水泥基灌漿材料 = 水泥 + 細骨料 + 專用助劑。從最初的主要用于設備基礎灌漿,已發展成為可用于建筑物基礎加固、建筑物植筋、建筑物梁、板、柱改造等多種用途的產品。產品本身為非金屬性材料,其收縮補嘗機理源于鈣礬石晶體的實心膨脹。幾乎不含氯離子及其他腐蝕性物質,直接加水攪拌即可使用。在低水灰比下即能獲得良好的流動漿體,有利于離子及其他腐蝕性物質,直接加水攪拌即可使用。在低水灰比下即能獲得良好的流動漿體,有利于施工澆注,形成高強度不收縮構體物。是土木、建筑、機械安裝等工程理想的灌漿材料。
二、技術性能: 
1 、流動性好:在水灰比很低的情況下,可獲得很大的流動度,能夠自流平,自動地填充所需灌注空間,確保無漏空灌漿。
2 、無收縮:無收縮自流平灌注材料具有微膨脹性能,脹量可根據工程要求進行調整,一般為 0.01~0.05% 。其凝結前產生的膨脹能對砂漿的塑性收縮給予相應的補償,無收縮自流平灌注材料還能補償砂漿硬化后產生的干燥無縮。
3 、早期強度高:無收縮自流平灌注材料 1 天強度大于 20MPa , 3 天強度大于 30MPa , 28 天強度大于 70MPa ,可使設備在 1~3 天內進行安裝,可抗擊設備運行中的沖擊和振動。
4 、粘結強度:能提高鋼筋與混凝土的握裹力,能夠產生很好的錨固效果。 
三、適用范圍: 
1 、鋼骨結構基礎,接縫填充灌漿。 2 、機械設備地腳螺栓、錨栓基座的固定灌漿。 3 、橋梁基座,支撐墊混凝土面層,巖基灌漿。 4 、連續墻,逆打墻柱、地下室墻板,后打耐震壁。 5 、鋼廠、電廠、機械廠等的快速修護灌漿。 6 、橋面、伸縮縫、路面、機場跑道快速養護修復。 7 、軌道板、預制水泥制品缺角及裂縫修復。 
四、性能指標:
| 
 抗壓強度( MPa )  | 
 豎向膨脹率  | 
 流動度  | 
 鋼筋握裹力  | 
 需水量  | 
 澆注用量  | 
 最大粒度  | ||
| 
 1 天  | 
 3 天  | 
 28 天  | 
 ( ‰ )  | 
 ( mm )  | 
 ( MPa )  | 
 ( % )  | 
 ( kg/m3)  | 
 ( mm )  | 
| 
 20  | 
 30  | 
 60  | 
 ( 0.1~0.5 )  | 
 ≥ 250 (自流)  | 
 ≥ 6.0( 圓鋼 )  | 
 12~14  | 
 200  | 
 5 (粒度可調)  | 
五、使用方法: 
1 、無收縮自流平灌注材料,使用時只需加入 13% 左右的清潔自來水攪拌均勻,跳桌流動度達 240 mm 以上即可灌漿使用。該產品不需振搗,可泵送。
2 、灌注施工完成后,終凝以后開始進行灑水養護,養護期 7 ~ 14 天。 
六、包裝與貯存: 
1 、無收縮自流平灌注材料專用助劑使用有塑料膜襯的編織袋包裝,每袋 50 kg 。
2 、請貯放在干燥的地方,以免受潮。 
用高性能灌漿劑配制灌漿材料的
性能與工程應用研究
一、高性能灌漿劑的性能
   高性能灌漿劑是工廠化生產的外加劑,主要由流化組分、膨脹組分、增稠組分和改性劑組成。施工單位購買灌漿劑后,使用普通硅酸鹽水泥、高性能灌漿劑和普通骨料,根據工程實際情況配制灌漿材料。 
1 、高性能灌漿劑的技術要求
1 )減水率大于 30% ;
2 )流動度(坍落度)大, 30min 保留值大于或等于 90% ;
3 )配制的高性能灌漿料的性能滿足《水泥基灌漿材料施工技術規程》( YB/T9261-98 )、《混凝土外加劑應用技術規范》( GB50119-2003 )、《水泥基灌漿材料》( JC/T 986-2005 )要求。 
2 、試驗用材料
   水泥: P · O 52.5R 、 P · O 42.5R 、 P · O 32.5R ,文中如無特殊說明,所用水泥均為 P · O 52.5R 。高性能灌漿劑。標準砂:普通河砂,細度模數 2.6~3.2 。碎石:級配 5~ 10mm 。水:自來水。 
3 、填充混凝土試驗
   經過大量的試驗研究,對原材料進行了初步選擇,然后優選各種原材料的最佳比例,確定灌漿劑的配方組成。由表 1 可知,配方合理的灌漿劑,其配制的混凝土具有良好的工作性能和強度。 
