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CGM 高強無收縮灌漿料的性能
摘要 依據大量的試驗成果，闡明 CGM 高強無收縮灌漿料是一種具有早強、高強、高流態、微膨脹和耐久性好等多種優點的新型復合材料。它是將流態混凝土、早強高強混凝土、膨脹混凝土和外加劑等多種混凝土技術綜合運用。
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、石化和電力等系統的軋鋼、連鑄、壓縮機、大功率泵和發電機等大型與特大型設備的安裝精度，加快安裝速度和延長設備使用壽命，需要采用流動度大、強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、高強、無收縮和高流態要求的建筑施工。
一、 CGM 新灌漿料性能研究
1 、 CGM 灌漿料是一種具有早強、高強、高流態、微膨脹和耐久性好等多種優點的新型復合材料。為此，它的研究與開發包含流態混凝土，高強早強混凝土，膨脹混凝土和外加劑應用等多種技術，以無機膠凝材料和高強骨料為主，通過摻入不同種類的外加劑使得產品具有各種要求的性能，其主要性能如表 1 所示。
表 1 產品主要性能
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名稱
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豎向膨脹率 /%
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抗壓強度 /MPa
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流動度 /mm
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鋼筋粘結強度 /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
|
260
|
6.0
|
13.0
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二、試驗材料和方法
1 、試驗方法執行下列標準或規范
(1) 跳桌流動度 GB8077 — 87
(2) 豎向膨脹率 GBll9 — 88
(3) 抗壓強度 GBll9 — 88
(4) 凝結時間 GBll7 — 85
(5) 鋼筋粘結力 YBJ222 — 90
(6) 疲勞試驗 GBJ82 — 85
(7) 彈性模量 JBJ70 — 90
(8) 砂漿抗滲 JC474 — 92
(9) 凍融 CBJ82 — 85
(10) 鋼筋銹蝕 YBJ222 — 90
(11) 熱膨脹 GB7320 — 87
2 、試驗用材料
(1)CGM 灌漿料
(2) 自來水
三、性能
用于設備灌漿的 CGM 灌漿料材料是一種具有高強、早強、高流動態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、高強骨料和多種外加劑組成的。現對試驗成果作一介紹。
1 、流動度
流動度指標是灌漿施工有無成效的重要條件。根據國外設計，一般要求灌漿料的跳桌流動度大于 240mm ，以保證灌漿料依靠自重或稍加插搗就能流進所要填充的全部空隙。按不同水料比測定的 CGM 灌漿料的流動度和強度 ( 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度增大，而抗壓強度則降低。
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表 2 用水量對流動和強度的影響
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W
—— %
CGM
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流動度 /mm
|
抗壓強度 /MPa
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1d
|
3d
|
28d
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|
11
|
160
|
58
|
60
|
75
|
|
12
|
220
|
50
|
56
|
72
|
|
13
|
260
|
48
|
52
|
69
|
|
14
|
280
|
44
|
50
|
65
|
|
15
|
310
|
38
|
45
|
58
|
根據試驗，在不同溫度條件下該材料流動性延續時間對流動度影響見表 3 。施工中應注意對攪拌好的灌漿料不宜久置。
表 3 時間延續對流動度的影響
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W
—— %
CGM
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溫度 / ℃
|
流動度 /mm
|
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0min
|
30min
|
60min
|
90min
|
120min
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|
13
|
10
|
260
|
260
|
250
|
240
|
210
|
|
13
|
20
|
260
|
265
|
240
|
230
|
190
|
|
13
|
35
|
260
|
250
|
200
|
175
|
140
|
2 、凝結時間
灌漿料的凝結時間直接影響到施工連續性和質量。 CGM 中膠凝材料的水化速度隨環境溫度不同而改變，凝結時間也隨之變化。所測定的不同溫度和流動度 CGM 的凝結時間 ( 表 4) ，可供不同條件下施工參考之用。
表 4 CGM 的凝結時間
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流動度 /mm
