[科普中國]-砂漿灌注

材料選用砂子

由于要將配制好的砂漿灌注到預填骨料的空隙中去，砂子除符合一般混凝土用砂的技術(shù)要求外，還應(yīng)該考慮預填骨料粒徑的大小對砂子粒徑的要求，砂的細度模數(shù)宜為Mx=1.7～1.8。砂的最大粒徑不超過 2.5mm,同時通過孔徑 1.2mm的篩余量應(yīng)不超過 5%。砂的顆粒形狀和顆粒表面特征直接影響砂漿在管中的輸送，對漿體在石子中的流動影響更大，河砂表面光滑、棱角少、表面積比山砂小，因此，由河砂制備的砂漿比由山砂制備的砂漿具有較大的流動性。砂和膠凝材料的質(zhì)量比不宜超過 1.6。

減水劑減水劑對水泥有強的分散作用，能大大提高砂漿新拌混凝土的流動性，或大幅度減少用水量(減水率可達 18%一 25%)，高效減水劑是高分子表面活性劑，并且有強的固—液界面活性作用。在水泥分散體系中，它們能吸附在水泥粒子表面上，并形成帶負電的強電場，使水泥凝體產(chǎn)生分散，因此使水泥漿體的流動性大大提高。摻入適量的高效減水劑可以提高砂漿的抗壓強度，特別是在流動度相同時提高砂漿的早期強度。 高效減水劑的作用機理，目前國內(nèi)外學者普遍認可的理論主要有三種：以吸附-靜電斥力-分散為主的靜電斥力理論、以吸附-空間效應(yīng)-分散為核心的空間位組效應(yīng)理論和反應(yīng)性高分子緩慢釋放理論。

靜電斥力理論以DLVO（Derjaguin-Landau-Verwey-Ovenbeek）膠體分散和凝聚理論為基礎(chǔ)，認為高效減水劑對水泥砂漿的分散作用主要與吸附、靜電斥力和分散三種物理與化學作用有關(guān)。高效減水劑大多屬于陰離子表面活性劑。水泥顆粒水化初期表面帶正電荷，減水劑分子解離形成的負離子會吸附在水泥水泥顆粒表面形成吸附雙電層，隨著水泥吸附顆粒表面減水劑吸附量的增加，水泥顆粒間以靜電斥力為主，靜電斥力使水泥顆粒得以分散，體系處于良好而穩(wěn)定的分散狀態(tài)，同時還可以將凝聚狀水泥顆粒團簇內(nèi)包裹的游離水釋放出來，使更多的游離水用于拌合物流化，從而提高水泥砂漿的工作性能。

空間位阻效應(yīng)理論認為如果固體顆粒表面吸附有大分子聚合物，聚合物吸附層將在顆粒相互靠近時產(chǎn)生排斥作用。高效減水劑聚合物分子結(jié)構(gòu)中支鏈較多且長，易于在水泥顆粒表面吸附形成龐大的立體吸附結(jié)構(gòu)，空間位阻大，能有效的防止顆粒的聚集，同時易于在水泥顆粒表面形成較大的吸附區(qū)，增強吸附力從而有利于改善水泥凈漿的流動性。 對于萘系減水劑的浸潤作用，說明在化學結(jié)構(gòu)中具有較多的與水分子親和性高的羥基(-OH)和醚基(-O-)、氨基(-NH2)等分散劑時，水泥粒子由于吸附分散劑而與水的親和性提高，水泥粒子間滑進水分子，產(chǎn)生阻礙其凝聚的效果，也可以說降低水的表面張力時，有助于水泥粒子的潤濕，使水浸透到粒子間更狹小的細孔中，使水泥粒子分散，改善了砂漿的流動性能。

對目前常用的高效減水劑性能進行的對比分析，現(xiàn)在被公認的最好的高效減水劑是萘磺酸鹽甲醛縮合物和三氯氰胺磺酸鹽甲醛縮聚物，并對這兩種高效減水劑的性能做了比較，發(fā)現(xiàn)它們的性能基本差不多，只是萘系高效減水劑的減水效率更高、流動度的損失慢一些，更有利于灌注砂漿的配制。聚羧酸系高效減水劑減水率更高，可以降低收縮，但是從實際試驗中發(fā)現(xiàn)，其難溶于水，且引氣作用明顯。

膨脹劑膨脹劑的種類很多，目前我國應(yīng)用最多的UEA(簡稱U型)膨脹劑，是由硫鋁酸鈣水泥熟料與適量的明礬石、石膏共同磨細而成，熟料由無水硫鋁酸鈣、游離石膏和石灰。

