王苓力

(1.遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司 沈陽市 110166； 2.遼寧大通公路工程有限公司 沈陽市 110111)

0 引言

橋梁作為公路工程中實(shí)現(xiàn)跨越山谷、道路、江河等障礙物的重要構(gòu)筑物，因其建造工期長(zhǎng)、消耗模板支架量大、結(jié)構(gòu)耐久性差等缺點(diǎn)造成了交通擁堵、環(huán)境污染、噪音擾民等不利因素。裝配式橋梁使用工業(yè)化生產(chǎn)預(yù)制方式，相比于傳統(tǒng)施工有縮短工期現(xiàn)場(chǎng)快速拼裝、節(jié)約建筑材料、減少環(huán)境污染等優(yōu)勢(shì)。

預(yù)制構(gòu)件之間的連接在裝配式橋梁結(jié)構(gòu)中關(guān)系到整體結(jié)構(gòu)的抗震性能和抗倒塌能力，而灌漿套筒連接方式是一種由工程實(shí)踐需要和技術(shù)發(fā)展而產(chǎn)生的新型鋼筋連接方式，其關(guān)鍵在于高性能灌漿料性能優(yōu)劣。要求灌漿料必須具有高流動(dòng)性要求和較高的力學(xué)強(qiáng)度，保證套筒的灌漿飽滿效果，消除安全隱患和力的有效傳遞[1]。本文通過摻入礦物摻合料，研究了摻合料對(duì)灌漿料強(qiáng)度以及流動(dòng)度的影響。

1 試驗(yàn)

1.1 原材料

(1)水泥，采用硅酸鹽P·Ⅱ 52.5R級(jí)水泥。

(2)砂，采用40～70目中砂和70～140目細(xì)砂。

(3)減水劑，粉末狀聚羧酸高性能減水劑。

(4)消泡劑，采用有機(jī)硅消泡劑，活性成分為聚硅氧烷、聚醚共聚物，PH值為6～8。

(5)JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉，產(chǎn)品的最大粒徑在10μm以內(nèi)，具有高活性、高細(xì)度、粒度分布集中等特點(diǎn)，微米級(jí)的礦渣粉顆粒在水泥漿體中能夠快速水化，提供更高的后期強(qiáng)度，同時(shí)微米級(jí)的礦渣粉顆粒能夠填充粗顆粒間的空隙，形成良好顆粒級(jí)配[2]。

(6)超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠，一種全球狀、連續(xù)粒徑分布、超細(xì)、實(shí)心、硅鋁酸鹽精細(xì)沉珠。其因連續(xù)粒徑分布、球狀可改善流變性，降低粘度，增加密實(shí)度，提高防腐能力。

1.2 試驗(yàn)配合比

具體試驗(yàn)配合比見表1。A組為標(biāo)準(zhǔn)組的基礎(chǔ)上等量替代水泥摻入JM-2；B組為標(biāo)準(zhǔn)組的基礎(chǔ)上等量替代水泥摻入精細(xì)沉珠；C組為按不同比例雙摻兩種摻合料等量替代水泥。所有試驗(yàn)組減水劑摻量為0.6%，消泡劑摻量為0.2%，膠砂比為1∶1，水膠比為0.25。

表1 試驗(yàn)配合比

1.3 試驗(yàn)方法

灌漿料抗折抗壓強(qiáng)度按《水泥膠砂強(qiáng)度檢驗(yàn)方法》(GB/T 17671-1999)執(zhí)行，測(cè)定1d、3d、28d的抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。強(qiáng)度及流動(dòng)度指標(biāo)要求參照《節(jié)段預(yù)制拼裝混凝土橋梁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(送審稿)》。

灌漿料的流動(dòng)度按《水泥基灌漿材料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》(GB/T 50448-2008)進(jìn)行測(cè)定，測(cè)定初始流動(dòng)度和30min流動(dòng)度。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 技術(shù)要求及基準(zhǔn)組試驗(yàn)結(jié)果

