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摘要：水泥基灌浆材料是以水泥作为主要基本材料，同时掺入骨料、外加剂和矿物掺合料等原材料按比例混合经过专业加工而成的干混料。在工程施工过程中，在其中加入一定质量的水，拌合均匀后就可以直接使用。它具备很好的流动性、自密实性、早期强度、微膨胀性、不泌水等特点，越来越多的用于水利项目亲水平台结构的加固修补工程中。本文通过五组不同的水胶比对同一种灌浆料的抗压强度、拌合物流动度、泌水率以及竖向膨胀率等性能指标进行试验，分析不同水胶比对灌浆料性能指标的影响。经分析试验结果得出，不同的水胶比对灌浆料各项性能都有较大的影响。

关键词：灌浆料；水胶比；流动度；竖向膨胀率；抗压强度

随着国民经济的蓬勃进步，各个行业在对设备基础施工、固定地脚螺栓、混凝土结构改造和加固广泛采用水泥基灌浆材料。水泥基灌浆材料施工时只需加水拌合均匀即可灌入施工部位，且无需振捣，自密实性能高，减少施工流程及施工周期。加大用水量拌合可以增加水泥基灌浆料的流动度便于施工，但对浆体的强度、竖向膨胀率和泌水率等都会产生不利影响。水胶比的增加会出现大量气泡，甚至泌水离析的情况，降低结构物截面的有效承载力，严重的会丧失承载力的作用。因此，要求施工人员在施工工程中严格把控质量关和技术关，按规范产品说明书规定的用水量要求进行灌浆料的拌合及施工。

1 试验原材料、水胶比选择及试验情况

1.1 试验原材料

本次试验选用湖北宝宜德新型建筑材料有限公司III类灌浆料，该材料具有高流动性、保塑性、早强且超高强、浆体微膨胀等特点，各项技术指标见表1。

1.2 水胶比的选择

根据厂家提供的最佳水胶比0.13，上下浮动0.01，选用0.11、0.12、0.13、0.14、0.15共5组水胶比。

1.3  试验情况

1.3.1试验环境要求

试验过程中的温度应确保在（20±2）℃范围内，相对湿度应超过50%。灌浆料及其拌合用水的温度也应在（20±2）℃范围内且应与试验室温度保持一致。应控制好养护箱温度，使其均匀处在（20±1）℃范围内，相对湿度应超过90%，试件应置于（20±1）℃的水中进行养护。

1.3.2 截锥流动度试验

本次依据《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448-2015中附录A.0.2的要求，先称取相应质量的灌浆料，再根据不同水胶比称取相应的拌合用水量，两者放入行星式水泥胶砂搅拌机内搅拌，均匀地搅拌4min。拌合完成后倒入预先湿润过的截锥圆模中，待灌浆料浆体和试模上边缘齐平时停止，然后均匀慢速地提起截锥圆模，先使得灌浆料浆体在没有扰动的情况下自由流动，直至停止流动后放下截锥圆模。再采用游标卡尺分别测量灌浆料浆体的最大扩散直径与其垂直方向直径，两者取平均值并精确至1mm即为初始流动度值，整个过程应在6min内完成。将灌浆料浆体装入搅拌锅中覆盖一层湿毛巾在搅拌锅上，从向灌浆料中加水搅拌30min后，按上述步骤进行试验，测定结果作为30min流动度保留值。

1.3.3 抗压强度试验

本次依据《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448-2015中附录A.0.5的要求进行灌浆料抗压强度试验。根据标准要求制作3组尺寸均为40mm×40mm×160mm的试件，分别作为灌浆料1d、3d、28d抗压强度试件。按照既定的配合比要求，先称取相应质量的灌浆料，再根据不同水胶比称取相应的拌合用水量，两者放入行星式水泥胶砂搅拌机内搅拌，充分搅拌240s后，向准备好的试模中均匀慢速地注入灌浆料浆体，待灌浆料浆体和试模上边缘齐平时停止。注意：灌浆料在成型过程中试模不应被扰动，同时要求须在6min内完成灌浆料的成型工作。浇筑完成后立即覆盖试模，成型好的灌浆料应在室内静置2h后放入养护箱内进行养护。本次依据《水泥胶砂强度检验方法（ISO 法）》GB/T 17671-2021进行灌浆料抗压强度试验。

