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CGM 高強(qiáng)無收縮灌漿料的性能
摘要 依據(jù)大量的試驗(yàn)成果，闡明 CGM 高強(qiáng)無收縮灌漿料是一種具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高流態(tài)、微膨脹和耐久性好等多種優(yōu)點(diǎn)的新型復(fù)合材料。它是將流態(tài)混凝土、早強(qiáng)高強(qiáng)混凝土、膨脹混凝土和外加劑等多種混凝土技術(shù)綜合運(yùn)用。
CGM high-strength non-shrinkage grouting material
Abstract ： Based on a great of experiment results, high-strength non-shrinkage grouting material is composite material which has many features including early-strength 、 high-strength 、 natural flow, micro-expansion. It is also a technology use of many concrete including natural flow concrete, early-strength and high-strength concrete, expansion concrete, admixture concrete and so on.
Key words ： high-strength non-shrinkage, grouting material, expansion
為了提高冶金、石化和電力等系統(tǒng)的軋鋼、連鑄、壓縮機(jī)、大功率泵和發(fā)電機(jī)等大型與特大型設(shè)備的安裝精度，加快安裝速度和延長設(shè)備使用壽命，需要采用流動(dòng)度大、強(qiáng)度高和具膨脹特性的灌漿材料。這類材料不僅可用于大中型設(shè)備的地腳螺栓的錨固、墊板座漿的二次灌漿，也可用于梁柱接頭，工程搶修等具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、無收縮和高流態(tài)要求的建筑施工。
一、 CGM 新灌漿料性能研究
1 、 CGM 灌漿料是一種具有早強(qiáng)、高強(qiáng)、高流態(tài)、微膨脹和耐久性好等多種優(yōu)點(diǎn)的新型復(fù)合材料。為此，它的研究與開發(fā)包含流態(tài)混凝土，高強(qiáng)早強(qiáng)混凝土，膨脹混凝土和外加劑應(yīng)用等多種技術(shù)，以無機(jī)膠凝材料和高強(qiáng)骨料為主，通過摻入不同種類的外加劑使得產(chǎn)品具有各種要求的性能，其主要性能如表 1 所示。
表 1 產(chǎn)品主要性能
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名稱
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豎向膨脹率 /%
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抗壓強(qiáng)度 /MPa
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流動(dòng)度 /mm
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鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度 /MPa
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1d
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3d
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28d
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圓鋼
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螺紋鋼
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CGM
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0.01~0.05
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30~45
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35~55
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50~75
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260
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6.0
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13.0
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二、試驗(yàn)材料和方法
1 、試驗(yàn)方法執(zhí)行下列標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范
(1) 跳桌流動(dòng)度 GB8077 — 87
(2) 豎向膨脹率 GBll9 — 88
(3) 抗壓強(qiáng)度 GBll9 — 88
(4) 凝結(jié)時(shí)間 GBll7 — 85
(5) 鋼筋粘結(jié)力 YBJ222 — 90
(6) 疲勞試驗(yàn) GBJ82 — 85
(7) 彈性模量 JBJ70 — 90
(8) 砂漿抗?jié)B JC474 — 92
(9) 凍融 CBJ82 — 85
(10) 鋼筋銹蝕 YBJ222 — 90
(11) 熱膨脹 GB7320 — 87
2 、試驗(yàn)用材料
(1)CGM 灌漿料
(2) 自來水
三、性能
用于設(shè)備灌漿的 CGM 灌漿料材料是一種具有高強(qiáng)、早強(qiáng)、高流動(dòng)態(tài)和微膨脹等特性的混合材料。它主要是由特殊膠凝材料、膨脹材料、高強(qiáng)骨料和多種外加劑組成的?，F(xiàn)對(duì)試驗(yàn)成果作一介紹。
1 、流動(dòng)度
流動(dòng)度指標(biāo)是灌漿施工有無成效的重要條件。根據(jù)國外設(shè)計(jì)，一般要求灌漿料的跳桌流動(dòng)度大于 240mm ，以保證灌漿料依靠自重或稍加插搗就能流進(jìn)所要填充的全部空隙。按不同水料比測定的 CGM 灌漿料的流動(dòng)度和強(qiáng)度 ( 見圖 1 與表 2) ，圖 1 表 2 顯示 CGM 灌漿料隨著用水量的增加流動(dòng)度增大，而抗壓強(qiáng)度則降低。
表 2 用水量對(duì)流動(dòng)和強(qiáng)度的影響
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W
—— %
CGM
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流動(dòng)度 /mm
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抗壓強(qiáng)度 /MPa
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1d
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3d
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28d