表 1 填充混凝土性能
Table 1 Workability and compressive strength of concrete
| 
 編號  | 
 混凝土配合比  | 
 坍落度 /mm  | 
 抗壓強度 /MPa  | ||||||||
| 
 B/(k g · m -3 )  | 
 灌漿劑 /%  | 
 砂率 /%  | 
 W/B  | 
 T( 0min )  | 
 D f (0min)  | 
 T(30min)  | 
 1d  | 
 3d  | 
 7d  | 
 28d  | |
| 
 1  | 
 800  | 
 0  | 
 50  | 
 0.28  | 
 270  | 
 700  | 
 --  | 
 41.1  | 
 54.7  | 
 54.9  | 
 67.7  | 
| 
 2  | 
 800  | 
 16  | 
 50  | 
 0.26  | 
 265  | 
 630  | 
 250  | 
 37.7  | 
 67.9  | 
 75.3  | 
 78.2  | 
| 
 3  | 
 800  | 
 16  | 
 50  | 
 0.26  | 
 270  | 
 620  | 
 255  | 
 36.2  | 
 61.4  | 
 69.5  | 
 82.7  | 
注: 1 )水泥為 P · O42.5R ; 2 )膠凝材料 B= 水泥 + 灌漿劑; 3 )編號 2 、 3 中的灌漿劑組成不同,是經過優化配方選出的二個組成; 4 )編號 1 稍有泌水; 5 ) T 為坍落度, D f 為坍落擴展度。
二、用灌漿劑制備的灌漿材料性能
   通過灌漿劑的制備研究,由試驗得出灌漿劑的最佳配方組成,進一步試驗研究用灌漿劑制備灌漿材料的性能。 
1 、工作性能
   灌漿材料的流動度是評價其質量好壞的首要條件,足夠大的流動度可使灌漿材料在自重作用下(或稍加插搗)就能流入所要填充的全部空間,并達到自密實。根據安裝設備的一般要求,灌漿料流動度在 240~ 270mm 即可。但在保證拌合物不泌水、不離析,又能滿足強度的前提下,流動度大一些具有更好的填充性和易密性。由表 2 可見,用灌漿劑配制的砂漿拌合物其流動度及流動度損失都很小。
   拌合物的凝結時間直接影響到施工進度,也關系到每次拌合物的數量。對于加固工程一般希望強度增長較快,終凝時間盡可能短。用灌漿劑配制的砂漿,其初凝、終凝時間,能較好地滿足施工要求。 
2 、力學性能
( 1 )抗壓強度
   一般設備安裝灌漿材料的強度等級應比基礎混凝土高 1~2 個等級,但許多國家的設備安裝要求 1d 達到 30MPa 以上, 28d 達 60MPa 以上。表 3 給出了灌漿材料的強度結果,可知,用灌漿劑、 P · O42.5R 級以上普通硅酸鹽水泥和河砂配制的灌漿材料,均具有較高的強度,超過標準要求。
表 2 砂漿灌漿料拌合物的性能
Table2 Workability of fresh mortars prepared with grouting admixture
| 
 編號  | 
 灌漿材料  | 
 灌漿劑 /%  | 
 流動度 /mm  | 
 泌水率 /%  | |||
| 
 類型  | 
 配合比  | 
 0min  | 
 30min  | 
 60min  | |||
| 
 1  | 
 砂漿  | 
 1 : 1 : 0.28  | 
 16  | 
 260  | 
 240  | 
 200  | 
 0  | 
| 
 2  | 
 砂漿  | 
 1 : 1 : 0.30  | 
 16  | 
 315  | 
 285  | 
 255  | 
 0  | 
注:初凝在 2h 左右,終凝在 3h 左右。
表 3 灌漿材料的強度 
Table 3 Compressive strength of grouting materials 
| 
 編號  | 
 灌漿材料類型及配比  | 
