混凝土结构加固用灌浆料试验研究

时间：2024-07-28

魏莹莹

(山东省建筑科学研究院，山东济南 250031)

混凝土结构加固用灌浆料试验研究

魏莹莹

(山东省建筑科学研究院，山东济南 250031)

文章从高吸水性树脂（SAP）和膨胀剂出发，通过试验来研究SAP和膨胀剂掺量对混凝土结构加固用灌浆料流动度、抗压强度、竖向膨胀率的影响，得出一组SAP和膨胀率的最优掺量，对解决灌浆料应用中出现的颜色不均匀、流动性差、密实性差、出现收缩裂缝等问题提供了有利的作用。

高吸水性树脂膨胀剂混凝土结构加固灌浆料膨胀率

1. 述

当今，世界已有建筑大多为钢筋混凝土结构，众所周知，混凝土致命缺点在于它的抗拉强度极低。随着使用时间的增加，许多钢筋混凝土建筑出现了各种裂缝、沉降不均、抗震能力不足等一系列问题。然而直接对出现此类问题的建筑物拆除是不切实际的，最有效和实用的方法便是对其进行加固。所以，建筑结构的加固占据着越来越重要的地位。

目前，将高强灌浆料应用在加固修补工程中的做法是非常普遍的。我国对灌浆料的研制在1977年获得成功，经过20多年的研究，灌浆料已逐渐被用于混凝土结构的加固修补上且取得了较好的效果。

灌浆料具有良好的流动性，而且和易性比较好，有较高的自密实性能，并且早期强度较大。这些优点让它在桥涵抢修及工程质量缺陷处理等方面的应用越来越广泛。赵敏等人对灌浆料的施工性能作过试验研究，设计了多种改性灌浆料[1]；但是灌浆料发展过程中所遇到的问题也是不可忽略的。

本文研究了改善混凝土结构加固用灌浆料的一些常遇到的问题。通过阅读有关文献[2]可知，高吸水性树脂不仅可以提高砼的强度，对砼中胶凝材料和掺合料的二次水化起着非常有利的作用，而且还能降低砂浆的收缩，对灌浆料的膨胀性研究有着非常重要的意义。

2. 凝土结构加固用灌浆料的技术要求

根据YB/T9261-98《水泥基灌浆料施工技术规程》的要求，灌浆料1d/3d/28d的抗压强度分别不应小于22MPa/ 38MPa / 55MPa，流动度不小于240mm，膨胀率在竖向上需大于等于0.02%。

3. 验原材料及方法

3.1 原材料

3.1.1 水泥

采用强度等级为42.5MPa的普通硅酸盐水泥，符合现行国家标准。3.1.2骨料

选用比重2.65、硬度7的高强度骨料。

3.1.3 外加剂与掺合料

膨胀剂采用南京特种建筑材料股份有限公司生产的UEA-H膨胀剂；采用郑州博轩化工厂产品有限公司生产的吸水率为500g/g高吸水性树脂（SAP）。

3.2 试验方法

SAP与膨胀剂掺量对灌浆料膨胀性能的影响通过两组试验来分析。通过相关文献阅读及实际经验，将SAP掺量分别定为灌浆料总量的0/1‰/1.5‰/2‰，UEA-H掺量定为灌浆料总量的0.1‰/0.15‰/0.2‰。水料比定为0.15。

4. 验结果与讨论

4.1 SAP对灌浆料膨胀性能的影响

将水泥、骨料、掺合料、外加剂（其中SAP掺量为变量，膨胀剂掺量定为0.1‰）按一定比例搅拌均匀后，加水搅拌3分钟，进行流动度、凝结时间、强度、竖向膨胀值等试验，结果见表1。

表1 不同SAP掺量对灌浆料性能试验影响

通过上述试验结果可以看出，随着SAP掺量的增加，灌浆料抗压强度在前期是呈先上升后下降的趋势，但是后期强度比空白试验时都有增加。说明了SAP掺量并不是越多越好， SAP额外引水虽然能为原本接触不到水分的胶凝材料颗粒提供水分，但是额外引水本身会增大灌浆料的水灰比，从而对灌浆料的早期强度影响较大。而且随着SAP掺量的增加，SAP并不能全部吸收额外引入的水分子，使自由水量增加。随着水分的蒸发以及胶凝材料的不断水化，在水泥石结构的内部产生了很多毛细孔，进而毛细管静水张力所产生的管壁压应力数值也增加，砂浆内部所承受的压应力增加，所以使砂浆的收缩变大，从而降低了灌浆料的膨胀作用。灌浆料的流动度随着SAP掺量的增加呈现出先增加后趋于稳定的现象。

综上所述，SAP在灌浆料中的掺量选为1‰较为合理。

4.2 UEA-H掺量对灌浆料膨胀性能的影响

SAP掺量为1‰，其它原材料掺量及试验方法与4.1节中一样。

表2 UEA-H对灌浆料性能试验结果

通过试验结果可以看出，随着膨胀剂掺量的增加，灌浆料的流动度超过了300mm，呈现出先增大后有下降的趋势。灌浆料抗压强度随着膨胀剂的增加有所提高，但随着膨胀剂掺量的继续增大，灌浆料抗压强度严重下降，这是因为早期的膨胀率过大，影响了混凝土硬化后的强度，而造成的过大的膨胀破坏了原来已形成的结构。混凝土的膨胀率随着膨胀剂掺量的增大而增大，但是增大幅度会有所减小。由此可知，膨胀剂对灌浆料的膨胀性能影响较大，其掺量存在一个临界点，在这个临界点，膨胀剂对灌浆料的作用将达到最佳效果。

综合以上分析可知，本试验得出的最佳膨胀剂掺量为0.15‰。