水泥基灌浆料概述

水泥基灌浆料与灌浆剂概述

一、水泥基灌浆料与灌浆剂概念

水泥基灌浆材料是由水泥、集料（或不含集料）、外加剂和矿物掺合料等原材料，经混合生产而成的具有合理级配的干混料。水泥基灌浆材料加水拌和均匀后具有可灌注的流动性、不离析、不泌水、早强、高强、无收缩、微膨胀等性能。因其具有自流性好、无毒、无害、不老化、对水质及周围环境无污染、绿色环保且在施工方面具有质量可靠、降低成本、缩短工期和使用方便等优点而被广泛应用于灌浆工程、设备安装以及混凝土加固修补等工程。

而在后张预应力孔道中，为防止预应力筋锈蚀，并通过凝结后的浆体将预应力传递至混凝土结构中。为保证预应力构件的强度、密实性、耐久性等性能，一般采用专用压浆料与压浆剂用于后张法预应力孔道的注浆。而专用压浆料是指由水泥、高效减水剂、膨胀剂和矿物掺合料等多种材料干拌而成的混合料，在施工现场按一定比例加水并搅拌均匀后，用于充填后张预应力孔道的压浆材料；而专用压浆剂是指由高效减水剂、膨胀剂和矿物掺合料等多种材料干拌而成的混合剂，在施工现场按一定比例与水泥、水混合并搅拌均匀后，用于充填后张预应力孔道的压浆材料。所谓专用，是指专门用于后张预应力孔道的压浆，且均应由工厂化制造生产。

水泥基灌浆材料在公路工程上的应用有：地脚螺栓锚固、设备基础或钢结构柱脚底板的灌浆、混凝土结构加固改造及后张预应力混凝土结构孔道灌浆。但后张预应力混凝土结构孔道灌浆涉及最多，要求最严格，因此，应重点研究。

二、水泥基灌浆料现行相关规范

《水泥基灌浆材料（JC/T 986-2005）》

《水泥基灌浆材料应用技术规范（GB/T 50448-2008）》

《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范（DL/T 5148-2012）》

《水泥基灌浆材料施工技术规程（YB/T9261-98）》

《预应力孔道灌浆剂（GB/T 25182-2010）》

《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》TB/T 3192-2008

《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011

《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002（2011修订版）

三、水泥基灌浆料的应用领域

1．地脚螺栓锚固

灌浆材料多用于设备基础、钢结构柱脚地板的地脚螺栓锚固。为了保证灌浆材料凝结硬化之后与地脚螺栓之间紧密锚固,在灌浆之前应适当处理地脚螺栓表面的铁锈和油污,然后调整位置的同时将己经拌和好的灌浆材料注入到螺栓孔中。灌浆过程中严禁振捣,但可适当插捣。具体施工工艺见图1。

图1.地脚螺栓锚固工艺图

2．二次灌浆

二次灌浆是灌浆材料的一种传统应用方法。与地脚螺栓锚固类似,灌浆之前应将设备的地板、混凝土基础表面进行细致的清理,不允许有碎石、浮浆、浮灰、油污等杂物残留。灌浆过程应尽可能缩短灌浆的时间,且必须连续灌浆,二次灌浆是从一侧开始进行,直到另一侧溢出浆液为止。对于较长设备或轨道基础的灌浆,视实际工程情况可分段施工。在灌浆过程中严禁振捣,必要时可采用灌浆助推器。为减少灌浆材料水分的过快蒸发,当环境温度高于30摄氏度时,施工人员应当尽量避免灌浆部位受到阳光的直射。具体工艺步骤如图2所示。

图2.二次灌浆工艺图

3．混凝土结构加固和改造

混凝土结构加固和改造,是水泥基灌浆材料在设备加固、二次灌浆之外的又一重要应用。其主要发挥了水泥基灌浆材料耐高温、耐老化,无毒性,成本低廉等优良性能。大量工程应用表明,利用灌浆材料对混凝土结构进行加固和改造,易于施工、工期短、效果好。

4．预应力孔道灌浆

预应力孔道灌浆是将灌浆材料注入到预留的预应力混凝土孔道中,灌浆材料本身必须具备良好的流动性,它能够将预应力钢筋与套管之间的空隙填满,能够尽快达到一定的抗压强度和粘结强度,而且能够保护预应力钢筋不外露而遭锈蚀,保证预应力混凝土结构或构件的安全寿命灌浆材料具有一定的微膨胀性能,能够减少和补偿水泥浆在凝结过程中的收缩变形,防止裂纹的产生,它能够使预应力钢筋与混凝土良好结合,保证预应力的有效传递。

四、原材料组成

水泥基灌浆料主要由水泥、细集料、膨胀剂、矿物掺合料、高效减水剂、调凝剂、保水剂、消泡剂等组成。

1 水泥

水泥作为压浆材料中主要的组分之一，水泥的品种、活性、强度等级和用量等对压浆材料的性能有着重要的影响。

常用的水泥品种有:普通硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥等，或它们之间的复合使用。为保证灌浆料硬化后的强度，水泥等级一般不能低于级的低碱硅酸盐水泥或低碱普通硅酸盐水泥。为保证压浆料的早期强度，一般采用普通硅酸盐水泥与早强水泥（硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥）互掺使用。

2集料

集料的级配和细度模数会影响灌浆材料的塑性、以及凝结硬化后的力学性能。集料颗粒的形貌对灌浆材料性能也有一定的影响。常用集料包括级配优良的天然砂和石英砂。骨料级配均匀，灌浆料可以更容易流动，不易出现离析泌水等现象，工作性能会更好。

3外加剂

在混凝土和易性与水泥用量不变的条件下，减水剂能减少用水量，增加混凝土的强度;或和易性与混凝土强度不变的时候，能够节约水泥用量。在水泥浆中增加减水剂甚至缓凝剂，主要目的是改善水泥浆流动性。在微观方面来说，减水剂在水泥浆中主要通过以下方式产生作用:

（1）分散作用:加水拌合后，受到水泥颗粒分子间引力，水泥浆会形成絮凝结构，使一部分水包裹在水泥颗粒之中，不参与浆体的自由流动。包裹着的水无法与外界接触，在浆体中独立存在，不参与任何形式的运动。如果包含减水剂，受到影响，其分子可附着于浆体中的水泥粒表面，从而形成某种带电体，同种电荷容易排斥，使水泥颗粒分散开来，絮凝结构被破坏，释放出的水随之参与流动，这就增加了浆体流动性。

（2）润滑作用:减水剂可附着于水泥粒表面，与水分子作用，形成一种膜。这种膜具有一定的特性，即其具有的润滑特性，能够大大的降低滑动阻力，这种阻力存在于水泥颗粒间，降低的阻力使水泥浆流动性提高。

外加剂种类主要有聚羧酸系高性能减水剂、萘系高效减水剂、氨基磺酸系减水剂等。但从灌浆料的砂浆流动度损失、强度和干燥收缩率方面可以看出聚羧酸系减水剂的效果最好。聚羧酸相比于萘系和氨基有良好的保坍性能，并且相对而言灌浆料的干燥收缩也是减小的，灌浆料的强度有一定的增强作用。