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摘要：针对修补加固各种工程表面剥落侵蚀所需要的早强性能好，高强度，工作性优越等要求，研究将硫铝酸盐水泥，石英砂，普通硅酸盐水泥，早强剂，外加剂等材料复配制成一种高性能超早强砂浆，该砂浆2小时内抗压强度可达30MPa，3天抗压强度可达100MPa，抗折强度可达15MPa，施工工艺简单易操作，适合多种工程应用。
关键词：超早强；高性能；加固修补；应用
中图分类号：TU5 文献标识码：A
0引言
钢筋混凝土构件在破坏时经常出现构件表面剥落侵蚀，露筋，冻蚀。这些部位的修补需要具有与旧混凝土有较好的粘结强度，较好的施工性能，较高的抗裂性能和力学性能，且对环境无危害，同时要求价格低廉，性价比高等特点。现在常用的修补材料中，普通水泥砂浆与旧混凝土结合强度低，收缩大；高分子聚合物水泥砂浆性能优越，但价格较高，且与混凝土膨胀系数相差较大。
高性能修补砂浆（以下简称M-1）属于无机修补砂浆材料，在满足早期强度要求的同时，也重视浆体的流动性，利于施工操作。本文将对高性能超早强砂浆材料的研制和性能进行探讨。
1 砂浆的配制
1.1水泥
选用山东山水集团硫铝酸盐水泥（SA）及普通硅酸盐水泥（P.O），其性能检测见表1。硫铝酸盐水泥具有早强高强的特点，强度发展快，抗冻、抗渗、耐腐蚀性能优越，适合作为修补材料。
表1 水泥性能指标
1.2石英砂
选用岳阳矿物石英砂有限公司产的石英砂（S），规格为10-20目，20-40目，40-70目，70-120目。
1..3减水剂
选用山东华迪公司的聚羧酸高效减水剂（以下简称PC），减水率30%以上。相容性通过水泥净浆实验测试，与聚羧酸减水剂相容性良好
1.4 复合早强剂LH及其对浆体影响
该复合早强剂为我们自行研制LH三元复合剂，它是由三种组分以不同的比例复合而成。三种组分为锂盐、纤维素醚（HPMC）、缓凝剂。该掺合料可以使得砂浆在前2h强度发展缓慢，保证流动度便于施工。掺合料与在水泥砂浆早期流动度的影响（见图1）。在基本配比中单独使用P.O ，初期砂浆流动度220mm不能达到施工的操作要求；使用P.O+LH时，流动度达到325mm可以满足施工的操作要求，但在早强实验研究时发现不能满足本实验超早强的要求；使用SA时，初始流动度达到260mm，但在1h内流动度下降很快，浆体在很短的时间内已达到终凝状态；当使用SA+LH时，虽然LH中的缓凝成分对该浆体中SA的快硬作用起到缓解，但仍不能满足施工性的要求，且SA的价格较高，单掺SA会提高砂浆的生产成本；最佳的方案是使用P.O+SA+LH按一定的比例互掺，不但流动度满足要求，在2h内流动度损失较小且较为经济。
纤维素醚作为一种保水剂，可以改善砂浆保水性能。但HPMC的掺量影响着浆体的抗折、抗压强度以及浆体流动度。对确定的基本配合比进行纤维素醚掺量的实验（见表2）。
表2HPMC掺量实验表
由表2可以看出，随着纤维素醚掺量的提高，砂浆流动度呈下降趋势。纤维素醚使砂浆强度降低，可能原因：①砂浆的空隙中增加了柔性物质；②纤维素醚包裹水泥颗粒，降低了水泥的水化程度；③纤维素醚包裹小气泡，使得砂浆中的有害空隙增多，降低了砂浆强度。最后纤维素醚最佳掺量定为0.06‰—0.1‰之间较为合适。
图1 LH早强剂对砂浆流动度的影响
1.5 砂浆基本配合比及强度实验
在对实验材料进行优化并通过3因素3水平正交实验（见表3），探究M-1型砂浆的P.O与SA比，胶砂比，水胶比对砂浆强度的影响以确定砂浆基本配合比，正交实验（见表4）。
表3 水平正交实验
为了保证砂浆的流动性和强度达到要求，在前期的实验过程中我们确定了石英砂的级配为10-20目15%，20-40目15%，40-70目10%，70-120目5%（注：15%等为占总重量的百分数）。由表4正交实验结果分析可知，对M-1型砂浆2h强度的影响结果为：C>A>B。胶砂比从1:1到9:11对砂浆强度的影响并不显著。水胶比从0.32到0.30的过程中，可以看出砂浆2h强度明显上升。P.O：SA对砂浆早期强度和后期强度的影响明显，SA可以提供早期强度，但对后期强度的发展不利；P.O为后期强度的发展提供保障，但对早期强度的贡献较少。当P.O与SA的取适当的比例时，可以保证砂浆的强度发展稳定。因此我们选择C1A2B2作为最优配比进行实验，发现在2h强度达到31.8MPa，施工性能良好。
表4 正交实验结果
2 修补砂浆应用措施
在使用M-1型砂浆修补前，需要对所修补部位进行清洗，包括混凝土界面的松散颗粒，锈蚀钢筋表面的锈迹，还应在部位表面湿润。在修补过程中，尽量使M-1型砂浆与旧混凝土界面充分接触。修补完成后，养护也十分重要，在早期发生严重失水，可能导致开裂或表面疏松。在表面喷洒养护液可以提高修补部位的表面强度和早期抗磨强度。
3 结论