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11
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160
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58
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60
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75
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12
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220
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50
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56
|
72
|
|
13
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260
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48
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52
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69
|
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14
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280
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44
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50
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65
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15
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310
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38
|
45
|
58
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根據(jù)試驗(yàn)，在不同溫度條件下該材料流動(dòng)性延續(xù)時(shí)間對(duì)流動(dòng)度影響見表 3 。施工中應(yīng)注意對(duì)攪拌好的灌漿料不宜久置。
表 3 時(shí)間延續(xù)對(duì)流動(dòng)度的影響
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W
—— %
CGM
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溫度 / ℃
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流動(dòng)度 /mm
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0min
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30min
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60min
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90min
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120min
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13
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10
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260
|
260
|
250
|
240
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210
|
|
13
|
20
|
260
|
265
|
240
|
230
|
190
|
|
13
|
35
|
260
|
250
|
200
|
175
|
140
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2 、凝結(jié)時(shí)間
灌漿料的凝結(jié)時(shí)間直接影響到施工連續(xù)性和質(zhì)量。 CGM 中膠凝材料的水化速度隨環(huán)境溫度不同而改變，凝結(jié)時(shí)間也隨之變化。所測定的不同溫度和流動(dòng)度 CGM 的凝結(jié)時(shí)間 ( 表 4) ，可供不同條件下施工參考之用。
表 4 CGM 的凝結(jié)時(shí)間
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流動(dòng)度 /mm
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溫度 / ℃
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凝結(jié)時(shí)間 /h
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初凝
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終凝
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210
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20
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3.8
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6.7
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270
|
20
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4.1
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7.0
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270
|
10
|
5.8
|
8.3
|
|
210
|
10
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5.6
|
8.0
|
|
270
|
35
|
2.8
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4.9
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3 、限制膨脹性
在設(shè)備安裝中，用灌漿料澆筑的二次灌漿層上表面高度不能低于初始表面高度，而且要向上有一定膨脹變化，這種變形稱為豎向限制膨脹。地腳螺栓的錨固有一定的膨脹應(yīng)力，使螺栓錨于應(yīng)力場中，可大大地提高抗拉拔的能力。見圖 2 、表 5 表明 CGM 灌漿料在常溫下都有一定的豎向限制膨脹性，限制膨脹率在 0.010% ～ 0.040 ％范圍內(nèi)，并在灌漿后十天左右開始穩(wěn)定。
表 5 CGM 在常溫膨脹率 ％
