養護溫度對低溫灌漿料強度發展的影響

李曉明，蘇忠純，陳韜

（中交天津港灣工程研究院有限公司，天津 300222）

目前，灌漿料已廣泛應用于橋梁支座、機械設備安裝、港口碼頭軌道安裝的灌漿以及混凝土結構的加固補強等。東北地區冬季氣溫低，冬期施工時間可達5個月之久，而灌漿料漿體溫度低于5℃時，水泥的水化反應緩慢，而應用在-15℃外界環境中采用水泥基灌漿料對港口工程混凝土結構進行修補加固時，如發生水泥硬化之前水已凍結成冰，將直接影響灌漿料中膠凝材料的水化進程，強度發展也不能正常進行。GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應用技術規范》[1]中規定了冬期施工時應注意三點：①灌漿前采取措施預熱基礎表面，使其溫度保持在10℃以上，并清除積水；②采用不超過65℃的溫水拌合水泥基灌漿材料，漿體的入模溫度在10℃以上；③受凍前，水泥基灌漿材料的抗壓強度不得低于5 MPa。

混凝土結構修補和加固的基本步驟為：清理混凝土表面→支設模板→灌漿→養護→拆模。但是在實際工作中發現，嚴格按照GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應用技術規范》[1]規定的三點進行施工，灌漿料的硬化速度和后期強度發展仍存在問題。規范中規定的前兩點與常溫型灌漿料使用條件相似，那么是否養護和拆模的時間沒控制好，導致灌漿料的早期抗壓強度不足，水化不完全，后期強度不能正常發展呢？以下對不同養護溫度下低溫灌漿料強度發展的影響因素進行了試驗研究。

1 試驗方案

1）在常溫型灌漿料配方的基礎上，適當提高快硬硫鋁酸鹽類膠凝材料的比例，同時調整減水劑、促凝劑、緩凝劑的用量，配制成低溫灌漿料，經過篩選后，選擇其中一種采用合理的水膠比攪拌后進行負溫試驗。

2）參考GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應用技術規范》[1]規定，-15℃時應用于混凝土結構修補加固的灌漿料主要性能指標見表1。

表1 -15℃修補加固用灌漿料主要性能指標Table 1 The main performance index of the grouting material for repair and strengthen at-15℃

3）試驗方法。

采用4種養護方式對低溫灌漿料進行試驗檢測。具體試驗方案見表2。試驗方法按GB/T 50488—2008《水泥基灌漿材料應用技術規范》[1]規定方法進行。

表2 低溫灌漿料養護方法Table 2 Curing method of grouting material at low temperature

2 試驗檢測結果及分析

2.1 試驗結果

-15℃環境下低溫灌漿料試驗結果見表3。

表3 低溫灌漿料-15℃物理性能試驗結果Table 3 Physical property test resultsof the grouting material at-15℃

2.2 試驗結果分析

1）泌水率。泌水會引起某些不良的后果，如會引起麻面、塑性開裂、表層強度降低等問題，選擇合適配比使灌漿料不泌水。通過試驗驗證，本次試驗無泌水現象。

2）流動度。流動度及30 min后灌漿料的流動度是保證灌漿料順利施工的關鍵。經試驗驗證初始流動度及30 min后流動度均符合標準規定要求。

3）1 d抗壓強度。灌漿料在標準養護條件下和負溫環境下，1 d抗壓強度均滿足標準要求。

4）低溫灌漿料強度發展規律：

①負溫條件下低溫灌漿料強度隨齡期發展規律，強度發展狀況見圖1。在標準養護條件下，強度正常發展；在持續-15℃環境下2 h抗壓強度可達到40 MPa以上，當其繼續受凍，強度仍能持續增長，未發生強度倒縮現象，但增長趨勢變緩，不能滿足28 d抗壓強度達到48 MPa的要求。

圖1 負溫下低溫灌漿料強度發展規律Fig.1 Strength development law of the grouting material at minus temperature

