水泥基灌浆料的研究现状

始流动度和30 min 流动度保留值均呈下降趋势，并且流动度损失增大。这一现象可能是由于UEA 消耗了水泥水化产物Ca（OH）2，加速了水泥水化反应，引起浆体的黏度增加所至，这种影响随UEA掺量的增加而愈发显著。

图2.2 灌浆料膨胀性能曲线

图2.2 为各试样7 d 竖向膨胀率变化情况，UEA 掺量在10%~14%之间均可获得较满意的膨胀值，5 d 达到最大值，之后各试样均出现了不同程度的收缩现象。尽管按照JC/T 986—2005 进行的竖向膨胀率试验，整个过程均保持试样表面润湿，避免了试样的干缩，但是试样的水胶比很低（0.31~0.33），在聚羧酸减水剂的作用下产生的高流动性使试样较容易密实，外部水分较难渗入到试样内部，而毛细管内水分对内部水化用水的补充导致微管压力增加，产生了自收缩，因此自收缩有可能是造成5 d之后竖向膨胀率下降的主要原因。灌浆料强度试验往往与实际应用条件不一致，脱模后的试样在膨胀剂的作用下自由膨胀，如果水化产物不能及时的填充体积膨胀所形成的孔隙，则会导致强度下降，这种现象在膨胀迅速发展的阶段更加明显，当体积稳定后，随水化的进行，后生成的水化产物将使结构趋于密实，强度降低的幅度小于早期膨胀阶段。

图2.3 不同UEA掺量灌浆料各龄期抗折强度

图2.4 不同UEA掺量灌浆料各龄期抗压强度

如图2.3、2.4 所示，掺UEA 试样各龄期的抗折、抗压强度均小于无UEA 试样，并随UEA 掺量的增加强度减小。与无UEA 试样相比，掺UEA 试样早期强度的下降更加明显。然而，灌浆料在使用时发生的体积膨胀往往会受到各种形式的约束，如配筋约束、狭小空间约束、螺栓约束等，膨胀的结果会使内部结构更加密实，强度不但不会降低甚至有较明显增长。另外，各样品的早期强度较低，尤其是1 d 强度，远低于标准中20 MPa 的要求，可能是聚羧酸减水剂的“空间位阻”效应抑制了水化产物的凝聚以及R-COO-对Ca2+ 离子的络合作用，降低了溶液中的Ca2+ 离子浓度，延缓Ca（OH）2形成结晶，减少C-H-S 凝胶的形成，延缓了水泥的水化，从而导致早期强度发展缓慢。 2. 双掺硅灰石、UEA 灌浆料的性能

天然硅灰石粉体具有针、棒状形貌，在水泥基材料中掺加硅灰石粉，可提高材料的抗折强度。在灌浆料使用的某些场合要求其具有较高的抗折强度（如轨道灌浆），为此以8%等质量取代水泥，与UEA 一起进行双掺试验。掺加8%硅灰石粉试样的各龄期抗折、抗压强度均比未掺的试样高；双掺试样中，硅灰石的早期增强效果更加明显，有可能是在膨胀快速发展的早期，纤维状的硅灰石粉体在试样中的三维乱向分布对自由膨胀产生约束，提高了试样的强度。由试验结果可知掺硅灰石的试样1~5 d 竖向膨胀率明显低于未掺硅灰石试样，硅灰石纤维起到了抵制膨胀的作用；与未掺硅灰石试样不同，6 d 和7 d 掺硅灰石试样竖向膨胀率并未下降，体积保持相对稳定，硅灰石粉体的三维乱向分布对试样的自收缩同样也有一定的约束作用。掺硅灰石粉的试样初始流动度、30min 流动度保留值均低于未掺试样，究其原因：一是与水泥相比，本试验所选硅灰石密度低、粒径小，等质量取代水泥后，体系的比表面积增加，需水量增加，浆体黏度增加，再则由于硅灰石的针、棒状颗粒形态使浆体内阻增加，最终导致灌浆料的流动度下降。

2.2.3后张预应力孔道灌浆料的研究

后张法有黏结预应力混凝土结构凭借其可靠的耐久性，在诸如桥梁、高层建筑等大跨度板梁结构中有着广泛的应用。孔道灌浆料则在该结构中承担着保护预应力钢筋不受有害离子侵蚀，以及使预应力钢筋和周围混凝土结为整体协同工作的重任。因此，孔道灌浆料性能好坏直接关系到后张法有黏结预应力混凝土结构的耐久性。 1. 试验结果与分析