 灌漿劑 /%  | 
 流動度 /mm  | 
 抗壓強度 /MPa  | ||||||||
| 
 B/ ( k g · m -3 )  | 
 砂率 /%  | 
 W/B  | 
 1d  | 
 3d  | 
 7d  | 
 28d  | 
 60d  | 
 180d  | ||||
| 
 1  | 
 混凝土  | 
 800  | 
 48  | 
 0.28  | 
 14  | 
 265  | 
 15.8  | 
 36.8  | 
 45.5  | 
 59.7  | 
 68.8  | 
 --  | 
| 
 2  | 
 800  | 
 48  | 
 0.28  | 
 14  | 
 270  | 
 41.7  | 
 65.0  | 
 71.7  | 
 79.0  | 
 --  | 
 --  | |
| 
 3  | 
 800  | 
 50  | 
 0.28  | 
 14  | 
 265  | 
 42.4  | 
 65.7  | 
 73.4  | 
 78.9  | 
 --  | 
 --  | |
| 
 4  | 
 800  | 
 52  | 
 0.28  | 
 14  | 
 265  | 
 43.8  | 
 65.0  | 
 68.5  | 
 76.5  | 
 --  | 
 --  | |
| 
 5  | 
 凈漿  | 
 1 : 0.29  | 
 14  | 
 240  | 
 62.2  | 
 72.3  | 
 81.2  | 
 90.8  | 
 95.5  | 
 98.1  | ||
| 
 6  | 
 砂漿  | 
 河砂 1 : 1 : 0.30  | 
 14  | 
 260  | 
 47.5  | 
 72.7  | 
 75.7  | 
 84.0  | 
 89.8  | 
 96.3  | ||
| 
 7  | 
 河砂 1 : 1 : 0.30  | 
 14  | 
 270  | 
 37.2  | 
 57.3  | 
 64.0  | 
 72.3  | 
 --  | 
 --  | |||
注:水泥強度等級:編號 1 為 P · O32.5R ;編號 2 ~ 編號 6 為 P · O52.5R ;編號 7 為 P · O42.5R 。
( 2 )鋼筋握裹強度
   無論是設備基礎灌漿還是加固修補工程,只有保證灌漿料與鋼筋具有足夠的粘結強度,才能具有良好的整體性。一般要求灌漿料與光面鋼筋的粘結強度不小于 6.OMPa( 《聚合物水泥防水砂漿》 (JC / T 986 ~ 2005) 要求不小于 4.OMPa) 。鋼筋握裹強度的測試參照《水工混凝土試驗規程》 (DL / T 5150) 中規定的試驗方法進行,鋼筋為 Φ20 的光面圓鋼,試件尺寸 100mm ×l 00mm × 200mm ,試驗結果見表 4 。由表 4 可知,無論砂漿還是混凝土與鋼筋的握裹強度, 3d 齡期就超過 6.0 MPa ,完全達到錨固設備地腳螺栓的要求。 
( 3 )其他主要力學性能
   灌漿材料的彈性模量受骨料粒徑的影響,砂漿的彈性模量較小,填充混凝土的彈性模量較大,具有較高的協同變形能力。另外,灌漿材料還具有較高的軸壓強度和劈拉強度,結果見表 4 。 
表 4 灌漿材料的主要力學性能
Table 4 Mechanical properties of grouting materials
| 
 編號  | 
 灌漿劑 /%  | 
 28d 抗折強度 /MPa  | 
 軸壓強度 /MPa  | 
 劈拉強度 /MPa  | 
 握裹強度 /MPa  | 
 彈性模量 /10 4 MPa  | |||||
| 
 3d  | 
 7d  | 
 28d  | 
 3d  | 
 28d  | 
 3d  | 
 28d  | 
 7d  | 
 28d  | |||
| 
 1  | 
 16  | 
 11.4  | 
 46.8  | 
 57.2  | 
 59.7  | 
