高流態(tài)有砂型壓漿料的性能研究

徐浩杰

摘 要：壓漿料滿足公路、鐵路工程以及路面修補(bǔ)工程的施工要求，具有十分重要的意義，為了系統(tǒng)研究有砂型壓漿料的各項(xiàng)性能要求，充分發(fā)揮有砂型壓漿料的優(yōu)勢(shì)，考察了以普通硅酸鹽水泥為主的膠凝體系中，調(diào)整膠砂比、水膠比以及摻加硫鋁酸鹽水泥來探究對(duì)壓漿料的性能影響，在此基礎(chǔ)上通過調(diào)整兩種不同級(jí)配的砂子成功配置出具有大流態(tài)，高強(qiáng)度的有砂型壓漿料，結(jié)果表明：隨著膠砂比的不斷變大，壓漿料的流秒呈現(xiàn)先變快后邊慢的趨勢(shì)，當(dāng)膠砂比為2.33、水膠比為0.3時(shí)，壓漿料的流變性能最佳。

關(guān)鍵詞：壓漿料；高流態(tài)；硫鋁酸鹽水泥

0 引言

研究道路用壓漿材料擁有良好的發(fā)展前景，因灌漿法通過液壓以及電化學(xué)壓力原理，通過壓漿管高壓注入路面孔洞，這就要求壓漿材料有優(yōu)良的流動(dòng)性能、良好的砂子級(jí)配、較早的早期強(qiáng)度以及一定的微膨脹作用。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)用主要原料

膠凝材料：PO 52.5普通硅酸鹽水泥-山東寶山生態(tài)建材集團(tuán)；硫鋁酸鹽水泥-中國(guó)聯(lián)合水泥集團(tuán)有限公司；礦粉：濟(jì)南鑫森化工有限公司 粉煤灰：一級(jí)粉煤灰，市售；微珠：淄博川峰建筑節(jié)能材料廠；骨料：40-70目烘干砂：70-120目烘干砂；外加劑：聚羧酸粉減水劑（減水率為35%，固含量為98%）；粉體消泡劑。

1.2試驗(yàn)與測(cè)試方法

試驗(yàn)以普通硅酸鹽為基本的膠凝材料，通過探究性試驗(yàn)初步確定無砂型壓漿料的膠凝材料基本配比如下：普通硅酸鹽水泥60%+礦渣粉10%+粉煤灰30%，水膠比為0.28，砂子級(jí)配比例如下：40-70目數(shù)烘干砂10%+70-120目數(shù)烘干砂90%，聚羧酸減水劑占膠凝材料的0.1%，HD-1塑性膨脹劑占膠凝材料的0.05%，通過調(diào)整膠砂比、水膠比兩個(gè)指標(biāo)，選用初始流秒，30min流秒，1d抗壓強(qiáng)度，3d抗壓強(qiáng)度，28d抗壓強(qiáng)度為主要指標(biāo)來探究膠凝體系。試驗(yàn)各項(xiàng)性能測(cè)試應(yīng)參照《水泥基灌漿料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》GB/T50448-2015標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠砂比對(duì)壓漿料性能影響

膠砂比（C/S）指的是膠凝材料與砂子的比值，不同的膠砂比，會(huì)對(duì)壓漿料的性能有不同的影響，膠砂比過大，漿體因膠凝材料過多，砂子與水泥漿體的剪切應(yīng)力過大，出現(xiàn)漿體粘性過大，漿體的孔隙率小，造成漿體流動(dòng)性不佳，不利于施工[1]，同時(shí)水泥漿體過多，也造成經(jīng)濟(jì)上的損失。膠凝材料過少，漿體總比表面積增大，水泥漿體未能完全包裹住砂子，砂與水泥漿體的剪切應(yīng)力變小[2]，砂子在其重力作用下會(huì)出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，從而導(dǎo)致整個(gè)漿體隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)離析泌水現(xiàn)象，因此合理的膠砂比不僅能夠滿足壓漿料的流動(dòng)性能同時(shí)能夠良好的填充砂子之間的空隙，使?jié){體能夠保持持久的穩(wěn)定性，本文通過對(duì)不同膠砂比進(jìn)行試驗(yàn)，以初始流秒，30min流秒，1d抗壓強(qiáng)度，3d抗壓強(qiáng)度，28d抗壓強(qiáng)度為主要指標(biāo)，對(duì)壓漿料的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。

隨著膠砂比不斷變大，1d、3d、28d抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)，當(dāng)膠砂比為0.5-2.5時(shí)，壓漿料1d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)67%，3d抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)16%，膠砂比為2.5時(shí)，1d抗壓強(qiáng)度達(dá)到19.31MPa，抗折強(qiáng)度則隨著膠砂比的不斷變大，出現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，當(dāng)膠砂比為2.33時(shí)抗折強(qiáng)度最佳，由此可知當(dāng)膠砂比存在一個(gè)最佳的范圍，當(dāng)膠砂比為2.33左右時(shí)，抗折強(qiáng)度最佳。

