高流态有砂型压浆料的性能研究

徐浩杰

摘 要：压浆料满足公路、铁路工程以及路面修补工程的施工要求，具有十分重要的意义，为了系统研究有砂型压浆料的各项性能要求，充分发挥有砂型压浆料的优势，考察了以普通硅酸盐水泥为主的胶凝体系中，调整胶砂比、水胶比以及掺加硫铝酸盐水泥来探究对压浆料的性能影响，在此基础上通过调整两种不同级配的砂子成功配置出具有大流态，高强度的有砂型压浆料，结果表明：随着胶砂比的不断变大，压浆料的流秒呈现先变快后边慢的趋势，当胶砂比为2.33、水胶比为0.3时，压浆料的流变性能最佳。

关键词：压浆料；高流态；硫铝酸盐水泥

0 引言

研究道路用压浆材料拥有良好的发展前景，因灌浆法通过液压以及电化学压力原理，通过压浆管高压注入路面孔洞，这就要求压浆材料有优良的流动性能、良好的砂子级配、较早的早期强度以及一定的微膨胀作用。

1 试验

1.1 试验用主要原料

胶凝材料：PO 52.5普通硅酸盐水泥-山东宝山生态建材集团；硫铝酸盐水泥-中国联合水泥集团有限公司；矿粉：济南鑫森化工有限公司 粉煤灰：一级粉煤灰，市售；微珠：淄博川峰建筑节能材料厂；骨料：40-70目烘干砂：70-120目烘干砂；外加剂：聚羧酸粉减水剂（减水率为35%，固含量为98%）；粉体消泡剂。

1.2试验与测试方法

试验以普通硅酸盐为基本的胶凝材料，通过探究性试验初步确定无砂型压浆料的胶凝材料基本配比如下：普通硅酸盐水泥60%+矿渣粉10%+粉煤灰30%，水胶比为0.28，砂子级配比例如下：40-70目数烘干砂10%+70-120目数烘干砂90%，聚羧酸减水剂占胶凝材料的0.1%，HD-1塑性膨胀剂占胶凝材料的0.05%，通过调整胶砂比、水胶比两个指标，选用初始流秒，30min流秒，1d抗压强度，3d抗压强度，28d抗压强度为主要指标来探究胶凝体系。试验各项性能测试应参照《水泥基灌浆料应用技术规程》GB/T50448-2015标准进行。

2 结果与分析

2.1 胶砂比对压浆料性能影响

胶砂比（C/S）指的是胶凝材料与砂子的比值，不同的胶砂比，会对压浆料的性能有不同的影响，胶砂比过大，浆体因胶凝材料过多，砂子与水泥浆体的剪切应力过大，出现浆体粘性过大，浆体的孔隙率小，造成浆体流动性不佳，不利于施工[1]，同时水泥浆体过多，也造成经济上的损失。胶凝材料过少，浆体总比表面积增大，水泥浆体未能完全包裹住砂子，砂與水泥浆体的剪切应力变小[2]，砂子在其重力作用下会出现下沉现象，从而导致整个浆体随着放置时间的延长出现离析泌水现象，因此合理的胶砂比不仅能够满足压浆料的流动性能同时能够良好的填充砂子之间的空隙，使浆体能够保持持久的稳定性，本文通过对不同胶砂比进行试验，以初始流秒，30min流秒，1d抗压强度，3d抗压强度，28d抗压强度为主要指标，对压浆料的各项性能指标进行系统实验。

随着胶砂比不断变大，1d、3d、28d抗压强度呈现逐渐增长的趋势，当胶砂比为0.5-2.5时，压浆料1d抗压强度增长67%，3d抗压强度增长16%，胶砂比为2.5时，1d抗压强度达到19.31MPa，抗折强度则随着胶砂比的不断变大，出现先增大后减小的趋势，当胶砂比为2.33时抗折强度最佳，由此可知当胶砂比存在一个最佳的范围，当胶砂比为2.33左右时，抗折强度最佳。