（1） CGM- 11 与太行水泥的配合试验

首先对CGM-11 与太行水泥的配合比例进行确定。当CGM-11 以不同质量比例（8%、

10%、12%）内掺于太行水泥时，初步的试验结果见表2.5。CGM-11 掺量为8%，且水胶比为0.33（性能改进指标所允许的水胶比上限）时，孔道灌浆料的初始流动度仅为28 s，达不到流动度指标要求。CGM-11 掺量为10%、水胶比为0.31 时，孔道灌浆料同时满足流动度和泌水率试验要求。CGM-11 掺量为12%时，孔道灌浆料也可达到指标要求。考虑到实际工程应用中的成本问题，CGM-11 宜以10%的内掺比例与太行水泥进行配合。此时，孔道灌浆料的基本性能见表3。通过表2.6 可以看到，孔道灌浆料各项性能指标均满足所要求的改进指标。需要特别指出的是，孔道灌浆料的电通量和氯离子含量分别仅为1 202 C 和0.01%，远低于改进指标电通量2 500 C和氯离子含量0.08%的上限。

表2.5 CGM-11 与太行水泥配合比例对孔道灌浆料基本性能的影响 CGM-11 掺量 /% 8 10 12

表2.6 CGM-11 以10%内掺于太行水泥时孔道灌浆料的基本性能

初始流动度 /s 19 初凝时间 /min 465 3 h 毛细泌水率 30 min 流动度 /% /s 0 终凝时间 /min 510 19 电通量 /C 1202 7 d 抗压强度 /MPa 56.9 24 h 自由膨胀率/% 1 28 d 抗压强度 /MPa 71.2 氯离子含量 /% 0.01 水胶比 0.33 0.31 0.29 初始流动度 /s 28 19 18 30min 流动度 /s — 19 18 3 h 毛细泌水率 /% — 0 0

2．孔道灌浆料的体积稳定性

CGM-11 以10%质量比例内掺于太行水泥，制得孔道灌浆料，水胶比采用0.31，Shrinkage-Cone 对其从拌和成型直至28 d龄期的体积变化情况测试结果见图2.5（实验室温度（23±2）℃，相对湿度80%）。图2.5全面地反映了孔道灌浆料从拌和成型直到28 d 的体积变化情况：孔道灌浆料从拌和成型开始，1 d 之内便产生快速膨胀，24 h 时体积变化率为0.94%，1 d 后体积变化相对稳定，28 d时体积变化率为0.98%，其间有0.04%的微膨胀产生，证明孔道灌浆料的膨胀组分恰到好处地弥补了其中后期的硬化收缩。孔道灌浆料的膨胀量大小的控制是很重要的，这主要是通过不同膨胀组分的加入和调节来实现的。通过早期膨胀组分和中后期膨胀组分的加入，孔道灌浆料可分别获得相应的早期塑性膨胀和中后期的硬化膨胀，从而弥补其随龄期而产生的收缩。

图2.5 CGM-11以10%内掺于太行水泥时孔道灌浆料的体积变化率

孔道灌浆料膨胀时间的控制很重要，如果膨胀发生在孔道灌浆料灌注之前，那么它将达不到补偿收缩的目的。图2.5（b）更为清晰地反映了孔道灌浆料从拌和成型开始直至24 h 的体积变化情况：孔道灌浆料从拌和成型开始，在1 h 时仅产生0.04%的自由膨胀量，其后自由膨胀量开始稳步增大，在6 h 时达到0.91%的自由膨胀量，然后膨胀量增加放缓，24 h 时自由膨胀量为0.94%。由此可见，孔道灌浆料的自由膨胀主要产生于其加水拌和后1~6 h 之间的时间段内，在这个时间段内产生的自由膨胀非常有利于孔道灌浆料的灌注施工。

3. 结论：当CGM-11 以10%的质量比例内掺于太行水泥时，在0.31 的水胶比下制得的孔道灌浆料基本性能优异，其中3 h 毛细泌水率为0、电通量和氯离子含量分别仅为1 202 C 和0.01%，远低于改进指标。德国schleibinger 公司的Shrinkage-Cone 测试仪，可连续地测试孔道灌浆料从拌和成型直至中后期硬化阶段的体积变化率，因而测试结果更为准确、科学。数据显示：孔道灌浆料早期的塑性膨胀主要集中在1~6 h 之间，有利于实际灌注施工；孔道灌浆料在中后期的硬化过程中仍然有微膨胀作用，因而体积稳定性良好。