第 1 章 緒論
1. 1 灌漿料的概念
灌漿料是由水泥、外加劑(減水劑、膨脹劑、早強劑、消泡劑等)、集料和礦物摻合料等材料拌合在一起的幹混料，加水攪拌後，具有以下特點：微膨脹、流動性高、硬化快、早期強度和後期強度高等，這與普通混凝土相比，灌漿料的以上特點可以使灌漿料應用在安裝設備、改建工程等，並能保證工程的質量和精度，灌漿料的使用可以使施工更加方便快捷，能夠加快施工進度[1]。灌漿材料根據材料的性質主要分爲兩大類[2]：一類是化學灌漿材料，分爲：丙烯酰胺類灌漿材料、環氧樹脂灌漿材料、水溶性化學灌漿材料、水溶性聚氨酯化學灌漿材料; 另一類是非化學灌漿材料，比如：水泥、粘土以及水泥粘土等。化學灌漿材料的優缺點：粘度低，凝結時間能夠人爲控制，其顆粒粒徑大小不會較大影響灌漿料的性能等，但化學灌漿材料存在一定的毒性，對環境容易造成污染，其成本也比非化學灌漿材料的成本要高很多。非化學灌漿材料的優缺點：材料來源廣泛方便，成本低，強度高，無毒，耐久性好，但非化學灌漿材料中的水泥顆粒粒徑大，最大粒徑可達90μm~100μm，因此當水膠比較大時，會造成漿體的穩定性差，析水，有一定的收縮，細微的裂縫很難將其灌入[3]。灌漿料主要用於：地腳螺栓錨固、飛機跑道的搶修、核電設備的固定、路橋工程的加固、機器底座、鋼結構與地基懷口、設備基礎的二次灌漿、混凝土結構加固和改造、舊混凝土結構的裂縫治理，機電設備安裝，軌道及鋼結構安裝，靜力壓樁工程封樁，建築加固，樑柱截面加大、牆體結構的加厚及漏滲水的修復，各種基礎工程的塌陷灌漿以及各種搶修工程等。
1. 2 研究現狀
水泥基灌漿料最先是應用在軍事設施上，是由美國最早研製的一種高強快凝的材料，直到 50 年代，水泥基灌漿料開始應用在工業部門，並對水泥基灌漿料的配製、性能等方面進行了更深入的研究。Kamal. H. Khayat[4]研究發現，水溶性增稠材料加入到水泥基灌漿料中可以改善其粘結力、保水等性能，能改善砂漿混凝土的抗凍性和耐久性等。M. Sahmaran 和 N. Ozkan 等人[5]通過試驗證明在水泥基灌漿材料中加入天然的浮石粉能改善灌漿材料的流變性能，當天然浮石粉和超塑化劑一起使用時流變性能改善更加明顯。M. Jamal Shannag[6]認爲摻加礦物摻合料(天然火山灰、硅灰、粒化高爐礦渣和粉煤灰)和超塑化劑可以生產高性能水泥基灌漿材料，其具有好的流動性、抗滲性、抗侵蝕性、抗凍耐久性、體積穩定性和強度，並利用 P·O42.5 水泥、石英砂、硅灰、高效減水劑等材料配製出具有良好性能的灌漿材料。B. Elekoglu 和 B. Baradan 等人[7]對加入超細石灰石粉填料的自流平黏結劑進行了試驗研究。結果表明石灰石粉填料的孔隙填充效應能得到更密實的結構，它能和水泥水化生成的2Ca (OH)、遊離的2SiO 反應生成水化硅酸鈣凝膠，更能改善硬化漿體的強度和耐久性。在此基礎上，上世紀 80 年代超細水泥灌漿料[8]由日本研製成功，超細水泥在組成成分上與普通水泥的主要不同點是超細水泥在製備過程中添加了一些性能調節劑[9]。其主要有以下特點：細度較高，測試普通水泥細度所用的篩分法無法得到，通常採用激光粒度儀或者光透沉降粒度儀等[10];穩定性、流動性有顯著改善，少析水或不析水，防滲固結效果和可灌性好，其強度比化學灌漿材料的強度要高很多，並且無污染，成本低，因而在許多國家得到了廣泛的應用。近年來，在高校和研究院的共同努力下，配製出一批質量較高的灌漿材料，併成功地在一些企業進行了工廠化生產，取得了良好的經濟效益和社會效益，主要應用在水電、隧道、油井等防滲加固方面。