 3.55  | 
 5.58  | 
 6.5  | 
 7.1  | 
 2.26  | 
 2.45  | 
| 
 2  | 
 16  | 
 12.9  | 
 54.7  | 
 59.6  | 
 59.9  | 
 2.29  | 
 4.86  | 
 6.0  | 
 6.4  | 
 3.03  | 
 3.35  | 
注:編號 1 中砂漿為 1 : 1 : 0.3 ;編號 2 中混凝土為 1 : 0.884 : 0.884 : 0.28 。
3 、變形性能
( 1 )膨脹
   灌漿材料硬化后必須填充密實,增加與基材的粘結強度,提高其抗裂防滲效果,這就不能產生縮,必須具有適宜的膨脹。
   膨脹率試驗參照“規范” (GB 50119 — 2003) 中膨脹劑部分,灌漿用膨脹砂漿的試驗方法,空氣中是指仍然帶模放在室溫為 (20 ± 3) ℃,相對濕度為 (60 ± 5) %的環境中測試的結果。由表 5 可見,灌漿材料的豎向膨脹率, ld 都大于標準“規范”中規定的不小于 0.02 %的值,當灌漿劑摻加 16 %時, 3 、 7d 大于“規范” (GB 50119 — 2003) 對灌漿用膨脹砂漿的要求。表 5 還可以看出,豎向膨脹率在 3d 時基本處于穩定。 
表 5 灌漿料的豎向膨脹
Table 5 Vertical expansion of grouting materials 
| 
 編號  | 
 配合比  | 
 灌漿劑 /%  | 
 流動度 /mm  | 
 膨脹率 /%  | |||||
| 
 標準養護方法  | 
 空氣中  | ||||||||
| 
 1d  | 
 3d  | 
 7d  | 
 30d  | 
 60d  | |||||
| 
 1  | 
 1 : 1 : 0.30  | 
 14  | 
 290  | 
 0.053  | 
 0.126  | 
 0.138  | 
 0.031  | 
 0.029  | |
| 
 2  | 
 1:1:0.28  | 
 16  | 
 280  | 
 0.131  | 
 0.218  | 
 0.242  | 
|||
| 
 3  | 
 1:1:0.30  | 
 16  | 
 300  | 
 0.542  | 
 0.637  | 
 0.647  | 
|||
注: 1 )編號 1 、編號 2 為砂漿,編號 3 為植筋用砂漿; 2 )編號 2 、編號 3 試驗結果為二 次試驗結果平均值。
   由此可見,制備的灌漿材料具有較大的膨脹率,砂漿在空氣中 2 個月齡期仍然具有較大的膨脹率,不收縮。對于固定設備螺栓、植筋加固地基基礎等都有極大的參考價值。
   由表 6 可見,混凝土的限制膨脹率 ld 就有較大的膨脹率,且趨于穩定,膨脹安全可靠。 28d 不但沒有出現干縮,仍有較高的膨脹率。 
表 6 混凝土的限制膨脹率
Table 6 Limiting expansion of grouting materials 
| 
 混凝土配合比  | 
 灌漿劑 /%  | 
 流動度 /mm  | 
 膨脹率 /10 -4  | ||||
| 
 B : S : G : W  | 
 水中  | 
 空氣中  | |||||
| 
 1d  | 
 7d  | 
 14d  | 
 28d  | 
 42d  | |||
| 
 1 : 0.884 : 0.884 : 0.28  | 
 16  | 
 260  | 
 2.97  | 
 3.00  | 
 3.02  | 
 1.70  | 
 1.33  | 
注: B 為膠凝材料; S 為砂子; G 為石子; W 為水。
(2) 干縮
   成型 100mm × 100mm × 400mm 試件, 1d 拆模后,一組立即放入干燥室內測干縮,另一組放入標準養護室養護 3d ,然后再放入干燥室內測干縮。試驗結果見圖 l 。 
