一種環(huán)保高效型壓漿劑的試驗研究

馮月娥

【摘 要】根據(jù)最新頒布的JTG/T F50-2011《公路橋梁施工技術規(guī)范》要求，以瓦斯灰、超微細鈣粉塵、高效減水劑、UEA膨脹劑、低粘度纖維素、流變穩(wěn)定劑等為原材料，配制了一種環(huán)保高效型壓漿劑。國內的壓漿技術水平隨著大幅度提高，以便能更好的保護預應力鋼筋不外露而遭銹蝕，保證預應力混凝土結構安全；使預應力鋼筋混凝土有良好的粘結，保證它們之間預應力的有效傳遞，使預應力鋼筋與混凝土共同作用；消除預應力混凝土結構在反復荷載作用下應力變化對錨具造成的疲勞破壞，延長錨具的使用壽命，提高結構的可靠性。

【關鍵詞】環(huán)保高效壓漿劑 配制 性能

1背景技術

在國內，早期預應力孔道壓漿所使用的傳統(tǒng)壓漿料一般為純水泥漿，施工時，采用水泥、水、減水劑、膨脹劑等進行現(xiàn)場配制。現(xiàn)場配制的壓漿料必須滿足：水灰比為0.40～0.45，摻入適量減水劑，可以把水灰比最低減小到0.35；壓漿料最大泌水率不得超過3%，泌水應在24h內重新被灰漿吸收；壓漿料的粘稠度應控制在14～18s；壓漿料在凝固前具備一定的膨脹作用；壓漿料試塊的抗壓強度不低于50Mp。現(xiàn)場采用水泥、各種外加劑和水配制壓漿料，通常存在各種外加劑兼容性不良、水泥與減水劑適應性差等問題，造成孔道壓漿存在以下嚴重問題：（1）漿體質量穩(wěn)定性差、流動性差、流動度損失快，體積穩(wěn)定性不良；（2）新拌漿體泌水大，易離析分層、漿體中微沫多，流動性不好，凝結時間不適中，漿體壓漿時往往不順暢，易堵管，施工速度慢，孔道也很難成飽滿狀態(tài)等；（3）硬化后漿體不密實，氣泡、針隙類空隙多，與預應力筋粘結不實，漿體中甚至有斷紋，孔道不飽滿，高點處漿體起粉等。上述問題不僅影響施工，而且直接關乎橋梁結構的耐久性及安全使用。于2011年8月1日國內JTG/T F50-2011《公路橋梁施工技術規(guī)范》的實施對壓漿漿體性能各方面指標要求都有很大的提高，現(xiàn)場預拌根本就不能再符合要求，最終被淘汰。目前市場上的壓漿劑大部分制備工藝復雜、摻加量高、成本高，同時大部分產(chǎn)品性能存在一定的缺陷。而黨的十八屆三中全會進一步強調節(jié)能節(jié)排、保護環(huán)境、資源再利用政策，為了響應國家號召有效合理開發(fā)利用周邊工業(yè)廢料單位成立相應研發(fā)組特研發(fā)此產(chǎn)品。

2 試驗及討論

2.1 試驗材料及研究方法

（1）試驗材料。水泥：基準水泥、永登祁連山水泥、冀東海德堡水泥、天水中材水泥，各項性能見表1。（2）研究方法。通過對壓漿劑原料進行復合配制測其各項性能，綜合各項性能不斷調整，最終確定技術經(jīng)濟比較好的壓漿劑，主要進行以下研究工作：1）通過在相同水泥及水膠比條件下，確定壓漿劑摻加量及壓漿液液體各項性能；2）通過在不同水泥及相同水膠比條件下，確定壓漿劑摻加量及壓漿液液體各項性能；3）通過上述各項試驗，綜合分析性能優(yōu)良成本低廉，原料易得切符合資源綜合利用，節(jié)能減排，保護環(huán)境等方面最終確定配方。