2.2水膠比對(duì)壓漿料性能影響

水膠比同膠砂比同樣影響著壓漿料的漿體的流動(dòng)度、稠度以及后期的強(qiáng)度發(fā)展，F(xiàn)atih Celik研究了水膠比對(duì)漿體的影響，水膠比低，水泥體少，漿體與骨料的體積比過小，水泥漿體整體的屈服剪切應(yīng)力過大[3]，從而使?jié){體整體過于粘稠，不具有良好的流動(dòng)性，當(dāng)水膠比過大時(shí)，漿體的屈服剪切應(yīng)力過小，在砂子的自身重力作用下，容易出現(xiàn)漿體的離析泌水現(xiàn)象，另當(dāng)水膠比過大，漿體中自由水過多，水泥水化后期，水泥結(jié)構(gòu)體因水化失水，導(dǎo)致漿體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量的微細(xì)孔洞，形成各種物質(zhì)侵入的孔道，導(dǎo)致壓漿料的耐久性收到嚴(yán)重影響，為了探究水膠比對(duì)壓漿料性能的影響，本文以膠砂比為2.33為基準(zhǔn)，通過選取不同的水膠比，以初始流秒，30min流秒，凝結(jié)時(shí)間，1d、3d、28d抗壓強(qiáng)度為主要指標(biāo)來探究水膠比對(duì)壓漿料的性能影響。

隨著水膠比的不斷增大，1d、3d、28d抗壓強(qiáng)度呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，凝結(jié)時(shí)間也逐漸延長(zhǎng)，當(dāng)水膠比在0.27-0.3范圍時(shí)，1d、3d、28d抗壓強(qiáng)度分別降低29.27%、14.63%、12.37%，由此可知相比膠砂比，水膠比對(duì)壓漿料的強(qiáng)度影響更大，對(duì)凝結(jié)時(shí)間也有顯著的影響，可能是因?yàn)殡S著水膠比變大，漿體中自由水充斥著整個(gè)漿體，使?jié){體中參與水化的Ca2+、SO42+濃度降低，從而延緩了水泥礦物的水化進(jìn)程，而隨著水泥不斷水化，自由水被消耗從而留下大量的微小孔洞，有些孔洞形成連續(xù)性細(xì)小的裂縫，對(duì)漿體結(jié)構(gòu)的后期強(qiáng)度發(fā)展產(chǎn)生不利影響。

2.3 砂子級(jí)配對(duì)壓漿料性能

砂子的級(jí)配選擇對(duì)壓漿料的流動(dòng)性以及壓漿料的漿體狀態(tài)起到至關(guān)重要的作用，由上述實(shí)驗(yàn)可知，膠砂比為出膠凝材料與砂子的比例，影響對(duì)壓漿料的各項(xiàng)性能指標(biāo)，因此，在上述膠砂比試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，擬通過確定壓漿料的膠砂比為0.23，水膠比為0.3，為了更加得到更加準(zhǔn)確地試驗(yàn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)加入防沉降粉（占膠凝材料的0.2%）有效地防止壓漿料泌水、離析，通過目數(shù)為40-70、70-120兩種砂子進(jìn)行復(fù)摻，以初始流秒、30min流秒、1d、3d、7d、28d抗壓強(qiáng)度、1d、3d、7d、28d抗折強(qiáng)度為主要指標(biāo)，系統(tǒng)探究砂子級(jí)配對(duì)壓漿料的性能影響。

隨著40-70目砂子摻量的不斷提高，1d、3d、7d抗壓強(qiáng)度有比較明顯的先增長(zhǎng)后下降的趨勢(shì)，對(duì)28d抗壓強(qiáng)度基本無影響，由此可知，砂子級(jí)配主要影響壓漿料的早期強(qiáng)度，隨著壓漿料不斷水化，結(jié)構(gòu)體內(nèi)水分子不斷參與水化，砂子級(jí)配對(duì)壓漿料強(qiáng)度影響程度越來越小，當(dāng)40-70目數(shù)砂子摻量由30%-50%時(shí)，1d抗壓強(qiáng)度損失23%左右，3d抗壓強(qiáng)度損失13%左右，可能是因?yàn)闈{體隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng)出現(xiàn)泌水現(xiàn)象，漿體出現(xiàn)分層現(xiàn)象，導(dǎo)致漿體早期強(qiáng)度損失過大。

隨著40-70目砂子摻量的不斷提高，壓漿料的抗折強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度趨勢(shì)基本一致，當(dāng)40-70目砂子摻量為30%時(shí)，1d抗折強(qiáng)度為5.01MPa，3d抗折強(qiáng)度為8.21MPa，初始流秒為34.24s，漿體狀態(tài)優(yōu)良，為最佳的摻量，由此可知，對(duì)不同目數(shù)的砂子進(jìn)行合理的級(jí)配，使膠凝材料能夠合理的包裹住砂子，不僅能夠增加漿體的流動(dòng)性，漿體結(jié)構(gòu)也因有較小的孔隙率從而有利于促進(jìn)膠凝材料進(jìn)一步發(fā)生水化反應(yīng)，從而宏觀表現(xiàn)出不同程度的強(qiáng)度增長(zhǎng)現(xiàn)象。

3結(jié)論

隨著水膠比的不斷增大，壓漿料初始流秒與30min流秒均有變快的趨勢(shì)，隨著水膠比的不斷增大，壓漿料流秒損失變小，相比膠砂比，水膠比對(duì)壓漿料的強(qiáng)度影響更大，對(duì)凝結(jié)時(shí)間也有顯著的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 宋小婧，李北星， 陳夢(mèng)義. 預(yù)應(yīng)力孔道壓漿料的性能影響因素研究[J]. 混凝土， 2014， （9）： 138-141.

[2] 朱清華， 費(fèi)偉全， 謝松. 低負(fù)溫型管道壓漿料工藝性能研究[J]. 混凝土與水泥制品， 2017，（4）： 88-90.

[3] 王甲春， 黃國(guó)新， 鐘哲倫， 等. 預(yù)應(yīng)力混凝土壓漿料流變性能測(cè)試[J]. 硅酸鹽通報(bào)， 2017， 36（10）： 3527-3530.