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1d
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2d
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3d
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7d
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10d
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14d
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28d
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0.008
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0.010
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0.012
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0.026
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0.030
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0.032
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0.036
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4 、抗壓和抗折強(qiáng)度
按國內(nèi)規(guī)范要求，一般設(shè)備安裝的二次灌漿采用的細(xì)石混凝土強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)備基礎(chǔ)混凝土高一級(jí)。當(dāng)用無墊板方式安裝設(shè)備時(shí)，按國外設(shè)計(jì)要求，灌漿料的{yt}抗壓強(qiáng)度要達(dá)到 30MPa ， 28d 抗壓強(qiáng)度達(dá)到 60MPa ，甚至更高 ( 如鋼連鑄 ) 。為了滿足上述設(shè)計(jì)要求，在對(duì) CGM 原材料配比進(jìn)行大量試驗(yàn)研究后，測定的抗壓、抗折強(qiáng)度的范圍值見表 6 。
表 6 CGM 的抗壓抗折強(qiáng)度 MPa
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抗壓強(qiáng)度
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抗折強(qiáng)度
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1d
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3d
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28d
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1d
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7d
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28d
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30~40
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40~55
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60~75
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6~8
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10~14
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12~14
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從表 6 數(shù)據(jù)可見， CGM 的早期和后期抗壓強(qiáng)度都達(dá)到國內(nèi)外設(shè)計(jì)要求，抗折強(qiáng)度與普通混凝土相比更有優(yōu)越性。因此，可以在有早強(qiáng)、高強(qiáng)要求的國產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備的二次灌漿工程中使用。
四、其它性能指標(biāo)
1 、鋼筋粘結(jié)強(qiáng)度
對(duì)圓鋼筋{yt}的粘結(jié)強(qiáng)度已超過 6.0MPa ，對(duì)螺紋鋼筋{yt}的粘結(jié)強(qiáng)度已超過 13.0MPa 。因此， CGM 灌漿料可部分代替環(huán)氧樹脂作地腳螺栓的錨固材料。
2 、抗?jié)B性
CGM 灌漿料的抗?jié)B水性較一般防水混凝土能力好得多。機(jī)油滲透率、油滲深度、強(qiáng)度增長率等多項(xiàng)試驗(yàn)表明，該材料浸油后強(qiáng)度不降低，耐油滲性能好。
3 、低溫和凍融性能
CGM 具有良好的低溫性能，在冰箱 - 5 ℃ ，環(huán)境 -10 ℃ 的條件下使用時(shí)，其 7d 抗壓強(qiáng)度不低于 30MPa 。轉(zhuǎn)為標(biāo)溫養(yǎng)護(hù)后，其抗壓強(qiáng)度立即上升，能滿足較低溫度下的工程設(shè)計(jì)和施工要求。低溫型的 CGM 在凍融后強(qiáng)度幾乎不損失。因此，可適用于在凍融環(huán)境中的設(shè)備安裝工程。
4 、不導(dǎo)致鋼筋銹蝕
CGM 灌漿材料往往與鋼筋和鐵制設(shè)備基礎(chǔ)長期接觸。試驗(yàn)表明其系列產(chǎn)品在自然電位處于鈍化狀態(tài) (0 ～ 300mV) ；試塊劈開后，所埋的鋼筋無腐蝕。因此，可以說 CGM 灌漿料不會(huì)導(dǎo)致鋼筋銹蝕。
五、結(jié)論
1 、 CGM 灌漿料有很好的流動(dòng)性，適用于設(shè)備的二次灌漿、地腳螺栓錨固和工程維修；
2 、 CGM 灌漿料的初凝時(shí)間、終凝時(shí)間和膨脹率均滿足工程設(shè)計(jì)和施工要求；
3 、 CGM 灌漿料具有很高的抗壓強(qiáng)度，wq可滿足國產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備對(duì)灌漿體強(qiáng)度的要求；
4 、 CGM 灌漿料與鋼筋的粘結(jié)強(qiáng)度高，可替代環(huán)氧樹脂作為地腳螺栓的錨固材料，且在自然電位下對(duì)鋼筋無銹蝕作用。
5 、 CGM 灌漿料的抗?jié)B水性好，抗油滲和浸蝕能力強(qiáng)，低溫條件下強(qiáng)度較高，且抗凍融性較好。
CGM 灌漿料具有良好的耐疲勞性，在 200 萬次疲勞試驗(yàn)后，靜壓強(qiáng)度仍很高，而同條件下普通同標(biāo)號(hào)混凝土在 15 萬次時(shí)就已破壞。據(jù)國內(nèi)外資料顯示，摻灌漿料的彈性模量都低于普通混凝土，這有益于減緩設(shè)備的振動(dòng)荷載對(duì)基礎(chǔ)的沖擊壓力。在 CGM 灌漿料膨脹觀測過程中，灌漿料膨脹速率存在一定波動(dòng)，經(jīng)數(shù)次試驗(yàn)分析，排除試驗(yàn)誤差后的影響，可能是受水泥熟料中不同礦物水化的影響，這一機(jī)理尚待證實(shí)?？偠灾?， CGM 灌漿料工程性能佳，適用范圍廣，是一種很好灌漿材料。
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