當流動度相同時，摻U型膨脹劑的砂漿需水量一般高于不摻的砂漿，這與生成鈣礬石需要的水量有關(guān)，摻U型膨脹劑砂漿的泌水率下降，當U型膨脹劑的摻量較低時，含氣量無明顯變化，但U型膨脹劑的摻量較高時，則有起泡的趨勢，U型膨脹劑使凝結(jié)時間縮短，其主要原因是出于早期形成了鈣礬石結(jié)構(gòu)。使混凝土早期強度增長較為迅速，對U型膨脹劑摻量為8%～12%時，砂漿的強度、耐久性等與基準砂漿基本一致，但超過上述范圍，膨脹劑將對砂漿的力學性能產(chǎn)生不利影響。1

步驟試驗準備將石子分三層填入試模中，每次填充都要經(jīng)過充分的振搗密實，并將試模安裝固定，將球閥與試模連接，保證連接的緊固和可靠。檢查機器的能否正常工作，包括：電線路是否完好，壓漿管是否可靠連接，試模及其緊固是否嚴密牢靠，各閥門是否開啟。檢查無故障后，即進行水壓試驗。

砂漿攪拌砂漿攪拌要嚴格按照要求，因為攪拌方式的不同，將造成砂漿攪拌質(zhì)量的差異，從而影響灌注效果。砂漿攪拌時間及投料順序為：加 2/3 水十減水劑→混合料→加 1/2 砂→1/3 水→1/2 砂。配料均應(yīng)按質(zhì)量比計，且投完料后的攪拌時間不得少于 3min。

砂漿灌注在各項工作準備充分的情況下，應(yīng)將攪拌好的砂漿盡快灌入試模中，以減小流動度隨時間的損失。將攪拌好的砂漿倒入壓漿機中，然后開動壓漿機，用高壓將砂漿加壓回流，使膠凝材料的顆粒細化、分布均勻，從而獲得更好地流動度并增加和激發(fā)膠凝材料的活性，提高砂漿的性能。調(diào)節(jié)回流閥門，使灌漿壓力達到目標壓力，將灌漿管和試模相連，將強化后的砂漿灌入試模，當砂漿流出一定量時，關(guān)閉電源，停止關(guān)鍵，然后關(guān)閉閥門。

灌漿結(jié)束灌漿結(jié)束后，應(yīng)將所有的灌漿管及觀測管清洗干凈，排除泵、料斗及管路內(nèi)的剩余砂漿，再用清水沖洗砂漿泵和輸漿管路。三小時后拆下接頭、閥們沖洗干凈。1

預填骨料混凝土預填骨料混凝土（pre-placed aggregate concrete）是一種二次施工方法，即預先在混凝土模具內(nèi)填充粗骨料，振搗密實，然后向內(nèi)灌注攪拌好的水泥砂漿成型。由于預填骨料混凝土的骨料間是點與點的接觸，使得預填骨料混凝土的干縮僅有普通混凝土的一半左右，基本可以忽略不計。預填骨料混凝土是骨料預置的，漿體在壓力作用下泵入，而且漿體能夠排出骨料孔穴中的水分。這些優(yōu)點使得預填骨料混凝土適應(yīng)于水下施工，如水下修復、樁基礎(chǔ)等；攪拌困難的場合，如超大粒徑骨料，放射性骨料；施工振搗困難的地方，如鋼筋、埋件密集和采用普通方法不易保證質(zhì)量的地方。

預填骨料混凝土已經(jīng)成功應(yīng)用于水利工程加固、橋梁加固和水下加固，并且特別適用于柱子的加固，在加固因火災或腐蝕露筋的結(jié)構(gòu)時一般需要除去受損混凝土后外包（鋼筋）混凝土，如果外包混凝土的厚度受到限制，普通混凝土施工很難保證質(zhì)量。使用噴射混凝土則不能四周一次成型成為一個整體，且噴射混凝土的濕作業(yè)也會使施工現(xiàn)場非常臟亂，而采用預填骨料混凝土則可以非常靈活地根據(jù)需要作完全包裹、部分包裹乃至局部補強（如受撞擊后的柱），并且由于砂漿是由砂漿泵灌入，現(xiàn)場基本沒有濕作業(yè)。預填骨料混凝土除了特別適宜水下結(jié)構(gòu)加固外，對梁柱加固，尤其是柱的加固有其獨到的優(yōu)點，相對于采用自密實混凝土加固，預填骨料混凝土可以保證粗骨料在有密集的鋼筋和狹窄空間處的填充。因此，研究、引進預填骨料混凝土加固方法并對加固方法進行革新改造具有重要的實際價值和廣泛的應(yīng)用前景。1