水泥基灌浆材料
张海彬，王洪刚
（胜利油田营海实业集团有限公司 山东 东营 257000）
【摘 要】本文探讨了水泥基高强灌浆材料在企业生产实际过程中，根据企业自身原材料实际，有效的对其配比方案进行改进的情况，主要是针对传统配比生产的灌浆材料与改进配比生产的灌浆材料两者之间在各项性能上存在的差异进行讨论，来证实配比改进的效果和意义；同时用实际施工状况进行了改进效果说明。
【关键词】水泥基；配比改进；高流动度；膨胀率；灌浆；施工验证
Discussionon cement high strength grouting material ratio improvement scheme
Zhang Haibin， Wang Honggang
(Shengli Oilfield Yinghai Industrial Group Co., Ltd. Shandong Dongying257000)
Abstract：This paper discussesthe cement high strength grouting material production process in theenterprise, according to their own raw materials, effectively improved thescheme, is mainly aimed at the differences between traditional proportion ofgrouting material production and improvement of grouting material ratio betweenthe production of the performance are discussed, to confirm effect andsignificance of ratio improved; at the same time with the actual constructioncondition is improved effect description.
Keyword：cement ratio; improvement; highmobility; expansion rate; grouting; construction verification
0 引言
近年来建筑建材产业不断发展，在许多特殊施工部位使用“高强无收缩自流平灌浆材料”已成为一种趋势，其中高强灌浆料生产原材的选定往往会成为难点和关键点。胜利油田营海实业集团借助自身产业一条龙的优势，采用简便易得的材料，打破传统配比方案，在进行系统分析论证的基础上，通过大量实验研究和验证，最终确定了适合自身生产的水泥基灌浆料产品，提升了灌浆料产品品质，同时又降低了其生产成本，实现了节能降耗、综合利用的目标。
1 实验目的
高强无收缩自流平灌浆材料主要用于基础二次灌浆、接缝修补、精密设备、大型设备基础安装等要求材料具有高流动性，早强，高强，无收缩的工程。其特点决定其在开发调整时必须依据以下几点：
1、低水灰比，高流动性。
2、 含骨料，保证强度，减少收缩。
3、 为防止收缩，加入膨胀剂。
4、 加入其他成分保证早期强度与最终强度。
5、 兼顾原材料的成本及可实现性。
本次试验在以上四点不变的情况下研究在保证流动度、施工性能等的条件下，通过使用不同比例普通水泥、干粉机制砂与使用传统高铝水泥、石英砂进行对比，寻找其流动度、强度、凝结时间变化规律，寻找成本降低的可行性。
2 试验用原材料（见表1）
表1：
| 原料名称 | 型号或级别 | 产地或厂家 |
| 普通硅酸盐52.5级 | 工厂自产 |
| 高铝水泥 | 山东淄博 |
| 6~10目 | 山东潍坊 |
| 8~12目 | 山东潍坊 |
| 系度模数≤3.2% | 工厂自产 |
| Ⅱ级 | 工厂自产 |
| 西卡 | |
| 山东淄博 | |
| FDN-A1 | 西卡 |
| PD-1 | 西卡 |
3 实验方法
1、流动度测试：参照50119附录A进行，水灰比0.14。
2、凝结时间测试：按GB/T50080中灌入阻力法测定，其中取消震动。
3、强度测试：按GB/T17671-1999，其中取消震动。
4 实验过程
4.1 参考实验配比的确定
4.1.1这次实验以最常见的Ⅲ类水泥基灌浆材料为例，企业传统配比选择方案为：（见表2）
表2：
| 序号 | 传统基本配比(%) | ||||||
| 普通 水泥 |
高铝 水泥 |
混合 石英砂 |
CEA | 硅灰 | 高效 减水剂 |
消泡剂 | |
| 1 | 42.3 | 2.2 | 47.85 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 2 | 40.0 | 4.5 | 47.85 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 2 | 37.8 | 6.7 | 47.85 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 4 | 35.6 | 8.9 | 47.85 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
4.1.2对传统选择配比全面进行检验；通常高强灌浆材料在生产过程中，根据原材料变化情况，为了保证早期、后期强度的稳定合格，会采取添加不同比例的高铝水泥、及其它材料进行调节，基本调节检验数据如下表所示（见表3）；
表3：
| 配比 序号 |
常规检测项目 | 抗压强度（MPa） | ||||||
| 初始流 动度（cm） |
30min保留值（cm） | 3h膨胀率（%） | 24h与3h膨胀之差（%） | 锈蚀 | 泌 水 |
1d | 3d | 28d |
| 285 | 249 | 0.97 | 0.18 | 无 | 0 | 39 | 61 | 96 |
| 290 | 290 | 1.03 | 0.19 | 无 | 0 | 37 | 69 | 90 |
| 302 | 264 | 0.89 | 0.18 | 无 | 0 | 27 | 40 | 79 |
| 286 | 260 | 0.87 | 0.18 | 无 | 0 | 20 | 45 | 81 |
4.1.3对传统配比的分析；在实际操作过程中，配比的调节影响灌浆料强度的同时，往往还会有副作用产生，综合配比调整经验如下：