1.3.4 泌水率试验

本次依据《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016进行灌浆料拌合物的泌水率试验。

1.3.5 竖向膨胀率试验

本次依据《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448-2015中附录A.0.6的要求，先称取相应质量的灌浆料，再根据不同水胶比称取相应的拌合用水量，两者放入行星式水泥胶砂搅拌机内搅拌，充分搅拌240s后，将玻璃板平行放置于试模中间位置，并轻微按压玻璃板。先从试模的一侧开始均匀地倒入拌合好的浆体，同时在试模的另外一侧观察浆体情况，当浆体从另外一侧溢出且高出试模边缘约2mm时即刻停止注浆，同时采用用湿棉纱覆盖玻璃板两侧的灌浆料浆体。采用百分表垂直放置并安装牢固在玻璃板中央，先在30s内读取百分表初始读数。注意要求在搅拌结束后的3min内立即完成整个灌浆料浆体成型过程。自加水搅拌开始计时，分别在3h和24h时读取千分表读数。 在试验过程中要保证棉纱湿润，试模不受振动。

2 不同水胶比的试验结果及数据分析

从上面表2和图1～图3可以看出，水胶比是对灌浆料浆体的流动度产生影响最大的关键因素，水胶比为0.11和0.12时拌合物比较粘稠不好搅拌，流动性较差。其中水胶比为0.11时初始流动度及30min保留值均不满足规范要求，而且30min保留值都较小。水胶比为0.14时，虽然初始流动度和30min保留值均符合规范要求，但灌浆料浆体出现了少许泌水情况，泌水率无法满足规范要求。水胶比为0.15时，灌浆料浆体流动性很大，同时灌浆料浆体30min的流动度保留值相对较大。但是灌浆料浆体有严重的泌水现象，泌水率值达到2.0%。水胶比为0.13时，灌浆料浆体具有较好的流动性，灌浆料浆体的初始流动度与30min流动度保留值同时符合标准要求，泌水率值均为0%，不存在泌水情况，说明水胶比为0.13的灌浆料浆体保水性能较好。

从上面表3和图4～图5可以看出，水胶比为0.13和0.14时，灌浆料浆体的两项竖向膨胀率指标实测值（3h、24h与3h差值）均能够满足标准要求，而水胶比为0.11和0.12时虽然3h竖向膨胀率能满足规范要求，但由于水胶比小用于水化的水减少，导致后期浆体基本膨胀很少。在水胶比为0.15时，3h时浆体出现了收缩、泌水等情况，那是由于用水量较大导致过多的水分参与了水化反应，造成灌浆料浆体出现下沉，灌浆料浆体中多余的水分会泌出，从而引起灌浆料浆体材料出现收缩增大现象。

从表4和图6～图8可以看出，用水量越少抗压强度越高，水胶比为0.11和0.12的灌浆料在1d、3d、28d时的抗压强度均大幅度超出标准要求，其中3d抗压强度就分别达到了28d规范强度的107%、104%，说明灌浆料具有早期高强度的特点。随着用水量的加大灌浆料的强度在相应的降低。尤其当水胶比为0.15时，由于用水量的增加导致灌浆料浆体凝结时间的加长，早期硬化不够无法使灌浆料浆体形成足够的强度，尤其是早期强度影响很大基本无法形成相应的抗压强度，1d抗压强度只达到了规范要求的32%，3d、28d抗压强度也只达到规范要求的74%、76%。

3 结 语

通过分析不同水胶比对灌浆料的流动度、泌水率、竖向膨胀率和抗压强度几项性能的影响，得出不同水胶比对灌浆料的上述性能都有影响，说明灌浆料对用水量比较敏感。尤其是在水胶比变大的时候对灌浆料各项性能都有很大的影响。确保流动度性能指标是灌浆料能够正常使用的关键问题现场使用了流动度过小的灌浆料，会直接造成灌浆受阻或者无法确保灌浆饱满度质量满足要求，流动度指标同样也是灌浆料能够正常使用的前置条件，因为其优越的工作性，无论灌浆料抗压强度、拌合物的泌水率、竖向膨胀率等其它性能再好再满足指标要求，只要流动度不好，对于灌浆工程而言，依然会产生明显影响。但是仅优化流动度便于施工而增加用水量，会使灌浆料出现严重的泌水收缩情况，同时灌浆料加水过多会导致灌浆料凝固时间延长、出现裂缝、空洞，尤其对强度影响最大。灌浆料的强度直接影响结构物加固节点之间的整体性，当灌浆料强度过低时会出现结构中某个节点连接有效性降低甚至失效，轻则会导致结构出现裂缝，严重的会影响结构之间力值的传递，甚至会导致整个结构失稳、整体垮塌等严重后果。现场灌浆料施工属于隐蔽工程范畴，后期如果检测出灌浆质量达不到规定要求，处理措施繁冗且效果不佳，会对结构性能产生不可逆的影响，所以需要施工人员在施工过程中，严格按照规范要求的最佳水胶比进行搅拌施工，从而使灌浆材料达到最优的施工性能。

参考文献：

[1]《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080-2016.

[2]《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119-2013.

[3]《浅谈水胶比对水泥基灌浆料三项性能影响》王碧英，江西建材，2018.

[4]《水泥基灌浆材料的浅析》刘田力，工程技术，2018.