水泥基灌漿材料在工程中的應(yīng)用

陳 晨

1 概述

水泥基灌漿材料簡稱灌漿料，是一種由水泥、集料(或不含集料)、外加劑和礦物摻合料等原材料，經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的具有合理級分的干混料。加水拌合均勻后具有可灌注的流動性、微膨脹、高的早期和后期強(qiáng)度、不泌水等性能［1］。灌漿料最早出現(xiàn)在二戰(zhàn)中，由于具有早強(qiáng)、高強(qiáng)的特性，被用于修建防御工事，直到20世紀(jì)50年代，因為大型設(shè)備的安裝需要，才被用于工業(yè)部門?，F(xiàn)在，灌漿料普遍用于機(jī)械設(shè)備的安裝和工程結(jié)構(gòu)的加固修補(bǔ)。

2 灌漿料性能

目前，灌漿料在結(jié)構(gòu)加固工程中已經(jīng)引起越來越多的關(guān)注，究其原因，主要是灌漿料較傳統(tǒng)加固材料(如環(huán)氧樹脂、普通混凝土等)具有更優(yōu)良的性能。灌漿料具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高流態(tài)與鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度高、耐久、耐高溫、耐疲勞等特性，這些性能使灌漿料克服了傳統(tǒng)材料在環(huán)保、施工、防火、耐久等方面的問題，成為一種非常優(yōu)良的建筑材料。

3 灌漿料在工程中的應(yīng)用

如前所述，由于灌漿料具有的卓越性能，目前國際上灌漿料的應(yīng)用范圍已經(jīng)從之前的機(jī)械設(shè)備安裝發(fā)展到現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)。我國也不例外，總結(jié)工程實例，比較典型的工程應(yīng)用有:植筋、增大截面加固、新建結(jié)構(gòu)。

1)植筋。在結(jié)構(gòu)加固工程中常常遇到鋼筋要求植筋的問題，如建筑物改變使用功能，增加梁、柱、墻時;構(gòu)件加大截面補(bǔ)筋時;舊房改造加固墻體時等等。過去一般多用環(huán)氧樹脂膠進(jìn)行施工，施工后的各項性能雖能滿足設(shè)計要求，但較灌漿料還是存在許多明顯的不足(見表1)。主要有:a.基層處理要求較高;b.施工及使用溫度范圍較窄;c.對環(huán)境有污染。此外，環(huán)氧樹脂植筋在施工后焊接和價格方面與灌漿料也有很大差距。

表1 灌漿料與環(huán)氧樹脂植筋對比

2)增大截面加固。加固工程中增大截面加固是一種常用的方法，過去使用混凝土雖然能完成加固任務(wù)，但是由于混凝土強(qiáng)度增長比較慢，施工工期比較長，已經(jīng)越來越不能滿足人們的要求。實際工程要求在幾天之內(nèi)完成施工，不能對日常運營產(chǎn)生影響，鑒于此，灌漿料是一種非常理想的材料。根據(jù)文獻(xiàn)［1］對灌漿料的強(qiáng)度要求，灌漿料1 d的強(qiáng)度最小為22 MPa，3 d強(qiáng)度超過40 MPa，完全可以滿足一般工程要求。此外，針對地鐵、飛機(jī)跑道等特殊搶修工程，研究人員［2，3］還研制成功了搶修料，搶修料是在普通灌漿料的基礎(chǔ)上，通過改變水泥品種和添加早強(qiáng)劑制成的，其具有1 h抗壓強(qiáng)度超過30 MPa的超早強(qiáng)特性，同時流動度和微膨脹性能與普通灌漿料相同。

3)新建結(jié)構(gòu)。目前，由于灌漿料的相關(guān)研究還遠(yuǎn)滯后于實際工程，因此，灌漿料在新建結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用極少。盡管如此，已有一些成功的應(yīng)用實例。趙群等［4］在進(jìn)行某體育館的拱架基礎(chǔ)及支座的澆筑時，發(fā)現(xiàn)構(gòu)件配筋異常密集，如采用普通泵送混凝土或自密實混凝土，骨料粒徑太大容易產(chǎn)生空洞，不能滿足施工要求。鑒于此，經(jīng)多方考量，決定采用灌漿料進(jìn)行澆筑，后經(jīng)實踐證明效果非常理想。陳明留等［5］在型鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)施工中也遇到了類似問題，由于結(jié)構(gòu)中型鋼柱和型鋼梁及鋼筋混凝土柱梁鋼筋相互穿插布置，加之梁柱型鋼截面較大，導(dǎo)致鋼筋與鋼筋之間、型鋼梁柱與鋼筋之間空隙均較小，梁柱節(jié)點密集復(fù)雜，采取常規(guī)混凝土澆筑極為困難，施工質(zhì)量難以保證。經(jīng)過方案比選，最后采用灌漿料與混凝土相結(jié)合的澆筑方法，很好地解決了上述困難。除此以外，李延和等［6］針對高層框架結(jié)構(gòu)中節(jié)點混凝土的極差問題及澆筑問題，提出用灌漿料澆筑框架節(jié)點區(qū)，經(jīng)試驗證明，得到利用灌漿料澆筑框架節(jié)點是可行的，其性能優(yōu)于混凝土節(jié)點。

4 結(jié)語

灌漿料是一種非常優(yōu)良的建筑材料，其具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高流態(tài)、耐久、耐高溫等特性，因此，具有巨大的應(yīng)用潛力。但是，目前由于灌漿料相關(guān)研究不夠深入，將灌漿料大規(guī)模的應(yīng)用于工程實踐還不太現(xiàn)實。盡管如此，灌漿料已在一些特殊施工中成功應(yīng)用，如加固工程中的鋼筋植筋、構(gòu)件擴(kuò)大截面以及個別新建工程中鋼筋密集區(qū)的澆筑等。實踐證明，灌漿料在這些方面都較傳統(tǒng)材料具有獨特的優(yōu)勢。

［1］ GB/T 50448-2008，水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ 仲朝明，孫躍生，仲曉林.CGM搶修料的研究及應(yīng)用［J］.混凝土，2004(11):67-68.

［3］ 陳 磊，彭 先，楊 芝.超早強(qiáng)工程搶修灌漿料的研究與應(yīng)用［J］.混凝土外加劑及其應(yīng)用技術(shù)，2004(9):37-38.

［4］ 趙 群，仲曉林，仲朝明.CGM灌漿料在北京理工大學(xué)體育館工程中的應(yīng)用［J］.混凝土，2004(9):66-67.

［5］ 陳明留，陳 飛.大跨密筋鋼骨梁灌漿料與混凝土澆筑結(jié)合施工技術(shù)［J］.施工技術(shù)，2005，34(7):68-69.

［6］ 李延和，吳 元，杜吉坤.灌漿料夾心節(jié)點試驗研究［A］.第十七屆全國現(xiàn)代結(jié)構(gòu)工程技術(shù)交流會［C］.安陽:知識產(chǎn)權(quán) 出版社，2010:220-225.