自密实砂浆制备技术研究

   　摘要：应用萘系减水剂和一级粉煤灰等制备了强度达40MPa以上的自密实砂浆。通过实验分析了粉煤灰掺量和单位用水量对砂浆自密实能力及强度影响。
　　关键词：自密实砂浆；粉煤灰；强度
　　
　　一、引言
　　近年来，随着建筑工业的不断进步，混凝土工程不断向大规模化、复杂化、高层化方向发展，钢筋混凝土体内配筋越来越复杂，施工难度相当大，很多情况下由于混凝土振捣困难造成工程质量难以保证；对于已有建筑、桥梁的加固工程等，更是难以用普通混凝土进行正常施工；同时城市建筑物施工因混凝土振捣引起的噪音也越来越成为需要解决的重要问题。为了解决以上问题，特别需要开发施工中无需振捣成型的自密实混凝土。
　　自密实混凝土(SCC)是在低水胶比下具有很高的流动性而不离析，不泌水，不经振捣靠自重流平并充满模型和包裹钢筋的新高技术混凝土[1]，由于混凝土无需振捣，在工程中应用可以获得保证工程质量、减少施工噪声、加快施工进度、改善施工环境以及降低工程总造价的技术经济效果[2]。然而，在一些比较特殊、狭窄的孔道中，由于混凝土中含有较大的粗骨料，无法通过孔道，因此不能浇筑含有粗骨料的混凝土，从而高强自密实砂浆(SCM)就随之应运而生。自密实砂浆与自密实混凝土的基本原理相似，从某种意义上来说其是自密实混凝土的一种，只是其工程用途、骨料粒径与自密实混凝土不同，也可理解为一种高强灌浆料，可以弥补高强自密实混凝土的缺陷，在比较特殊、狭窄的工程中应用，保证工程的质量。由于采用普通材料即可制备出高强自密实灌浆料，与其它灌浆料相比具有显著的经济效益。因此，研究高强自密实砂浆具有重大意义。
　　二、原材料、技术路线与实验方法
　　(一)原材料
　　1．水泥：唐山冀东水泥厂的P.O42.5R型普通硅酸盐水泥
　　2．砂石：秦皇岛河砂，细度模数为2.9，含泥量为2.6%
　　3．膨胀剂：采用天津豹鸣集团生产的低碱度UEA
　　4．粉煤灰：采用秦皇岛热电厂一级粉煤灰
　　5．外加剂：萘系减水剂，型号UNF-5，减水率21%。
　　（二）技术路线
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　（三）实验方法
　　制备出一组基准自密实砂浆，然后改变粉煤灰掺量和单位用水量得到一组自密实砂浆配合比，如表1所示。表1中R28*/R28表示28天不振捣立方体抗压强度/28天振捣立方体抗压强度。养护条件均为标准养护，通过28d强度来分析粉煤灰掺量及单位用水量不同对自密实砂浆的影响。
　　三、实验结果分析
　　表1SCM配合比、工作性及强度
　                                 　　
　　                 　　　　
　　
　　（一）水泥用量与粉煤灰用量的比例对SCM影响
　　表1中1#、2#、3#配合比研究了粉煤灰掺量不同对砂浆性能的影响。固定水泥与粉煤灰用量的总和及其它因素，只改变粉煤灰掺量，由图1可见，掺入粉煤灰的量不同直接影响砂浆的工作性，同时间接影响自密实砂浆的强度。掺入适当的粉煤灰可以填充在水泥颗粒间的空隙，改善胶凝材料的级配，减少用水量，提高强度。当粉煤灰掺量过多时，由于其比表面积较大，将导致表面吸附水的增加，反而使流动性变差，强度降低，所以粉煤灰存在一个最佳掺量。通过28d砂浆未振捣与振捣的强度比实验，从侧面反映出粉煤灰最佳掺量为260kg/m3，此时，砂浆未振捣与振捣的强度比值相差很小，这证明砂浆的自密实能力很好。相反当粉煤灰掺量大于或小于最佳值时，砂浆的坍落度与扩展度及强度均降低。这是因为当除水泥、粉煤灰用量以外的其它量都一定时，体系的粘度主要受水泥与粉煤灰的比例关系影响，而流动性波动范围不大，体系的粘度与流动性的匹配是自密实砂浆的关键。当粉煤灰掺量高于最佳值，相应水泥用量相对较低时，流动性相对较低，自密实能力差，这就导致28d砂浆不振捣的强度与振捣的强度比值增大。因此，自密实砂浆的强度受工作性的影响很大。
　　（二）水胶比对SCM的影响
　　表2#、4#、5#、6#配合比研究了单位用水量不同对砂浆性能的影响。固定胶凝材料和其它因素，只改变单位用水量，得到4组不同配比，通过实验发现自密实砂浆的用水量也存在最佳区间问题，当其它因素不变只改变用水量，其对强度影响很大。当用水量低于最佳值时，砂浆拌合物粘聚性和保水性不受影响，流动性提高，工作性得到提高，当水量高于最佳值时，坍落度和扩展度均增大，但体系粘聚性下降，从而引起砂浆离析，强度明显降低，同时自密实能力也大大下降。从图2可以看出，当水胶比在0.30-0.32之间时，强度变化不大，28d砂浆未振捣与振捣的强度比值很小。当水胶比大于0.32时，强度随水胶比的增大而下降，28d砂浆未振捣与振捣的强度比值很大，尤其当用水量为290kg/m3时，28d未振捣的砂浆强度要比振捣的强度高，显然在振捣过程中砂浆产生严重泌水、离析现象。
　　四、结论
　　对于自密实砂浆各组分相互填充作用对砂浆性能的影响显著。水泥用量与粉煤灰用量的比例不同，影响了胶凝材料的级配，对砂浆的自密实能力以及强度均有很大影响。用水量不同，影响了砂浆拌合物的粘聚性及保水性，对砂浆的自密实能力以及强度均有很大影响。当粉煤灰掺量在260kg/m3左右时，用水量在240-260kg/m3之间时，砂浆的自密实能力最好。
　　
　　参考文献
　　[1]廉慧珍,张青,张耀凯.国内外自密实高性能混凝土研究及应用现状施工技术,1999,(5):1—16
　　[2]李志明.免振捣混凝土的质量控制要点及工作性测试方法[J].混凝土与水泥制品,1998(6):12-15.