[科普中国]-砂浆灌注入

材料选用砂子

由于要将配制好的砂浆灌注到预填骨料的空隙中去，砂子除符合一般混凝土用砂的技术要求外，还应该考虑预填骨料粒径的大小对砂子粒径的要求，砂的细度模数宜为Mx=1.7～1.8。砂的最大粒径不超过 2.5mm,同时通过孔径 1.2mm的筛余量应不超过 5%。砂的颗粒形状和颗粒表面特征直接影响砂浆在管中的输送，对浆体在石子中的流动影响更大，河砂表面光滑、棱角少、表面积比山砂小，因此，由河砂制备的砂浆比由山砂制备的砂浆具有较大的流动性。砂和胶凝材料的质量比不宜超过 1.6。

减水剂减水剂对水泥有强的分散作用，能大大提高砂浆新拌混凝土的流动性，或大幅度减少用水量(减水率可达 18%一 25%)，高效减水剂是高分子表面活性剂，并且有强的固—液界面活性作用。在水泥分散体系中，它们能吸附在水泥粒子表面上，并形成带负电的强电场，使水泥凝体产生分散，因此使水泥浆体的流动性大大提高。掺入适量的高效减水剂可以提高砂浆的抗压强度，特别是在流动度相同时提高砂浆的早期强度。 高效减水剂的作用机理，目前国内外学者普遍认可的理论主要有三种：以吸附-静电斥力-分散为主的静电斥力理论、以吸附-空间效应-分散为核心的空间位组效应理论和反应性高分子缓慢释放理论。

静电斥力理论以DLVO（Derjaguin-Landau-Verwey-Ovenbeek）胶体分散和凝聚理论为基础，认为高效减水剂对水泥砂浆的分散作用主要与吸附、静电斥力和分散三种物理与化学作用有关。高效减水剂大多属于阴离子表面活性剂。水泥颗粒水化初期表面带正电荷，减水剂分子解离形成的负离子会吸附在水泥水泥颗粒表面形成吸附双电层，随着水泥吸附颗粒表面减水剂吸附量的增加，水泥颗粒间以静电斥力为主，静电斥力使水泥颗粒得以分散，体系处于良好而稳定的分散状态，同时还可以将凝聚状水泥颗粒团簇内包裹的游离水释放出来，使更多的游离水用于拌合物流化，从而提高水泥砂浆的工作性能。

空间位阻效应理论认为如果固体颗粒表面吸附有大分子聚合物，聚合物吸附层将在颗粒相互靠近时产生排斥作用。高效减水剂聚合物分子结构中支链较多且长，易于在水泥颗粒表面吸附形成庞大的立体吸附结构，空间位阻大，能有效的防止颗粒的聚集，同时易于在水泥颗粒表面形成较大的吸附区，增强吸附力从而有利于改善水泥净浆的流动性。 对于萘系减水剂的浸润作用，说明在化学结构中具有较多的与水分子亲和性高的羟基(-OH)和醚基(-O-)、氨基(-NH2)等分散剂时，水泥粒子由于吸附分散剂而与水的亲和性提高，水泥粒子间滑进水分子，产生阻碍其凝聚的效果，也可以说降低水的表面张力时，有助于水泥粒子的润湿，使水浸透到粒子间更狭小的细孔中，使水泥粒子分散，改善了砂浆的流动性能。

对目前常用的高效减水剂性能进行的对比分析，现在被公认的最好的高效减水剂是萘磺酸盐甲醛缩合物和三氯氰胺磺酸盐甲醛缩聚物，并对这两种高效减水剂的性能做了比较，发现它们的性能基本差不多，只是萘系高效减水剂的减水效率更高、流动度的损失慢一些，更有利于灌注砂浆的配制。聚羧酸系高效减水剂减水率更高，可以降低收缩，但是从实际试验中发现，其难溶于水，且引气作用明显。