2.2試驗用主要設備和儀器

電子天平：感量0.01g；水泥物理性能試驗涉及到的相關儀器設備；高速凈漿攪拌機：>1000r/min（可調速）；測試壓漿劑各項性能測試按國家現(xiàn)行標準中規(guī)定的方法JTG/T F50-2011《公路橋梁施工技術規(guī)范》涉及到的相關設備及配套儀器設備 。

3 試驗內容及結果分析

3.1配制壓漿劑主要原材性能試驗情況及技術要求

（1）主要原材有：瓦斯灰、超微細鈣粉塵、高效減水劑、UEA膨脹劑、低粘度纖維素、流變穩(wěn)定劑等。（2）原材的技術要求及性能試驗。高效減水劑的減水率≥35%。低粘度纖維素、流變穩(wěn)定組分均為工業(yè)級。瓦斯灰是高爐煉鐵的排泄物。在高爐煉鐵過程中，鐵礦中所含有的雜質，如鉛、鋅等被還原，并在高溫下形成蒸汽，與礦石、焦炭、熔劑等的微細粉塵一起隨高爐煤氣被帶出爐外，再通過爐外的煤氣除塵凈化系統(tǒng)將之捕著除去。采用干式除塵得到的干式細粒粉塵稱為瓦斯灰（高爐灰、輕灰）。其中顆粒粒徑為≤0.076mm的含量要求≥90%以上。超微細鈣粉塵是指高爐冶煉過程中隨著煤氣攜帶出的原料粉塵及高溫區(qū)激烈反應而產(chǎn)生的微粒徑干式除塵而得到的產(chǎn)物。由于其粒徑與微硅粉相近，經(jīng)陳化處理后具有極好的填充和“滾珠潤滑”效應，物理減水效果顯著，減水率高達9%以上。經(jīng)過多次水泥凈漿及膠砂試驗發(fā)現(xiàn)其不僅可小幅提高水泥膠砂強度，還可降低水泥標準稠度，具有減水性。具體情況見表2。

瓦斯灰和某種超微細鈣粉塵均屬于除塵產(chǎn)物，二者化學成分不同，其中瓦斯灰主要成是TFe和C，其次是氧化鋅、二氧化硅、氧化鈣等；某種超微細粉塵的主要成分是氧化鈣、氧化鎂和二氧化硅。他們具有如下共同特點：1）粒徑極其微小，密度小，易飄散于大氣中污染環(huán)境；2）易反應，活性好；3）具有一定的化學毒性。開發(fā)對其的綜合利用不僅可以使寶貴的資源得到充分利用，還可以減輕對環(huán)境的污染。而采用水泥固化易飄浮有毒物質目前不僅在國內還是在國際上均認為是最可靠、最安全、最有效的措施。

3.2復合配制壓漿劑性能

由表3中各物質的干燥粉體（粒度<0.1mm）充分混合即可得相應壓漿劑（表中各物質數(shù)量以質量進行計算）。

首先以基準水泥水膠比相同的情況下對不同復配壓漿劑進行性能試驗，具體情況見表4。從表的結果看，這幾種原材采用不同配合比及摻加量后，所復合得壓漿劑對同一種水泥的適應性有所不同，性能有所差異。但縱觀整體性能、摻加量及成本可看出，壓漿劑Y3最好，Y1次之，Y5不僅性能較其它差一點，摻加量也大，成本也高。

表4 基準水泥水膠比相同的情況下對不同復配壓漿劑進行性能試驗表

將Y3與不同水泥在水膠比相同的情況下進行性能試驗，具體情況見表5。從表中可以看到該壓漿劑跟不同品種、強度等級的水泥相容性好，各項性能均符合且優(yōu)于技術規(guī)范要求。

表5 Y3與不同水泥在水膠比相同的情況下進行性能試驗表

4 結語

（1）利用工業(yè)收塵廢料超微細鈣粉塵、瓦斯灰等符合某種高效減水劑、UEA膨脹劑、低粘度纖維素、流變穩(wěn)定劑可以復合出優(yōu)質壓漿劑。（2）該試驗研究出的壓漿劑具有適應性強，可與多個不同品種的水泥相容。（3）該壓漿劑跟P.O42.5級水泥可配制出高強高性能的C50凈漿。