②-15℃轉標準養護，強度發展規律如圖2。持續-15℃2 h、1 d、7 d轉標準養護后，強度正常持續增長，28 d抗壓強度達60 MPa以上，負溫7 d以內齡期對后期強度影響不大。說明灌漿料膠凝材料未水化完全前受凍一定時間再解凍，水化過程仍可繼續進行，不影響強度的正常發展。

圖2 -15℃負溫轉標養強度發展趨勢Fig.2 Development trend of the strength from-15℃to the standard curing temperature

③標準養護后轉-15℃負溫環境，強度發展規律如圖3。標準養護期強度增長很快，當標準養護時間為2 h時，強度已達43.5 MPa，然后將其采用低溫養護，至1 d時強度幾乎未有增長，后期強度增長也相當緩慢，不能滿足規范要求；但當標準養護時間達1 d后轉負溫，28 d齡期時抗壓強度可大于48 MPa，56 d齡期時抗壓強度可大于54 MPa。標準養護轉負溫養護，后期強度持續增長，未出現強度倒縮現象。

圖3 標養轉負溫強度發展趨勢Fig.3 Development trend of thestrength from thestandard curing temperature to minustemperature

5）鋼筋銹蝕。由于負溫施工所用灌漿料的配方是在常溫施工灌漿料的基礎上適當提高快硬硫鋁酸鹽類膠凝材料的比例，同時調整減水劑、促凝劑、緩凝劑的用量。不同種類的外加劑可能會引入一定量的氯離子。正常情況下，即沒有氯離子或其他腐蝕性介質情況下，鋼筋在混凝土的潮濕、堿性環境中處于鈍化狀態，在CL-未達到一定濃度時，鋼筋能夠保持鈍化狀態，但當CL-達到一定濃度時，即會引發氧化鐵層的分解，然后使鐵分離，導致銹蝕破壞[2]，最終導致整體實體構件的壽命降低。由此可見氯離子的影響不容忽視，一定要保證灌漿料對鋼筋無銹蝕后才可使用。采用GB 8076—1997《混凝土外加劑》[3]中鋼筋銹蝕測定方法進行鋼筋銹蝕試驗。試驗結果如圖4。

圖4 鋼筋銹蝕試驗Fig.4 Corrosion test of steel bar

由鋼筋銹蝕圖看出鋼筋陽極化電位隨著時間的延長而增長，為鈍化曲線，表明陽極鋼筋表面鈍化膜完好無損，灌漿料對鋼筋無害。

3 結語

1）低溫灌漿料各項性能均滿足《水泥基灌漿材料應用技術規范》標準規范規定要求。

2）低溫灌漿料進入負溫環境7 d以內轉入標準養護環境，強度增長仍可滿足規范要求。

3）低溫灌漿料需至少標準養護1 d后轉入負溫養護環境，后期強度才可滿足規范要求。

4）正溫養護齡期對灌漿材料的強度有著決定性的影響。當環境溫度在-15℃時，應采取有效的保溫防寒措施使低溫灌漿料在正溫下養護1 d，才能保證灌漿材料中膠凝材料的水化完全，實現強度的正常發展。

5）不能僅僅憑借“受凍前強度不低于5 MPa”的要求決定灌漿料的養護時間和拆模時間。養護時間過長，浪費資源，成本增加；養護時間不夠，又會直接影響修補加固工程的質量。因此建議在使用各種低溫灌漿料之前，應根據所使用負溫條件進行正溫轉負溫養護試驗，以確定合理的正溫養護齡期，保證灌漿料的正確使用，施工程序的合理順暢，為工程質量提供保障。

[1]GB/T 50488—2008，水泥基灌漿材料應用技術規范[S].GB/T 50488—2008，Code for application technique of cementationsgrout[S].

[2]趙筠.鋼筋混凝土結構的工作壽命設計——針對氯鹽污染環境[J].混凝土，2004（1）：3-15.ZHAO Jun.Service life design of reinforced concrete structures exposed tochlorideenvironment[J].Concrete，2004（1）：3-15.

[3]GB 8076—1997，混凝土外加劑[S].GB 8076—1997，Concreteadmixture[S].