膨胀剂膨胀剂的种类很多，目前我国应用最多的UEA(简称U型)膨胀剂，是由硫铝酸钙水泥熟料与适量的明矾石、石膏共同磨细而成，熟料由无水硫铝酸钙、游离石膏和石灰。

当流动度相同时，掺U型膨胀剂的砂浆需水量一般高于不掺的砂浆，这与生成钙矾石需要的水量有关，掺U型膨胀剂砂浆的泌水率下降，当U型膨胀剂的掺量较低时，含气量无明显变化，但U型膨胀剂的掺量较高时，则有起泡的趋势，U型膨胀剂使凝结时间缩短，其主要原因是出于早期形成了钙矾石结构。使混凝土早期强度增长较为迅速，对U型膨胀剂掺量为8%～12%时，砂浆的强度、耐久性等与基准砂浆基本一致，但超过上述范围，膨胀剂将对砂浆的力学性能产生不利影响。1

步骤试验准备将石子分三层填入试模中，每次填充都要经过充分的振捣密实，并将试模安装固定，将球阀与试模连接，保证连接的紧固和可靠。检查机器的能否正常工作，包括：电线路是否完好，压浆管是否可靠连接，试模及其紧固是否严密牢靠，各阀门是否开启。检查无故障后，即进行水压试验。

砂浆搅拌砂浆搅拌要严格按照要求，因为搅拌方式的不同，将造成砂浆搅拌质量的差异，从而影响灌注效果。砂浆搅拌时间及投料顺序为：加 2/3 水十减水剂→混合料→加 1/2 砂→1/3 水→1/2 砂。配料均应按质量比计，且投完料后的搅拌时间不得少于 3min。

砂浆灌注在各项工作准备充分的情况下，应将搅拌好的砂浆尽快灌入试模中，以减小流动度随时间的损失。将搅拌好的砂浆倒入压浆机中，然后开动压浆机，用高压将砂浆加压回流，使胶凝材料的颗粒细化、分布均匀，从而获得更好地流动度并增加和激发胶凝材料的活性，提高砂浆的性能。调节回流阀门，使灌浆压力达到目标压力，将灌浆管和试模相连，将强化后的砂浆灌入试模，当砂浆流出一定量时，关闭电源，停止关键，然后关闭阀门。

灌浆结束灌浆结束后，应将所有的灌浆管及观测管清洗干净，排除泵、料斗及管路内的剩余砂浆，再用清水冲洗砂浆泵和输浆管路。三小时后拆下接头、阀们冲洗干净。1

预填骨料混凝土预填骨料混凝土（pre-placed aggregate concrete）是一种二次施工方法，即预先在混凝土模具内填充粗骨料，振捣密实，然后向内灌注搅拌好的水泥砂浆成型。由于预填骨料混凝土的骨料间是点与点的接触，使得预填骨料混凝土的干缩仅有普通混凝土的一半左右，基本可以忽略不计。预填骨料混凝土是骨料预置的，浆体在压力作用下泵入，而且浆体能够排出骨料孔穴中的水分。这些优点使得预填骨料混凝土适应于水下施工，如水下修复、桩基础等；搅拌困难的场合，如超大粒径骨料，放射性骨料；施工振捣困难的地方，如钢筋、埋件密集和采用普通方法不易保证质量的地方。

预填骨料混凝土已经成功应用于水利工程加固、桥梁加固和水下加固，并且特别适用于柱子的加固，在加固因火灾或腐蚀露筋的结构时一般需要除去受损混凝土后外包（钢筋）混凝土，如果外包混凝土的厚度受到限制，普通混凝土施工很难保证质量。使用喷射混凝土则不能四周一次成型成为一个整体，且喷射混凝土的湿作业也会使施工现场非常脏乱，而采用预填骨料混凝土则可以非常灵活地根据需要作完全包裹、部分包裹乃至局部补强（如受撞击后的柱），并且由于砂浆是由砂浆泵灌入，现场基本没有湿作业。预填骨料混凝土除了特别适宜水下结构加固外，对梁柱加固，尤其是柱的加固有其独到的优点，相对于采用自密实混凝土加固，预填骨料混凝土可以保证粗骨料在有密集的钢筋和狭窄空间处的填充。因此，研究、引进预填骨料混凝土加固方法并对加固方法进行革新改造具有重要的实际价值和广泛的应用前景。1