1、传统配比中的硅灰的加入会大大提高灌浆材料的强度，但对材料的流动度有一定的影响，而且使用成本较高。
2、高铝水泥的加入加快材料的初凝、终凝时间，对于流动度的保持存在明显弊端。
3、高铝水泥的加入当比例小于等于10%时，对材料早期强度影响较大，最终强度影响整体趋于减缓。
4.1.4 综合考虑流动度、凝结时间和早期、后期强度这几种因素，可以将第二种传统配比作为常温早强型灌浆材料标准方案进行配比改进对比实验。
4.2 配比改进方案的确定
4.2.1改进配比的主要方向是依托企业自身实际，尽力使用能够自给的原材料进行生产，主要是对水泥、粉料及石英砂与干粉机制砂的使用调整，但是灌浆材料的各项性能必须满足国标，并且要等同或优于传统配比。方案确定详细原则为a考虑高铝水泥的弃用，要保持或者适度增加普通水泥的用量；b要体现出粉煤灰由有到无的材料性能变化，能够确定出具体使用量；c干粉机制砂的应用比例和效果要能够验证出来，最终指导生产。
4.2.2改进实验配比为；（见表4）
表4：
| 序号 | 改进配比(%) | ||||||||
| 普通 水泥 |
高铝 水泥 |
粉煤灰 | 混合 石英砂 |
干粉机制砂 | CEA | 硅灰 | 高效 减水剂 |
消泡剂 | |
| 1 | 45.35 | 0 | 0 | 47.0 | 0 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 2 | 44.0 | 0 | 1.35 | 47.0 | 0 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 3 | 42.0 | 0 | 3.35 | 47.0 | 0 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 4 | 40.0 | 0 | 5.35 | 47.0 | 0 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 5 | 45.35 | 0 | 0 | 23.5 | 23.5 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 6 | 44.0 | 0 | 1.35 | 9.4 | 37.6 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 7 | 42.0 | 0 | 3.35 | 0 | 47.0 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
| 8 | 40.0 | 0 | 5.35 | 0 | 47.0 | 3.8 | 2.8 | 1 | 0.05 |
4.2.3 实验配比方案的全面检验，检验数据见表5；
表5：
| 配比 序号 |
常规检测项目 | 抗压强度（MPa） | ||||||
| 初始流 动度（cm） |
30min保留值（cm） | 3h膨胀率（%） | 24h与3h膨胀之差（%） | 锈蚀 | 泌 水 |
1d | 3d | 28d |
| 285 | 270 | 0.99 | 0.21 | 无 | 0 | 31 | 51 | 86 |
| 298 | 280 | 1.03 | 0.19 | 无 | 0 | 30 | 51 | 82 |
| 302 | 285 | 0.89 | 0.19 | 无 | 0 | 27 | 45 | 79 |
| 310 | 287 | 0.87 | 0.20 | 无 | 0 | 21 | 44 | 70 |
| 281 | 270 | 1.00 | 0.18 | 无 | 0 | 35 | 56 | 92 |
| 296 | 280 | 1.00 | 0.19 | 无 | 0 | 35 | 56 | 90 |
| 300 | 282 | 1.01 | 0.18 | 无 | 0 | 36 | 55 | 90 |
| 305 | 285 | 0.99 | 0.18 | 无 | 0 | 34 | 52 | 87 |
4.3 实验结果的分析
4.3.1通过配比1-4我们可以看出，在保证其他配比基本稳定的情况下，使用5%以内的优质粉煤灰替代普通水泥，弥补去掉高铝水泥粉料的不足，在状态得到有效调整的情况下，强度略有损失，灌浆料的性能也能够满足国标的要求，较之前使用高铝水泥时强度略有降低。
4.3.2通过配比5-8我们可以看出，机制砂与石英砂的替代使用，基本对灌浆料的质量没有影响，而且在强度上还有明显的上升趋势，完全弥补了粉煤灰使用对强度造成的影响。
5 实验结论
5.1 此次试验只是针对高强灌浆料中水泥、粉料及机制砂的替代，在其它原材料上作者不排除改进的可能性。
5.2 实验证明，基于自身现有原材料，通过大量实验，可以实现部分原材料的重新选择，从而达到保证质量，降低成本的目的。
5.3 高强灌浆料的生产可以停用高铝、硫铝酸盐等早强水泥，完全使用普通高标号水泥进行生产，在状态上可以通过粉煤灰进行调整，在强度上可是使用干粉机制砂进行弥补，在配料成本上与市场同类产品比较，可以降低10%以上。
6 施工验证
6.1 高强灌浆料的施工是其的难点，但也是验证其质量的最好手段。我公司在实现创新配方生产自流平高强灌浆材料以来，多次通过施工实际对材料的性能进行了验证，其中包括地脚螺栓的锚固，二次灌浆，混凝土结构加固，孔洞灌浆等等；具体施工验证见下图；
6.2 高强灌浆料施工验证小结；我公司高强灌浆料配比优化后，在一系列的施工验证中，材料都能够满足各项施工要求，各项技术指标远远高于国家标准，大多数28天强度实体检测都超过了100兆帕；真正做到了材料的低水灰比、高流动度、高早强、高后强的要求。在施工验证中，还要注意结合施工部位及施工环境的不同进行适度的配比变动，比如灌缝材料要注意骨料的选择及特殊施工工艺的选择，另外在允许的前提下要尽力控制低的水灰比，以达到最佳的施工效果。
7 说 明
7.1本实验是基于我公司特殊情况设计开展的，存在一定的局限性。
7.2由于实验条件限制，时间仓促，本次实验的样品数目不是很大，有误差在所难免。上面所说的样品有待于做进一步实验研究。
参考文献：
【1】王强等.GB/T50448-2008水泥基灌浆材料应用技术规范.中冶集团建筑研究总院，2008-08-01.
【2】杨双舟. 高强灌浆料对混凝土结构的加固修补技术及施工注意事项.河南建材，2011（6）：6-9
【作者简介】张海彬（1977-），男，中心实验室副主任。
