水泥基高強灌漿材料配比改進方案探討

張海彬，王洪剛，李勇，梁新燕

（勝利油田營海實業集團有限公司，山東 東營 257087）

水泥基高強灌漿材料配比改進方案探討

張海彬，王洪剛，李勇，梁新燕

（勝利油田營海實業集團有限公司，山東 東營 257087）

本文探討了水泥基高強灌漿材料在企業實際生產過程中存在的問題，結合企業原材料情況，有效地對其配比方案進行了改進，針對傳統配比生產的灌漿材料與改進配比生產的灌漿材料兩者之間在各項性能上存在的差異進行討論，來證實配比改進的效果和意義；同時用實際施工成果證實了改進效果。

水泥基灌漿料；配比改進；施工驗證

0 引言

近年來建筑建材產業不斷發展，在許多特殊施工部位使用“高強無收縮自流平灌漿材料”已成為一種趨勢，其中高強灌漿料生產原材的選定往往會成為難點和關鍵點。勝利油田營海實業集團借助自身產業一條龍的優勢，采用目前便易的材料，打破傳統配比方案，在進行系統分析論證的基礎上，通過大量試驗研究和驗證，最終確定了適合自身生產的水泥基灌漿料產品，提升了灌漿料產品品質，同時又降低了其生產成本，實現了節能降耗、綜合利用的目標。

1 試驗目的

高強無收縮自流平灌漿材料主要用于基礎二次灌漿、接縫修補、精密設備、大型設備基礎安裝等要求材料具有高流動性、早強、高強、無收縮的工程。其特點決定其在開發調整時必須依據以下幾點：

（1）低水灰比，高流動性。

（2）含骨料，保證強度，減少收縮。

（3）為防止收縮，加入膨脹劑。

（4）加入其他成分保證早期強度與最終強度。

（5）兼顧原材料的成本及可實現性。

本次試驗在以上前四點不變的情況下研究在保證流動度、施工性能等的條件下，通過使用不同比例普通硅酸鹽水泥、干粉機制砂與使用傳統高鋁水泥、石英砂進行對比，尋找其流動度、強度、凝結時間變化規律，尋找降低成本的可行性。

2 原材料

試驗所用原材料性能指標見表 1。

表 1 原材料性能指標

3 試驗方法

（1）流動度測試：參照 GB 50119—2013《混凝土外加劑應用技術規范》附錄 A 進行，水灰比 0.14。

（2）凝結時間測試：按 GB/T50080—2002《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》中灌入阻力法測定，其中取消振動。

（3）強度測試：按 GB/T 17671—1999《水泥膠砂強度檢驗方法》，其中取消振動。

4 試驗過程

4.1 試驗配比的確定

這次試驗以最常見的 Ⅲ 類水泥基灌漿材料為例，企業傳統配比選擇方案，見表 2。

表 2 企業傳統試驗配合比方案

對傳統選擇配比全面進行檢驗；通常高強灌漿材料在生產過程中，根據原材料變化情況，為了保證早期、后期強度的穩定合格，會采取添加不同比例的高鋁水泥及其它材料進行調節，基本調節檢驗數據見表 3。

表 3 傳統配制的高強灌漿料性能表

對傳統配比的分析；在實際操作過程中，配比的調節影響灌漿料強度的同時，往往還會有副作用產生，綜合配比調整經驗如下：

（1）傳統配比中的硅灰的加入會大大提高灌漿材料的強度，但對材料的流動度有一定的影響，而且使用成本較高。

（2）高鋁水泥的加入加快材料的初凝、終凝時間，對于流動度的保持存在明顯弊端。

（3）高鋁水泥的加入當比例小于等于 10% 時，對材料早期強度影響較大，最終強度影響整體趨于減緩。

綜合考慮流動度、凝結時間和早期、后期強度這幾種因素，可以將第二種傳統配比作為常溫早強型灌漿材料標準方案進行配比改進對比試驗。

4.2 配比改進方案的確定

改進配比的主要方向是依托企業自身實際，盡量使用能夠自給的原材料進行生產，主要是對水泥、粉料及石英砂與干粉機制砂的使用調整，但是灌漿材料的各項性能必須滿足國標，并且要等同或優于傳統配比。方案確定詳細原則為：（1）考慮高鋁水泥的棄用，要保持或者適度增加普通水泥的用量；（2）要體現出粉煤灰由有到無的材料性能變化，能夠確定出具體使用量；（3）干粉機制砂的應用比例和效果要能夠驗證出來，最終指導生產。改進試驗配比見表 4。

