竖向膨胀
竖向膨胀率是高性能灌浆料的另一个比较重要的性能指标。灌浆料是一种流动性比较高的材料,必然带来一定程度的收缩,收缩包含多种形式,包括沉降收缩和由于表面水分散失而引起的干燥收缩以及自收缩等,这些收缩导致灌浆层与设备基础板脱离,严重的是大面积空鼓。为了弥补这一缺陷,灌浆料都具有微膨胀性,而国内绝大部分的灌浆料的膨胀都发生在硬化阶段,即便是硬化膨胀大于塑性阶段的收缩,也会造成接触面降低。按照《水硬性水泥基灌浆材料 ( 无收缩 ) 标准规范》 (ASTM 1107) 的 C 类要求,高性能灌浆料的膨胀性应是复合型的,既要有硬化后的膨胀,也要有塑性膨胀。
利用 Shrinkage cone 锥体收缩测试单元测试灌浆料的膨胀性。其测试原理是在新拌灌浆料的表面放置一个具有反射功能的玻璃薄片,由于灌浆料竖向高度的变化会引起玻璃薄片位置的改变,激光在薄片上的反射距离也就相应的有所不同,经过数据分析处理得出膨胀曲线。国内的灌浆料 C 和 CGM 高性能灌浆料的膨胀曲线如图 1 和图 2 所示。从曲线上可以看出,只有硬化后膨胀的灌浆料在塑性阶段是收缩的,而硬化后的膨胀又不能很好地弥补早期的收缩;而复合型膨胀无论是塑性阶段还是硬化阶段,都是正值,且膨胀量的绝大部分发生在塑性阶段。国外的灌浆料的膨胀性都是复合型的,且尤为注重早期的塑性膨胀。
高性能灌浆料的性能
1.1 流变性
灌浆料是高流态的材料,流变性的好坏至关重要,是可施工的先决条件。目前国内反映灌浆料流变性的指标是依据《水泥基灌浆材料应用技术规程》 (YB/T9261 — 98) 测量新拌灌浆料的流动度。这种方法并不能完全反映拌合物的流变行为,例如有的灌浆料粘聚性比较高,流速很慢,终也能达到比较大的流动度。粘聚性较高意味着灌浆过程中需要克服较大的摩擦阻力才能填充整个灌浆空间,这种测量方法并不能十分准确地反映灌浆料的施工行为。这样的灌浆料也不适合应用于薄壁结构灌注,特别是对较长的设备基础的二次灌浆。
在国外,反映灌浆料流变性的性能指标多采用流秒的方式。如日本资料介绍,用上口直径 70mm ,下口直径 14mm ,高 400mm 的圆锥体,堵住下口,往其中倒满灌浆料,放开下口,同时计时,到锥体内的物料流完 ( 一般以透亮为准 ) 为止。也就是说通过灌浆料流经圆锥体的时间反映流变性,这种方法比较适合骨料较细的灌浆料。而国内的灌浆料的骨料一般都大于 2mm ,因而不适合采用流秒的方法。
结合国内外的试验研究情况和工程实践,评判灌浆料的流变性能的优劣,应采用流动长度与流经时间相结合的方式。即流槽 ( 德国 maxit 公司试验仪器 ) 的方法,测量在流槽左端 1L 锥体内的新拌灌浆料在槽内流动距离,若流动距离较长,说明流速快,该材料的流动性越好,易于浇灌。同时测量流动终止时所需要的时间。 30 min 后重复上述试验过程 ( 即新拌灌浆料流变性的经时损失 ) 。我们选用国外的两种高性能灌浆料,记为 A 和 B ;国内某灌浆料,记为 C ,与 CGM 灌浆料对比,试验结果见表 1 。
工程应用
**早强自流平灌浆料已在广东大瑶山铁路隧道、雷公尖隧道、青海大坂山公路隧道、云南白虎山隧道、蜜蜂箐隧道、铁道部上海局外复线苔井山隧道、水口隧道等隧道的铁路路基病害整治和灌浆堵漏工程中进行了应用,效果良好。在武汉钢铁厂 4 #高炉的快速抢修中,采用研制的**早强灌浆料配制的**早强自流平混凝土, 6h 混凝土强度达到 C30 以上,应用效果非常好,节约了维修时间,减少了停产维修所带来的巨大损失。
九、抢修浇注料修补施工说明
1 、机具准备
根据抢修浇注料用量大小准备机具:
A 、用量大时宜用搅拌机搅拌;
B 、用量小时可人工搅拌。
2 、清理待修补部分
( 1 )修补厚度 > 30㎜时,将原混凝土表面油污及老化的表皮去掉;
( 2)修补厚度≤30㎜时,将原混凝土表面全部凿毛,以保证新老界面紧密结合;
( 3 )浇注前 24 小时用自来水将其表面清洗干净并充分湿润;
( 4 )浇注前 1 小时用压缩空气吹净积水,也可以用棉丝或海棉把水蘸干净。
3 、抢修浇注料搅拌
( 1 )抢修浇注料需用自来水拌合,抢修浇注料、水均以重量计算,须严格执行料、水配比;
( 2 )修补厚度 > 30㎜时,修补料使用QGW-1;
( 3)修补厚度≤30㎜时,修补料使用QGW-2;
( 4)搅拌时先将抢修浇注料投入搅拌机(钢板槽子)内,搅拌1~2min后加入规定的兑水量,从加水完毕算起少搅拌3min(人工搅拌少6min)。
4 、浇注施工
( 1)如根据施工要求需涂刷界面剂,则在搅拌抢修料时同时准备好所需的界面剂,按要求在需修补的混凝土表面涂刷界面剂,注意控制涂刷速度,应与浇注速度搭配,一般情况下刷完界面剂5~10min就应浇注抢修料,不宜让新刷的界面剂在空气中暴露时间过长,以免界面剂表面干燥而形成新的界面层;如根据施工要求不需涂刷界面剂,则直接进行以下步骤;
( 2 )将搅拌好的料浇注到修补部位;
( 3 )用平板振动器振实;
( 4 )拌合料浆应在 20min 内使用;
( 5 )待浇注部位初凝后、终凝前开始压光。
钢筋粘结强度
对圆钢筋一天的粘结强度已**过 6.0MPa ,对螺纹钢筋一天的粘结强度已**过 13.0MPa 。因此, CGM 灌浆料可部分代替环氧树脂作地脚螺栓的锚固材料。
2 、抗渗性
CGM 灌浆料的抗渗水性较一般防水混凝土能力好得多。机油渗透率、油渗深度、强度增长率等多项试验表明,该材料浸油后强度不降低,耐油渗性能好。
3 、低温和冻融性能
CGM 具有良好的低温性能,在冰箱 - 5 ℃ ,环境 -10 ℃ 的条件下使用时,其 7d 抗压强度不低于 30MPa 。转为标温养护后,其抗压强度立即上升,能满足较低温度下的工程设计和施工要求。低温型的 CGM 在冻融后强度几乎不损失。因此,可适用于在冻融环境中的设备安装工程。
4 、不导致钢筋锈蚀
CGM 灌浆材料往往与钢筋和铁制设备基础长期接触。试验表明其系列产品在自然电位处于钝化状态 (0 ~ 300mV) ;试块劈开后,所埋的钢筋无腐蚀。因此,可以说 CGM 灌浆料不会导致钢筋锈蚀。
五、结论
1 、 CGM 灌浆料有很好的流动性,适用于设备的二次灌浆、地脚螺栓锚固和工程维修;
2 、 CGM 灌浆料的初凝时间、终凝时间和膨胀率均满足工程设计和施工要求;
3 、 CGM 灌浆料具有很高的抗压强度,完全可满足国产和进口设备对灌浆体强度的要求;
4 、 CGM 灌浆料与钢筋的粘结强度高,可替代环氧树脂作为地脚螺栓的锚固材料,且在自然电位下对钢筋无锈蚀作用。
5 、 CGM 灌浆料的抗渗水性好,抗油渗和浸蚀能力强,低温条件下强度较高,且抗冻融性较好。
CGM 灌浆料具有良好的耐疲劳性,在 200 万次疲劳试验后,静压强度仍很高,而同条件下普通同标号混凝土在 15 万次时就已破坏。据国内外资料显示,掺灌浆料的弹性模量都低于普通混凝土,这有益于减缓设备的振动荷载对基础的冲击压力。在 CGM 灌浆料膨胀观测过程中,灌浆料膨胀速率存在一定波动,经数次试验分析,排除试验误差后的影响,可能是受水泥熟料中不同矿物水化的影响,这一机理尚待证实。总而言之, CGM 灌浆料工程性能佳,适用范围广,是一种很好灌浆材料。