（1）采用快硬水泥SA与普通硅酸盐水泥P.O以1:1.5的比例复掺，胶砂比9:10，水胶比0.30的情况下可配制出2h抗压强度30MPa的超早強高性能M-1型修补砂浆。
通过加入自行研制的早强剂，不仅可以保证M-1型砂浆有充足施工时间，而且可以充分发挥其早强强度。
关键词：超早强；高性能；加固修补；应用
中图分类号：TU5 文献标识码：A
0引言
钢筋混凝土构件在破坏时经常出现构件表面剥落侵蚀，露筋，冻蚀。这些部位的修补需要具有与旧混凝土有较好的粘结强度，较好的施工性能，较高的抗裂性能和力学性能，且对环境无危害，同时要求价格低廉，性价比高等特点。现在常用的修补材料中，普通水泥砂浆与旧混凝土结合强度低，收缩大；高分子聚合物水泥砂浆性能优越，但价格较高，且与混凝土膨胀系数相差较大。
高性能修补砂浆（以下简称M-1）属于无机修补砂浆材料，在满足早期强度要求的同时，也重视浆体的流动性，利于施工操作。本文将对高性能超早强砂浆材料的研制和性能进行探讨。
1 砂浆的配制
1.1水泥
选用山东山水集团硫铝酸盐水泥（SA）及普通硅酸盐水泥（P.O），其性能检测见表1。硫铝酸盐水泥具有早强高强的特点，强度发展快，抗冻、抗渗、耐腐蚀性能优越，适合作为修补材料。
表1 水泥性能指标
1.2石英砂
选用岳阳矿物石英砂有限公司产的石英砂（S），规格为10-20目，20-40目，40-70目，70-120目。
1..3减水剂
选用山东华迪公司的聚羧酸高效减水剂（以下简称PC），减水率30%以上。相容性通过水泥净浆实验测试，与聚羧酸减水剂相容性良好
1.4 复合早强剂LH及其对浆体影响
该复合早强剂为我们自行研制LH三元复合剂，它是由三种组分以不同的比例复合而成。三种组分为锂盐、纤维素醚（HPMC）、缓凝剂。该掺合料可以使得砂浆在前2h强度发展缓慢，保证流动度便于施工。掺合料与在水泥砂浆早期流动度的影响（见图1）。在基本配比中单独使用P.O ，初期砂浆流动度220mm不能达到施工的操作要求；使用P.O+LH时，流动度达到325mm可以满足施工的操作要求，但在早强实验研究时发现不能满足本实验超早强的要求；使用SA时，初始流动度达到260mm，但在1h内流动度下降很快，浆体在很短的时间内已达到终凝状态；当使用SA+LH时，虽然LH中的缓凝成分对该浆体中SA的快硬作用起到缓解，但仍不能满足施工性的要求，且SA的价格较高，单掺SA会提高砂浆的生产成本；最佳的方案是使用P.O+SA+LH按一定的比例互掺，不但流动度满足要求，在2h内流动度损失较小且较为经济。
纤维素醚作为一种保水剂，可以改善砂浆保水性能。但HPMC的掺量影响着浆体的抗折、抗压强度以及浆体流动度。对确定的基本配合比进行纤维素醚掺量的实验（见表2）。
表2HPMC掺量实验表
由表2可以看出，随着纤维素醚掺量的提高，砂浆流动度呈下降趋势。纤维素醚使砂浆强度降低，可能原因：①砂浆的空隙中增加了柔性物质；②纤维素醚包裹水泥颗粒，降低了水泥的水化程度；③纤维素醚包裹小气泡，使得砂浆中的有害空隙增多，降低了砂浆强度。最后纤维素醚最佳掺量定为0.06‰—0.1‰之间较为合适。
图1 LH早强剂对砂浆流动度的影响
1.5 砂浆基本配合比及强度实验
在对实验材料进行优化并通过3因素3水平正交实验（见表3），探究M-1型砂浆的P.O与SA比，胶砂比，水胶比对砂浆强度的影响以确定砂浆基本配合比，正交实验（见表4）。
表3 水平正交实验
为了保证砂浆的流动性和强度达到要求，在前期的实验过程中我们确定了石英砂的级配为10-20目15%，20-40目15%，40-70目10%，70-120目5%（注：15%等为占总重量的百分数）。由表4正交实验结果分析可知，对M-1型砂浆2h强度的影响结果为：C>A>B。胶砂比从1:1到9:11对砂浆强度的影响并不显著。水胶比从0.32到0.30的过程中，可以看出砂浆2h强度明显上升。P.O：SA对砂浆早期强度和后期强度的影响明显，SA可以提供早期强度，但对后期强度的发展不利；P.O为后期强度的发展提供保障，但对早期强度的贡献较少。当P.O与SA的取适当的比例时，可以保证砂浆的强度发展稳定。因此我们选择C1A2B2作为最优配比进行实验，发现在2h强度达到31.8MPa，施工性能良好。
表4 正交实验结果
2 修补砂浆应用措施
在使用M-1型砂浆修补前，需要对所修补部位进行清洗，包括混凝土界面的松散颗粒，锈蚀钢筋表面的锈迹，还应在部位表面湿润。在修补过程中，尽量使M-1型砂浆与旧混凝土界面充分接触。修补完成后，养护也十分重要，在早期发生严重失水，可能导致开裂或表面疏松。在表面喷洒养护液可以提高修补部位的表面强度和早期抗磨强度。
3 结论
（1）采用快硬水泥SA与普通硅酸盐水泥P.O以1:1.5的比例复掺，胶砂比9:10，水胶比0.30的情况下可配制出2h抗压强度30MPa的超早強高性能M-1型修补砂浆。
通过加入自行研制的早强剂，不仅可以保证M-1型砂浆有充足施工时间，而且可以充分发挥其早强强度。