表 4 改進配合比方案

全面檢驗，檢驗數據見表 5。

4.3 試驗結果的分析

（1）通過配比 1～4 可以看出，在保證其他配比基本穩定的情況下，使用 5% 以內的優質粉煤灰替代普通水泥，彌補去掉高鋁水泥粉料的不足，在狀態得到有效調整的情況下，強度略有損失，灌漿料的性能也能夠滿足國標的要求，較之以前使用高鋁水泥時強度略有降低。

（2）通過配比 5～8 我們可以看出，機制砂與石英砂的替代使用，基本對灌漿料的質量沒有影響，而且在強度上還有明顯的上升趨勢，完全彌補了使用粉煤灰對強度造成的影響。

表 5 改進后的高強灌漿料性能

5 試驗結論

（1）此次試驗只是針對高強灌漿料中水泥、粉料及機制砂的替代，在其它原材料上不排除改進的可能性。

（2）試驗證明，基于自身現有原材料，通過大量試驗可以實現部分原材料的重新選擇，從而達到保證質量，降低成本的目的。

（3）高強灌漿料的生產可以停用高鋁、硫鋁酸鹽等早強水泥，完全使用普通高強度等級水泥進行生產，在狀態上可以通過粉煤灰進行調整，在強度上可以使用干粉機制砂進行彌補，在配料成本上與市場同類產品比較，可以降低 10% 以上。

6 施工驗證

（1）高強灌漿料的施工是其難點，但也是驗證其質量的最好手段。我公司在實現創新配方生產自流平高強灌漿材料以來，多次通過施工實際對材料的性能進行了驗證，其中包括地腳螺栓的錨固，二次灌漿，混凝土結構加固，孔洞灌漿等等；具體施工驗證見圖 1。

圖 1 施工效果圖

（2）高強灌漿料施工驗證小結；高強灌漿料配比優化后，在一系列的施工驗證中，材料都能夠滿足各項施工要求，各項技術指標遠遠高于國家標準，大多數 28 天強度實體檢測都超過了 100MPa；真正做到了材料的低水灰比、高流動度、高早強、高后強的要求。在施工驗證中，還要注意結合施工部位及施工環境的不同進行適度的配比變動，比如灌縫材料要注意骨料的選擇及特殊施工工藝的選擇，另外在允許的前提下要盡力控制低的水灰比，以達到最佳的施工效果。

7 說明

（1）本試驗是基于我公司特殊情況設計開展的，存在一定的局限性。

（2）由于試驗條件限制，時間倉促，本次實驗的樣品數目不是很大，有誤差在所難免。上面所說的樣品有待于做進一步實驗研究。

[1] GB/T 50448—2008．水泥基灌漿材料應用技術規范[S]．

[2] 楊雙舟．高強灌漿料對混凝土結構的加固修補技術及施工注意事項[J]．河南建材，2011(6): 6-9．

［通訊地址］山東省東營市東營區西四路 958#（257087）

Discussion on cement high strength grouting material ratio improvement scheme

Zhang Haibin, Wang Honggang, Li Yong, Liang Xinyan

(Shengli Oilf i eld Yinghai Industrial Group Co., Ltd., Shandong Dongying 257000)

The cement high strength grouting material production process in the enterprise was discussed in this paper. According to their own raw materials, the scheme was effectively improved. It was mainly aimed at the differences between traditional proportion of grouting material production and improvement of grouting material ratio between the production of the performance are discussed, to conf i rm effect and signif i cance of ratio improved; at the same time with the actual construction condition is improved effect description.

grouting; improvement; construction verif i cation

張海彬（1977—），男，中心實驗室副主任。