由表2可見，標(biāo)準(zhǔn)組的抗壓強(qiáng)度隨齡期的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)，1d、3d齡期的抗壓強(qiáng)度滿足了要求，但28d的抗壓強(qiáng)度無法滿足技術(shù)要求。標(biāo)準(zhǔn)組的初始流動(dòng)度和30min流動(dòng)度均滿足了技術(shù)要求。

表2 技術(shù)要求及基準(zhǔn)組試驗(yàn)結(jié)果

2.2 單摻JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉對(duì)灌漿料性能的影響

由圖1可見，摻入超細(xì)礦粉的1d抗壓強(qiáng)度雖低于標(biāo)準(zhǔn)組但仍滿足技術(shù)要求。3d、28d抗壓強(qiáng)度有所提升，且摻入量越大提升效果越明顯，28d齡期的活性指數(shù)分別為A1組101、A2組114、A3組123。這是由于超細(xì)礦粉具有高活性、高細(xì)度、粒度分布集中等特點(diǎn)，提供更高的后期強(qiáng)度，同時(shí)微米級(jí)的礦渣粉顆粒能夠填充粗顆粒間的空隙，形成良好顆粒級(jí)配。1d抗壓強(qiáng)度要低于標(biāo)準(zhǔn)組，可能原因是水泥先進(jìn)行水化，1d的強(qiáng)度主要由水泥的水化產(chǎn)物提供導(dǎo)致。試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然A1組較基準(zhǔn)組強(qiáng)度有小幅度提高，但仍低于技術(shù)指標(biāo)要求，即單摻超細(xì)礦粉時(shí)摻量應(yīng)在15%以上[3]。

由圖2可見，隨著超細(xì)礦粉摻量的增加，試驗(yàn)組的流動(dòng)度呈降低趨勢(shì)，超細(xì)礦粉摻量對(duì)30min流動(dòng)度的影響要大于初始流動(dòng)度的影響。A1組的初始流動(dòng)度為310mm，較基準(zhǔn)組的流動(dòng)度降低了10mm，A1組的30min流動(dòng)度為260mm，較基準(zhǔn)組降低了20mm。A3組的初始流動(dòng)度為285mm，較基準(zhǔn)組的流動(dòng)度降低了35mm，A3組的30min流動(dòng)度為220mm，較基準(zhǔn)組降低了60mm。原因可能是超細(xì)礦粉的粒徑小，比表面積大，導(dǎo)致需水量增加，即在用水量不變的情況下會(huì)導(dǎo)致膠凝材料顆粒間的層間水減少，從而流動(dòng)度變小。

摻入礦粉可提高灌漿料的3d和28d強(qiáng)度，滿足了技術(shù)要求，但是流動(dòng)無法滿足技術(shù)要求，即還需要摻入其他摻合料或外加劑來彌補(bǔ)損失的流動(dòng)度。

2.3 單摻超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠對(duì)灌漿料性能的影響

由圖3可見，B組的28d抗壓強(qiáng)度均高于基準(zhǔn)組，10%摻量時(shí)抗壓強(qiáng)度提升幅度最大，抗壓強(qiáng)度達(dá)到102.1MPa，活性指數(shù)為107。B2、B3的1d和3d的抗壓強(qiáng)度要低于基準(zhǔn)組，摻量越大早期抗壓強(qiáng)度越小。由此看出，超細(xì)粉煤灰可提高28d的抗壓強(qiáng)度，最佳摻量在10%左右，同時(shí)摻量越高早期強(qiáng)度越低。可能原因是在最佳摻量下，灌漿料的膠凝材料粉體獲得了密實(shí)的填充，孔隙率降低，從而提高灌漿料的強(qiáng)度。

