高性能水泥基结构灌浆料试验研究

摘要

随着国内加固行业的兴起，便捷、高效、安全、耐久性成为选择加固材料的几个重要标准，高性能水泥基结构灌浆料的各种特性能够满足结构加固工期短、施工方便、安全耐久性方面的要求，在科技不断发展和进步过程中，高性能水泥基结构灌浆料的性能将进一步完善，其应用领域也将更加广泛。 高性能水泥基结构灌浆料指由胶结料、细集料、水以及为实现某种功能而加入的外加剂或掺加料，按一定比例配制而成的，搅拌后浇注时无需振捣靠自重便可自由流变，达到要求均匀密实状态的结构用的灌浆材料。高性能水泥基结构灌浆料通过模板或钢筋间隙的能力强，能填充复杂模型并保持均匀性和自身密实性，硬化后满足力学和耐久性要求。与普通砂浆相比，灌浆料要求有更好的工作性能，流动度要大，保水性能好；与普通砂浆相比，还应具有更高的强度、更短的凝结硬化时间、更小的收缩和更好的耐久性能；与结构修补加固用混凝土相比，具有小空隙灌浆的优势，均匀密实度更好，改善了干缩引起的裂缝及耐久性。近年来，高性能水泥基结构灌浆料在国内外得到了较多的研究和应用。 本课题对高性能水泥基结构灌浆料的配合比设计方法进行了研究，提出并采用基于最密填充理论的灌浆料配合比设计方法，采用堆积密度法测定出最密堆积密度下的砂的级配—细度模数以及胶砂比的取值范围。研究认为基于密实体积理论的配合比设计方法能够很好的应用于高性能水泥基结构灌浆料的配合比设计。对高性能水泥基灌浆料配合比进行设计，得到基准配合比范围，在此基础上对高性能水泥基结构灌浆料的性能进行研究。 本文采用试验研究的方法，通过改变胶砂比、水胶比及外加剂等来测定灌浆料的工作性能和力学性能，分析确定出影响灌浆材料性能的主要因素，及各因素的影响规律和最佳取值范围，最终优化出28d普通硅酸盐水泥结构灌浆料抗压强度从50～80Mpa的配合比。在普通硅酸盐水泥灌浆料配合比的基础上，对硫铝酸盐水泥早强型结构灌浆料进行试验研究，试验配制出1d强度可达70Mpa，和易性良好的灌浆料，并得出最佳配合比灌浆料的早期强度变化规律。最后通过微观结构分析试验，对不同减水剂，不同龄期，不同水泥的灌浆料的微观结构相貌进行对比分析，进一步分析了硫铝酸盐水泥基灌浆料强度高于普通硅酸盐水泥基灌浆料强度的内在反应机理。 本课题研究出基于最密填充理论的高性能水泥基结构灌浆料的配合比设计方法，并配制出高性能水泥基结构灌浆料，初始流动度可达287mm，30min后流动度240mm，1d强度达30Mpa，28d强度可达80Mpa以上，具有微膨胀及良好和易性；配制出和易性良好的硫铝酸盐水泥早强型结构灌浆料，早期强度很高，1d强度可达70Mpa，是普通硅酸盐水泥基结构灌浆料的两倍以上。本课题为配置高性能水泥基结构灌浆料提出的一种新的设计方法并总结了主要因素的影响规律，为进一步改善并提高高性能水泥基结构灌浆料的功能和性能等方面提供了试验依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2本课题研究的背景及意义

1.2.1背景

1.2.2意义

1.3结构灌浆料的发展现状

1.4结构灌浆料应用中存在问题

1.5本课题的研究目标及研究内容

第2章高性能水泥基结构灌浆料工作性能的理论研究

2.1灌浆料流变性理论分析

2.1.1流体流动的基本概念

2.1.2流变方程

2.1.3流变性的分析

2.2灌浆料的技术性能的评价指标

第3章高性能水泥基结构灌浆料的配合比试验研究

3.1基于最密填充理论的配合比设计方法

3.1.1填充理论与堆积密度

3.1.2最密堆积密度试验

3.1.3配合比计算步骤

3.2试验外加剂的选择

3.2.1减水剂的选择

3.2.2膨胀剂的选择

3.3本章小结

第4章高性能水泥基结构灌浆料的工作性能和力学性能试验研究

4.1试验方案及测试方法

4.1.1试验方案

4.1.2试验方法

4.2试验原材料与试件的制作养护

4.2.1试验原材料

4.2.2试件的制作养护

4.3胶砂比对结构灌浆料的工作性能和力学性能的影响

4.3.1胶砂比对结构灌浆料性能的作用机理

4.3.2试验配合比

4.3.3胶砂比对灌浆料工作性能的影响

4.3.4胶砂比对灌浆料强度的影响

4.3.5胶砂比对灌浆料收缩性能的影响

4.4水胶比对结构灌浆料的工作性能和力学性能的影响

4.4.1水胶比对灌浆料性能的作用机理

4.4.2试验配合比

4.4.3水胶比对灌浆料工作性能的影响

4.4.4水胶比对灌浆料强度的影响

4.4.5水胶比对灌浆料收缩性能的影响

4.5外加剂对结构灌浆料的工作性能和力学性能的影响

4.5.1复配减水剂灌浆料的性能试验

4.5.2膨胀剂对灌浆料性能的影响

4.6其它因素对结构灌浆料的工作性能和力学性能的影响

4.7本章小结

第5章早强型水泥基结构灌浆料的试验研究

5.1采用不同减水剂的早强型水泥基结构灌浆料试验

5.1.1试验配合比

5.1.2试验结果分析

5.2力学性能试验

5.3本章小结

第6章高性能水泥基结构灌浆料微观结构分析

6.1水泥浆体内的水化反应原理

6.2微观形貌观察及结构分析

6.2.1微观结构分析试验

6.2.2不同减水剂情况下微观相貌对比分析

6.2.3不同养护时间微观相貌对比分析

6.2.4不同水泥情况下微观相貌对比分析

6.3本章小结

第7章结论与展望

7.1全文总结

7.2展望

参考文献

后记

读硕士学位期间论文发表及科研情况