钢丝网水泥砂浆加固用高性能复合砂浆的研究

钢丝网水泥砂浆加固用高性能复合砂浆的研究

葛序尧1，彭勃2，谢业明3

（1、湖南大学土木工程学院，长沙410082 2. 湖南固特邦土木技术发展有限公司长沙410205

3. 安徽省公路桥梁工程公司，合肥 230022 ）

摘要：本文针对《混凝土结构加固设计规范》GB50367－2006钢丝网水泥砂浆加固对砂浆性能的要求，对两种不同类型减水剂改性的聚合物砂浆性能进行了研究，得出聚羧酸盐高效减水剂与聚合物有较好的相容性，可以使砂浆含气量降低、减水效果有一定叠加性、保水性增加、抗折强度、抗压强度和粘结抗拉强度得到大幅度提高；然后根据规范要求选出较优配合比。

关键词：钢丝网；聚合物；水泥砂浆；减水剂；加固

0 引言

砌体结构被广泛应用于我国的工业和民用领域。我国砌体结构较多，使用年限较长，有大量的砌体结构急需加固。钢丝网水泥砂浆加固是砌体结构重要的加固方法之一，钢丝网水泥是一种由钢丝网增强的水泥复合砂浆。钢丝网水泥属于无机复合胶凝材料，它有较高的抗拉强度、重量比和较好的韧性、延展性及耐久性，可以加工成任意形状，适用于各种轮廓外形的结构构件加固[1]。已有的各种加固方法中的界面粘贴技术，国内外均采用以环氧树脂结构胶为主剂的有机结构胶，价格昂贵，相比之下砂浆作为无机胶凝材料，与基材间将有更好地相容性、协调性、相互渗透性，而且抗老化、耐火、耐久性更好，且价格相对便宜[2]；因此，钢丝网水泥砂浆加固越来越受到国内外加固行业的重视。

1 钢丝网水泥砂浆加固对砂浆性能的要求

国内外许多文献相继对钢丝网水泥砂浆抗震加固试验研究和理论分析进行了介绍。对钢丝网水泥面层加固墙体，研究和实际应用多做得比较多的国家是前苏联，苏联塔什干乌兹别克力学与抗震结构研究院和苏联中央建筑结构科学院都对钢丝网水泥砂浆加固砖砌体做过深入的研究，并各自提出破坏时的极限水平荷载的计算公式，他们提出加固后墙体承载能力与砂浆的工作性、抗压强度、粘结强度、加固层面积、钢丝网强度及配筋率相关的结论[3]。我国《砌体结构设计规范》GB50003－2001对砖砌体和钢筋砂浆面层的组合砖砌体构件的承载力设计中，对砂浆的强度及对应的取值、不同面层时钢筋的强度系数做了规定，并且砂浆的厚度和强度对承载力有直接的作用[4]。因此，开发高强、高韧性、高粘结性、抗渗、耐腐的高性能新型复合砂浆具有很重要的意义[5]。本文针对《混凝土结构加固设计规范》GB50367－2006钢丝网水泥砂浆加固对砂浆性能的要求，对两种不同类型减水剂改性的聚合物砂浆性能进行了研究，并从中选出较优的配合比。为使研制的砂浆使用方便、质量稳定和较高工作效率，把砂浆制成干粉砂浆的形式，因此，本文研究中采用的聚合物和减水剂均

* 作者简介：葛序尧（1982－），男，在读硕士研究生。

采用粉剂。

2 高性能新型复合砂浆的研究

2.1 原材料

水泥：采用湖南韶峰水泥集团有限公司生产的韶峰牌P.O42.5水泥，实测密度3.06g/cm 3； 砂：普通河砂，过2.5mm 筛，细度模数Mx ＝2.2，表观密度2.618g/cm 3； 水：自来水；

高效减水剂：本试验萘系高效减水剂FDN （以下记作F ）采用四川柯帅外加剂有限公司生产的产品和聚羧酸盐高效减水剂（以下记作S ）采用进口产品，两种减水剂均采用粉剂；

聚合物：意大利VINAVIL ®品牌的聚合物 (以下记作A )，粉剂；

纤维：为防止钢丝网砂浆早期塑性的收缩裂纹，并提高其体积稳定性、韧性和耐久性，向砂浆中掺加一定量纤维，纤维采用美国希尔兄弟化工公司生产的杜拉纤维，长度为9mm ，密度0.91g/cm 3。

2.2 试验内容及方法

将砂、水泥、高效减水剂、聚合物干粉、纤维等除水以外的粉末材料加入搅拌锅内开始慢速搅拌30s ，以使纤维分散均匀，加水慢速搅拌5min 并调节砂浆流动度在(165±5)mm 范围内，并以此确定用水量；流动度按《水泥胶砂流动度测定方法》GB/T2419-2005的规定测定；然后按《聚合物改性水泥砂浆试验规程》DL/T5126－2001的规定测定新拌砂浆的含气量、成型粘结抗拉试件和抗折抗压试件（试件采用40mm×40mm×160mm 棱柱体），养护至28d 测定硬化砂浆的抗折强度、抗压强度和粘结抗拉强度。

砂浆保水性试验：

试验设备：快速定量滤纸直径150mm （杭州富阳特种纸厂新星牌）、试模（内径50mm ，高10mm ）、玻璃板（200mm ×200mm ）2块、刮刀、天平（精确到0.1g ）等。

试验步骤：称量两块玻璃板＋试模的质量M 0，滤纸的质量m ；将一张滤纸放到玻璃板上将试模放到滤纸上；将搅拌好的砂浆立刻装入试模中，用刮刀轻压，然后磨平，注意要填满，不可有气泡；盖上另一块玻璃板，然后小心翻转，使有滤纸的玻璃板在上面，记下此时的时间，然后放到天平上称取总质量M 1；放在水平的试验台上，从将砂浆装入试模到翻转玻璃整个操作过程应在一分钟内完成；一小时后取出滤纸，用天平秤出玻璃板＋试模＋砂浆的质量M 2。在计算保水率时用到新拌砂浆的用水量和砂浆的总质量分别用M w 、M m 表示。

保水率计算：

1210()1()R w

m

M M m W M M M m M --=-

-- （1） 2.3 配合比和试验结果

采用灰砂质量比为1:2,为提高砂浆抗裂能力根据厂家推荐掺加占水泥质量0.15％杜拉纤维，所有砂浆的流动度控制在 (165±5)mm 范围内，并以此确定砂浆的用水量。经试验确定高效减水剂最佳用量，F 为水泥用量的1.0％，S 为水泥用量的0.3%，聚合物掺量也是按水泥质量计算。为了表示方便本文以下部分分别用A 表示单掺聚合物改性水泥砂浆，F-A 表示萘系高效减水剂和聚合物共同掺加改性水泥砂浆，S-A 表示聚羧酸盐高效减水剂和聚合物共同掺加改性水泥砂浆，其中A 00为对比砂浆。砂浆的配合比和新拌砂浆的流动度、含气量、保水率和施工性能见表1。

表1 复合砂浆的配合比、流动度、含气量、保水率和施工性能

试样编号

减水剂掺量/%

聚灰比/%

W/C

流动度

/mm

含气量

/%

保水率 施工性能描述