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早强高流动水泥基无收缩灌浆料是一种由水泥、骨料、细填料、膨胀剂、高效减水剂、消泡剂、早强剂等改性剂组成的一种混合物,加水拌合后具有自流性好,快硬、早强、高强、无收缩、微膨胀等特点,可用于混凝土构件及建筑的快速修补、设备基础的二次灌浆,客运专线盆式橡胶支座的灌注和支座锚栓孔的灌注等领域,具有广阔的应用前景。 首先,本课题以硅酸盐水泥作为胶凝材料制备水泥基灌浆材料。通过水泥胶砂比实验,找出最佳的胶砂比例,然后采用正交试验研究了影响水泥基灌浆材料流动度、强度性能的各因素的主次顺序,并对灌浆料性能影响较大的几个因素的变化规律作了进一步的研究,最终结合经济性和工程实际需要确定最优配比,并针对膨胀剂对水泥基灌浆材料的膨胀性能的影响,采用XRD和SEM对其膨胀机理进行了分析。研究结果表明: ①硅酸盐水泥胶凝体系中扩展度和力学性能较好的胶砂比例为1∶1。 ②通过正交实验,优化配比为:硅酸盐水泥34.7%,40~70目石英砂24.6%、70~140目石英砂24.6%、400目重钙12.3%,UEA膨胀剂2.2%、瓦克5044N胶粉0.74%、聚羧酸减水剂0.29%、甲酸钙早强剂0.37%、P823消泡剂0.29%、羟丙基甲基纤维素醚0.01%,水料比为0.15。优化后的灌浆料性能指标满足《水泥基灌浆材料》JC/T986-2005标准的要求。 ③通过内掺6%UEA膨胀剂可以解决灌浆材料收缩问题,微观结构分析表明,掺有UEA膨胀剂的硅酸盐水泥早期后期的水化产物并没有发生改变,只是数量上有所改变,其中以活性硅酸铝(SiO2·2Al2O3)、活性氧化铝(Al2O3)为早期膨胀源,明矾石(KAl3(SO4)3(OH)6)为中期膨胀源,具有较稳定的膨胀作用。 其次,本课题利用硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥各自的性能特点,将两种水泥复配并找出两种水泥的最佳复合比例,并通过XRD、SEM对其水化、硬化机理进行了分析,然后采用正交试验研究了影响水泥基灌浆材料流动度、强度性能的各因素的主次顺序,并对灌浆料性能影响较大的几个因素的变化规律作了进一步的研究,最终结合经济性和工程实际需要确定最优配比。研究结果表明: ①硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复合胶凝体系中凝结时间和力学性能最佳的比例为硫铝酸盐水泥掺量15%; ②由XRD图谱和SEM图分析可知,硅酸盐水泥和硫铝酸盐水泥复配水化后没有生成新的水化产物,主要为:C-H、AFT、C-S-H,但复配水泥1d水化产物就有大量钙矾石生成,这是影响水泥基灌浆料具有早强、微膨胀的主要原因。 ③通过正交实验,优化配比为:硅酸盐水泥33.2%,硫铝酸盐水泥5.86%,40~70目石英砂22.0%、70~140目石英砂22.0%、400目重钙14.6%,UEA膨胀剂0.78%、瓦克5044N胶粉0.78%、聚羧酸减水剂0.23%、甲酸钙早强剂0.23%、P823消泡剂0.31%、羟丙基甲基纤维素醚0.01%,水灰比为0.40。优化后的灌浆料性能指标满足《水泥基灌浆材料》JC/T986-2005标准的要求。