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溫度 / ℃
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凝結時間 /h
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初凝
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終凝
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210
|
20
|
3.8
|
6.7
|
|
270
|
20
|
4.1
|
7.0
|
|
270
|
10
|
5.8
|
8.3
|
|
210
|
10
|
5.6
|
8.0
|
|
270
|
35
|
2.8
|
4.9
|
3 、限制膨脹性
在設備安裝中，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力，使螺栓錨于應力場中，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，并在灌漿后十天左右開始穩定。
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
|
14d
|
28d
|
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0.008
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0.010
|
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 、抗壓和抗折強度
按國內規范要求，一般設備安裝的二次灌漿采用的細石混凝土強度應比設備基礎混凝土高一級。當用無墊板方式安裝設備時，按國外設計要求，灌漿料的一天抗壓強度要達到 30MPa ， 28d 抗壓強度達到 60MPa ，甚至更高 ( 如鋼連鑄 ) 。為了滿足上述設計要求，在對 CGM 原材料配比進行大量試驗研究后，測定的抗壓、抗折強度的范圍值見表 6 。
表 6 CGM 的抗壓抗折強度 MPa
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抗壓強度
|
抗折強度
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1d
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3d
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28d
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1d
|
7d
|
28d
|
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30~40
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40~55
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60~75
|
6~8
|
10~14
|
12~14
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從表 6 數據可見， CGM 的早期和后期抗壓強度都達到國內外設計要求，抗折強度與普通混凝土相比更有優越性。因此，可以在有早強、高強要求的國產和進口設備的二次灌漿工程中使用。
四、其它性能指標
1 、鋼筋粘結強度
對圓鋼筋一天的粘結強度已超過 6.0MPa ，對螺紋鋼筋一天的粘結強度已超過 13.0MPa 。因此， CGM 灌漿料可部分代替環氧樹脂作地腳螺栓的錨固材料。
2 、抗滲性
CGM 灌漿料的抗滲水性較一般防水混凝土能力好得多。機油滲透率、油滲深度、強度增長率等多項試驗表明，該材料浸油后強度不降低，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 ℃ ，環境 -10 ℃ 的條件下使用時，其 7d 抗壓強度不低于 30MPa 。轉為標溫養護后，其抗壓強度立即上升，能滿足較低溫度下的工程設計和施工要求。低溫型的 CGM 在凍融后強度幾乎不損失。因此，可適用于在凍融環境中的設備安裝工程。
4 、不導致鋼筋銹蝕
CGM 灌漿材料往往與鋼筋和鐵制設備基礎長期接觸。試驗表明其系列產品在自然電位處于鈍化狀態 (0 ～ 300mV) ；試塊劈開后，所埋的鋼筋無腐蝕。因此，可以說 CGM 灌漿料不會導致鋼筋銹蝕。
五、結論
1 、 CGM 灌漿料有很好的流動性，適用于設備的二次灌漿、地腳螺栓錨固和工程維修；
2 、 CGM 灌漿料的初凝時間、終凝時間和膨脹率均滿足工程設計和施工要求；
3 、 CGM 灌漿料具有很高的抗壓強度，完全可滿足國產和進口設備對灌漿體強度的要求；
4 、 CGM 灌漿料與鋼筋的粘結強度高，可替代環氧樹脂作為地腳螺栓的錨固材料，且在自然電位下對鋼筋無銹蝕作用。
5 、 CGM 灌漿料的抗滲水性好，抗油滲和浸蝕能力強，低溫條件下強度較高，且抗凍融性較好。
CGM 灌漿料具有良好的耐疲勞性，在 200 萬次疲勞試驗后，靜壓強度仍很高，而同條件下普通同標號混凝土在 15 萬次時就已破壞。據國內外資料顯示，摻灌漿料的彈性模量都低于普通混凝土，這有益于減緩設備的振動荷載對基礎的沖擊壓力。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，經數次試驗分析，排除試驗誤差后的影響，可能是受水泥熟料中不同礦物水化的影響，這一機理尚待證實�？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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