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由圖 1 可見,灌漿材料的干縮值非常小, 45d 后,干縮值基本穩定;標養 3d 后再放入干縮室的干縮值,小于拆模后立即放入干縮室的干縮值,各齡期的干縮值大約要小一半。這是由于,灌漿材料具有較大的膨脹率,并且 3d 齡期基本膨脹穩定;同時,灌漿材料具有較高的早期強度, 3d 已具有較大的抗拉強度。因此,在標準養護室養護 3d 后放入干縮室測干縮,其干縮值就很小。事實上,標養 3d ,試體已產生了很大的膨脹率,以后齡期的干縮也不會出現絕對收縮值,前面的膨脹試驗也能說明這一問題。
4 、耐久性能
   灌漿材料具有自流平、免振搗、無施工噪音等特點,是一種高性能特種工程材料,廣泛應用于設備基礎、軌道安裝的灌漿、柱樁加固、地腳螺栓的錨固、工程補修和搶修等,因此,對于灌漿材料的耐久性能要求很高,研究其耐久性能非常重要。 
( 1 )氯離子擴散系數
   混凝土的滲透性可以通過氯離子在混凝土中擴散系數的大小進行評價,品質較差的混凝土 Cl - 擴散系數在 10 -7 cm 2 / s 數量級,普通混凝土 Cl - 擴散系數在 10 -8 cm 2 / s 數量級,具有較高的抗滲性的混凝土 Cl - 擴散系數在 10 -9 cm 2 / s 數量級。利用 NEL — PD 方法試驗,結果見表 7 。
   由表 7 知,灌漿材料的 Cl - 擴散系數很低,灌漿材料抵抗 Cl - 擴散的能力很高;在強度值接近的情況下,砂漿的 Cl - 擴散系數大于混凝土的 Cl - 擴散系數。 
表 7 灌漿材料的氯離子擴散系數
Table 7 Cl - diffusion coefficient of grouting materials 
| 
 灌漿材料  | 
 灌漿劑 /%  | 
 流動性 /mm  | 
 抗壓強度 /MPa  | 
 抗折強度 / MPa  | 
 氯離子擴散系數 / ( 10 -9 cm 2 · s -1 )  | ||
| 
 類別  | 
 配比  | 
 14d  | 
 28d  | ||||
| 
 砂漿  | 
 1 : 1 : 0.29  | 
 16  | 
 305  | 
 84.8  | 
 11.4  | 
 9.332  | 
 9.287  | 
| 
 混凝土  | 
 1 : 0.884 : 0.884 : 0.29  | 
 16  | 
 275  | 
 85.7  | 
 12.9  | 
 5.063  | 
 5.062  | 
(2) 其他主要耐久性能
   按《砂漿、混凝土防水劑》 (JC 474 一 1999) 中砂漿抗滲試驗方法測試普通河砂配制的砂漿灌漿材料的抗滲能力,結果見表 8 。在抗滲壓力為 3.6MPa 時,采用灌漿劑和普通河砂配制的灌漿料漿體滲水高度平均值只有 8.7mm ,表明具有很高的抗滲能力。 
表 8 灌漿材料的抗滲性能
Table 8 Impermeability of grouting materials 
| 
 平均滲水高度 /mm  | 
 抗滲壓力 /MPa  | 
| 
 8.7  | 
 3.6  | 
抗凍融性能可以間接地反映灌漿材料抵抗環境水侵入和抵抗冰晶壓力的能力,是灌漿材料耐久性的重要指標。根據《普通混凝土長期性能和耐久性試驗方法》 (GBJ 82 — 85) 中快凍法抗凍融試驗方法進行試驗,試驗結果見表 9 。由表 9 可見,凍融循環至 300 次,其質量損失仍很小,橫向動彈性模量損失率也很小;凍融循環至 1000 次,其質量損失較小,橫向動彈模損失仍小于 15 %。
表 9 灌漿材料的快速凍融循環性能
Table 9 Quick freeze-thaw durability of grouting material 
| 
 快速凍融次數  | 
 質量損失 /%  | 
 橫向動彈模損失 /%  | 
 相對耐久性系數  | 
| 
 300  | 
 0.06  | 
 4.8  | 
 0.952  | 
| 
 1000  | 
 1.00  | 
 14.1  | 
 0.859  | 

