圖4反映了超細(xì)粉煤灰對(duì)灌漿料流動(dòng)度的影響。試驗(yàn)表明，摻入超細(xì)粉煤灰之后，灌漿料的初始流動(dòng)的30min流動(dòng)度都得到了很好的改善。B1組的初始流動(dòng)度為360mm，較基準(zhǔn)組的流動(dòng)度增加了40mm，B1組的30min流動(dòng)度為330mm，較基準(zhǔn)組增加了50mm。B3組的初始流動(dòng)度為368mm，較基準(zhǔn)組的流動(dòng)度增加了48mm，B3組的30min流動(dòng)度為340mm，較基準(zhǔn)組增加了60mm。這是由于超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠是一種連續(xù)粒徑分布、超細(xì)、實(shí)心的硅鋁酸鹽精細(xì)沉珠，其粒徑小，表面光滑，顆粒在水泥顆粒間可起到“滾珠”的作用，減少顆粒間的摩擦阻力，增加漿體的流動(dòng)性，對(duì)改善灌漿料的工作性能十分有利[4]。

試驗(yàn)表明，隨著超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠的逐漸加入，漿體的流動(dòng)性增強(qiáng)，但其后期抗折抗壓強(qiáng)度提高不明顯。為同時(shí)滿足對(duì)流動(dòng)度和強(qiáng)度的要求，本文將復(fù)合摻入JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉和超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠，研究其對(duì)強(qiáng)度和流動(dòng)度的影響。

2.4 復(fù)摻超細(xì)礦粉和超細(xì)粉煤灰對(duì)灌漿料性能的影響

由圖5、圖6可見，將JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉和超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠復(fù)合使用，試驗(yàn)組的流動(dòng)性和強(qiáng)度都得到了提升，1d強(qiáng)度相比于單摻時(shí)也得到了改善。對(duì)比C1和C2可得出，在JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉摻量相同的情況下，提高超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠的摻量，試塊的整體強(qiáng)度下降，漿體流動(dòng)度增強(qiáng)。對(duì)比C1和C3可得出，在超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠摻量相同的情況下，提高JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉的摻量，灌漿料的28d強(qiáng)度提高非常明顯，流動(dòng)度有所下降，但流動(dòng)度要明顯優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)組。對(duì)比C1和C3可見，摻合料的總摻量為20%的情況下，C3組的整體表現(xiàn)優(yōu)于C1組。由此得出，將JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉和超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠結(jié)合使用，二者相輔相成，C組的初始流動(dòng)度高于350mm，30min流動(dòng)度高于320mm。在強(qiáng)度和流動(dòng)性均滿足要求的條件下，后期強(qiáng)度增長(zhǎng)趨勢(shì)突出會(huì)對(duì)后續(xù)豎向膨脹劑等外加劑對(duì)強(qiáng)度的負(fù)面影響提供保證[5]。

3 結(jié)論

(1)JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉能夠有效提高灌漿料后期強(qiáng)度，且摻入量越大強(qiáng)度提高越大，但是提高強(qiáng)度的同時(shí)會(huì)降低漿體的流動(dòng)度，使其不易攪拌均勻且粘稠。

(2)超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠能夠有效改善灌漿料漿體流動(dòng)度，摻入量越大漿體流動(dòng)性能越好，但漿體流動(dòng)性大會(huì)給強(qiáng)度帶來負(fù)面影響，使得后期強(qiáng)度無法得到保證。

(3)復(fù)合摻入JM-2微米級(jí)超細(xì)礦渣粉和超細(xì)粉煤灰精細(xì)沉珠，二者以適當(dāng)比例結(jié)合使用使得強(qiáng)度和流動(dòng)度均滿足要求。既能使試塊前中后期強(qiáng)度穩(wěn)定增長(zhǎng)滿足技術(shù)要求，又能改善漿體流動(dòng)度。二者結(jié)合相輔相成，提高灌漿材料的和易性，降低離析、泌水等，使灌漿料有更加優(yōu)越的力學(xué)和流動(dòng)性能。