2.2水胶比对压浆料性能影响

水胶比同胶砂比同样影响着压浆料的浆体的流动度、稠度以及后期的强度发展，Fatih Celik研究了水胶比对浆体的影响，水胶比低，水泥体少，浆体与骨料的体积比过小，水泥浆体整体的屈服剪切应力过大[3]，从而使浆体整体过于粘稠，不具有良好的流动性，当水胶比过大时，浆体的屈服剪切应力过小，在砂子的自身重力作用下，容易出现浆体的离析泌水现象，另当水胶比过大，浆体中自由水过多，水泥水化后期，水泥结构体因水化失水，导致浆体结构出现大量的微细孔洞，形成各种物质侵入的孔道，导致压浆料的耐久性收到严重影响，为了探究水胶比对压浆料性能的影响，本文以胶砂比为2.33为基准，通过选取不同的水胶比，以初始流秒，30min流秒，凝结时间，1d、3d、28d抗压强度为主要指标来探究水胶比对压浆料的性能影响。

随着水胶比的不断增大，1d、3d、28d抗压强度呈现下降趋势，凝结时间也逐渐延长，当水胶比在0.27-0.3范围时，1d、3d、28d抗压强度分别降低29.27%、14.63%、12.37%，由此可知相比胶砂比，水胶比对压浆料的强度影响更大，对凝结时间也有显著的影响，可能是因为随着水胶比变大，浆体中自由水充斥着整个浆体，使浆体中参与水化的Ca2+、SO42+浓度降低，从而延缓了水泥矿物的水化进程，而随着水泥不断水化，自由水被消耗从而留下大量的微小孔洞，有些孔洞形成连续性细小的裂缝，对浆体结构的后期强度发展产生不利影响。

2.3 砂子级配对压浆料性能

砂子的级配选择对压浆料的流动性以及压浆料的浆体状态起到至关重要的作用，由上述实验可知，胶砂比为出胶凝材料与砂子的比例，影响对压浆料的各项性能指标，因此，在上述胶砂比试验的基础上，拟通过确定压浆料的胶砂比为0.23，水胶比为0.3，为了更加得到更加准确地试验数据，现加入防沉降粉（占胶凝材料的0.2%）有效地防止压浆料泌水、离析，通过目数为40-70、70-120两种砂子进行复掺，以初始流秒、30min流秒、1d、3d、7d、28d抗压强度、1d、3d、7d、28d抗折强度为主要指标，系统探究砂子级配对压浆料的性能影响。

随着40-70目砂子掺量的不断提高，1d、3d、7d抗压强度有比较明显的先增长后下降的趋势，对28d抗压强度基本无影响，由此可知，砂子级配主要影响压浆料的早期强度，随着压浆料不断水化，结构体内水分子不断参与水化，砂子级配对压浆料强度影响程度越来越小，当40-70目数砂子掺量由30%-50%时，1d抗压强度损失23%左右，3d抗压强度损失13%左右，可能是因为浆体随着放置时间的延长出现泌水现象，浆体出现分层现象，导致浆体早期强度损失过大。

随着40-70目砂子掺量的不断提高，压浆料的抗折强度与抗压强度趋势基本一致，当40-70目砂子掺量为30%时，1d抗折强度为5.01MPa，3d抗折强度为8.21MPa，初始流秒为34.24s，浆体状态优良，为最佳的掺量，由此可知，对不同目数的砂子进行合理的级配，使胶凝材料能够合理的包裹住砂子，不仅能够增加浆体的流动性，浆体结构也因有较小的孔隙率从而有利于促进胶凝材料进一步发生水化反应，从而宏观表现出不同程度的强度增长现象。

3结论

随着水胶比的不断增大，压浆料初始流秒与30min流秒均有变快的趋势，随着水胶比的不断增大，压浆料流秒损失变小，相比胶砂比，水胶比对压浆料的强度影响更大，对凝结时间也有显著的影响。

参考文献：

[1] 宋小婧，李北星， 陈梦义. 预应力孔道压浆料的性能影响因素研究[J]. 混凝土， 2014， （9）： 138-141.

[2] 朱清华， 费伟全， 谢松. 低负温型管道压浆料工艺性能研究[J]. 混凝土与水泥制品， 2017，（4）： 88-90.

[3] 王甲春， 黄国新， 钟哲伦， 等. 预应力混凝土压浆料流变性能测试[J]. 硅酸盐通报， 2017， 36（10）： 3527-3530.