第 2 章 試驗原材料及方法
2. 1 試驗原材料
水泥是配製超高強水泥基灌漿料的重要組成部分，爲了滿足灌漿流動性和強度的要求，採用普通硅酸鹽水泥和硫鋁酸鹽水泥進行復配。本文選用的水泥是唐山冀東水泥股份有限公司生產的 P·O42.5R 普通硅酸鹽水泥、P·O52.5R 普通硅酸鹽水泥和唐山北極熊建築材料有限公司生產的 92.5 級的硫鋁酸鹽水泥，其性能見表。硅灰是工業冶煉中的副產物，是在煉製含有硅的金屬過程中，產生的較易揮發的二氧化硅和硅氣體，氣體與空氣接觸後會迅速氧化並且沉澱而成。因爲硅灰的質量較輕，需要除塵環保設備進行收集，硅灰的顆粒粒徑較小，加入水泥中可以減小水泥顆粒間的空隙率，加水拌合後，硅灰可與水化產物反應，生成膠凝體，能夠顯著提高灌漿料的抗壓、抗折及抗滲等性能。U 型膨脹劑有多種膨脹源，主要包括硫酸鋁、氧化鋁、硫酸鋁鉀等，每一時期起膨脹作用的膨脹源是不同的，例如早期主要是無水硫酸鋁鈣起作用，中期主要是明礬石起膨脹作用。本試驗選用的膨脹劑是北京遠興建材生產的. UEA 膨脹劑，外觀爲灰白色粉末，自然堆積容重 1g/ml，摻量爲 8%~10%。聚羧酸減水劑是第三代減水劑，它具有優良的性能，包括減水、防收縮、保坍以及環保等性能，高強和高性能的混凝土一般有因粘度大造成施工性能不好的特點，而加入聚羧酸減水劑後可明顯解決這些弱點。聚羧酸減水劑還能和其他材料配成各種功能的外加劑，例如早強劑、緩凝劑、泵送劑等。聚羧酸減水劑外觀是橙黃色油狀液體，固含量 30%，減水率 30%。
2. 2 試驗方法
本試驗採用行星式膠砂攪拌機，加料順序：水泥、和膨脹劑攪拌均勻後，將水和減水劑加入攪拌均勻，加砂攪拌均勻。試驗模型尺寸是 40mm×40mm×160mm;裝模時無需插搗，自然成型;養護：灌漿料放入模後靜置 24h，然後拆模，再將試塊在標準條件下進行養護到規定齡期，最後進行強度的測試。抗折強度：放置時注意試件應沿着澆注時的側面放入，直接讀取電動抗折機上的抗折強度數值。試驗結果取三個試塊抗折強度的平均值，若有一個試塊的抗折強度高過平均值的±10%時，取剩下兩個抗折強度的平均值作爲試驗結果，若有兩個試塊的抗折強度超過平均值的±10%時，應重做試驗。抗壓強度：將抗折試驗結束後的斷塊進行抗壓強度試驗，受壓面爲試塊的側面，加載速率爲 2. 0kN/s±0. 2kN/s，直至試塊破壞。評價灌漿料性能優劣的首要條件，便是灌漿材料的流動性能。流動度的測試方法：所用的儀器是高度爲 60mm±0.5mm，上口內徑爲 70mm±0.5mm，下口內徑爲100mm±0.5mm，下口外徑爲 120mm 的截錐圓模。操作過程：首先將截錐形模放在潔淨的玻璃板上，將灌漿料裝入截錐形圓模中，使灌漿料的水平面與試模相切，然後將截錐圓緩慢提起，使灌漿料在玻璃板上自由流動，用直尺測量流動面積上兩個垂直方向最大直徑並取平均值作爲灌漿料的初始流動度，測量完畢後，靜置30min，將灌漿料重新攪拌後測量其流動度，作爲 30min 流動度的保留值。
第 3 章 灌漿料中各組成材料對灌漿料性能的影響....16