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水泥基灌浆材料是一种由水泥、集料(或不含集料)、外加剂和矿物掺合料等原材料,经工厂化生产的具有合理级分的干混料。加水拌合均匀后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能。经过多年的快速发展,水泥基灌浆材料已发展到用于地脚螺栓锚固、设备基础的二次灌浆、混凝土结构改造和加固、后张预应力混凝上结构孔道灌浆、客运专线桥梁盆式橡胶支座灌浆、钢筋套筒灌浆连接等新的领域,具有广阔的应用前景。
本文采用高标号硅酸盐水泥作为胶凝材料,采用超细矿物掺合料及高效减水剂解决现有灌浆料流动度低的问题,采用塑性膨胀剂补偿灌浆料塑性阶段的收缩,采用CSA膨胀剂弥补浆体硬化后产生的收缩;采用甲基纤维素醚提高灌浆料的保水性,采用葡萄糖酸钠调节浆体的凝结时间,并减少灌浆料流动度的经时损失,采用消泡剂消除浆体搅拌过程中产生的气泡。最后通过综合分析试验结果,确定出灌浆料的最优配合比:硅酸盐水泥62%,石灰石粉30%,聚羧酸减水剂0.8%,甲基纤维素醚0.01%,葡萄糖酸钠0.04%,塑性膨胀剂0.3%,CSA膨胀剂8%,消泡剂0.4%;并对其各项性能指标进行测试,测试结果均能满足《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011标准的要求。
在参考国内外相关技术标准的基础上,选择合适的耐久性能评价指标,对灌浆料抗冻性能、抗氯离子渗透性能、对钢筋的锈蚀作用等耐久性能进行研究。研究结果表明:石灰石粉的掺入劣化了灌浆料的抗冻性能;当石灰石粉掺量在30%以内时,在一定程度上可以提高灌浆料的抗氯离子渗透性能;石灰石粉的掺入可以起到对灌浆料中钢筋的保护作用。
研究了环境温度、风速、搅拌方式等外界因素对灌浆料性能的影响,为灌浆料的现场施工提供参考。研究结果表明:环境温度、风速对灌浆料的流动度经时损失影响较大;快速搅拌可以大幅度提高浆体的流动度。
采用无电极电阻率测定仪、X射线衍射仪、扫描电镜对灌浆料的水化过程和水化产物进行研究。结果表明:石灰石粉改变水泥水化历程,促进了水泥的早期水化;石灰石粉能和水泥中的铝相生成单碳水化铝酸钙(C3A· CaCO3·11H2O)。此外,X射线CT测试结果表明该灌浆料具有良好的稳定性。