸型減水劑能提高灌漿料的流動(dòng)性，但摻量大于0.4%后對(duì)灌漿料抗壓強(qiáng)度不利.

3.7 其他添加劑

在配置水泥基灌漿材料時(shí)，為了提高某個(gè)方面的特殊性能，還會(huì)加入一些緩凝劑、增稠劑、早強(qiáng)劑等其他類型的添加劑.

孫長征等［47］選取了市面上常見的一些緩凝劑，然后加入不同量的硼砂、葡萄糖酸鈉，測(cè)試其對(duì)超早強(qiáng)灌漿料的性能有何影響，發(fā)現(xiàn)兩者配比為1∶4，摻量在0.45%～0.55%之間時(shí)，材料的初始流動(dòng)度、30 min 流動(dòng)度、力學(xué)性能、早期強(qiáng)度等各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到最優(yōu).

胡鐵鋼等［48］通過添加不同量的增稠劑，測(cè)試其對(duì)灌漿料的抗離析、抗開裂性能有何影響. 結(jié)果表明，黏度改性劑A和低黏度纖維素醚在0.05%和0.01%的摻量條件下，都具有良好的保水性能和黏聚性能，不明顯影響灌漿料的流動(dòng)度，流動(dòng)度在300 mm以上，大大改善了灌漿料的抗泌水離析能力，對(duì)灌漿料早期強(qiáng)度無影響. 纖維素醚能夠有效增強(qiáng)材料的早期抗裂能力，數(shù)據(jù)顯示其抗開裂性能比不低于50%.

3.8 骨料

粗細(xì)程度、顆粒級(jí)配是衡量骨料好壞的兩大重要指標(biāo)，其在很大程度上影響著漿體的強(qiáng)度、工作性能、密實(shí)度等. 若骨料純度不夠，表面黏附有害雜質(zhì)，還會(huì)妨礙水泥與骨料界面之間的黏結(jié).

Siong等［49］以不同級(jí)配的砂子作為骨料配制水泥基灌漿材料，發(fā)現(xiàn)砂子的顆粒越粗，所配制灌漿料的流動(dòng)度越大，同時(shí)在水膠比較低的情況下，以粗砂配制的灌漿料在7 d、28 d時(shí)的強(qiáng)度明顯高于以細(xì)砂配制的灌漿料. 冷達(dá)等［50］的研究表明，材料的強(qiáng)度及流動(dòng)性與砂的細(xì)度模數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系，但保水性、黏聚性則與之呈負(fù)相關(guān)關(guān)系.

除天然砂和石英砂外，也有部分研究將尾礦砂用作細(xì)骨料. 劉云宵等［51］利用鐵尾礦砂為骨料，制備水泥基灌漿料，與石英砂灌漿料相比，流變學(xué)參數(shù)幾乎一致，硬化后，鐵尾礦砂灌漿料較石英砂灌漿料孔隙率低，無害孔較多，少害孔及有害孔較少，鐵尾礦砂自身硬度較石英砂低，但鐵尾礦砂灌漿料界面過渡區(qū)更為密實(shí)，界面顯微硬度略高.

綜上所述，水泥基灌漿材料組成材料種類較多，主要組成可分為水泥、礦物摻合料、外加劑、骨料這四大類. 其中水泥根據(jù)灌漿材料工作需求的不同進(jìn)行選取即可；礦物摻合料對(duì)性能有一定影響，主要是基于灌漿材料性能考慮進(jìn)行優(yōu)選；外加劑種類豐富，功能各不相同，但通常都是對(duì)灌漿材料單一性能影響較大，可根據(jù)性能需求進(jìn)行選擇；骨料必須有一定的顆粒級(jí)配以保證灌漿材料的和易性和致密性，除天然砂和石英砂外，工業(yè)廢渣也可作為骨料.

4 結(jié)語

水泥基灌漿材料在各類工程中有著廣泛的運(yùn)用，并且發(fā)揮著不可替代的作用，但與此同時(shí)，仍有一些問題值得注意. 如市面上水泥基灌漿材料一般為袋裝，在施工現(xiàn)場(chǎng)加水?dāng)嚢韬笫褂茫?dāng)一次性用量過大時(shí)，容易攪拌不均勻，從而影響灌漿材料的各項(xiàng)性能，經(jīng)常出現(xiàn)早期強(qiáng)度低、泌水離析等問題；針對(duì)大體積灌漿體，在灌漿過程中容易出現(xiàn)灌漿不足，或者由于特殊環(huán)境的影響出現(xiàn)干燥收縮等問題；在一些大型機(jī)械安裝方面，如風(fēng)力發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)安裝，由于灌漿連接段會(huì)受到往復(fù)荷載的作用，較短使用時(shí)間后水泥基灌漿材料往往會(huì)出現(xiàn)疲勞破壞等問題.

水泥基灌漿材料的性能優(yōu)越，在工程修補(bǔ)填充作業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景. 今后水泥基灌漿材料的發(fā)展，主要是以提高性能和擴(kuò)展應(yīng)用場(chǎng)景為主，并向綠色可持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展，其可能的研究方向包括：①開發(fā)高性能灌漿材料；②開發(fā)新型摻合料和外加劑；③灌漿材料內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)不同所引起的宏觀性能的差異；④特定工況下灌漿材料耐久性評(píng)價(jià)體系；⑤固體廢棄物在灌漿材料中的應(yīng)用；⑥灌漿材料散裝運(yùn)輸和自動(dòng)化的施工設(shè)備.