微膨胀灌浆料技术规范

 4.1.1水泥基灌浆材料最重要的三个性能指标是流动性、垂直膨胀率和抗压强度。  本规范表4.1.1中的性能指标应根据产品要求的最大用水量进行测试。  

1截锥流动性

本规范根据流动性对材料进行分类，以突出该指标的重要性，便于设计和选择。  

水泥基灌浆材料区别于其他水泥基材料的一个典型特点是，这类材料具有良好的流动性，在自身重力的作用下能流入待浇筑的空隙中，无需振捣即可密实填充。  对于大型设备灌浆，或窄间隙灌浆，对流动性的要求更高。  因此，流动性是这种材料能否使用的前提，顺利灌浆也是施工操作的第一步。  如果流动性不够，浆液就不能顺利流入待填充的空间，如果从另一侧补充，就会明显形成空化，带来工程隐患。  

本次修订对一级灌浆材料流动性的测试方法进行了调整，采用流锥流动性法进行表征。主要原因有三:(1)原标准制定时，ⅰ类灌浆材料主要针对预应力混凝土隧道灌浆，随着我国预应力隧道灌浆技术的发展，对预应力隧道灌浆材料提出了新的技术要求。原ⅰ类灌浆材料的技术指标已不能满足预应力混凝土隧道的灌浆要求，因此本次标准修订要求将预应力混凝土隧道的灌浆材料单独作为一类材料，而不再使用原ⅰ类灌浆材料作为预应力隧道的灌浆材料。(2)随着水泥基灌浆材料技术的发展，国外出现了一种新型的低粘度灌浆材料。这种灌浆材料在获得低粘度性能的同时能保持自身的均匀性，对用水量不敏感，现场施工时均匀性好，灌浆速度快，无需高漏斗即可灌入狭窄空间。作为低粘度精密灌浆材料的新产品，在国外得到了广泛的应用，目前国外相关产品的检测标准是美国标准ASTM C 939《预填骨料混凝土灌浆材料流动性试验方法(流锥法)》；(3)随着我国核电等大型工程的建设，大量引进国外设备，这些进口设备的设计者和制造商通常要求使用低粘度的灌浆材料，必须采用流锥法测试灌浆材料的流动性。目前国内没有相应的试验方法标准，给工程应用带来诸多不便，也不利于国内灌浆材料生产企业的产品推广。  基于以上三个原因，本次标准修订调整了原有的I类灌浆材料流动性测试方法，以流锥流动度法为特征，并参考国外厂商的技术指标和国内厂商产品的测试结果，确定了初始和30分钟流锥流动度指标。  

水泥基灌浆材料施工时只需加水搅拌均匀即可浇筑。  增加拌和用水量有利于增加流动性，但会对强度、垂直膨胀率和泌水率产生不利影响。  如果产品对拌和用水量非常敏感，水料比增加1%，表面就会出现大量气泡，甚至泌水离析，有效承载面很低，甚至失去承载功能，施工留样强度远低于材料检验。  为了避免上述现象，本规范规定以产品所要求的最大用水量，或产品所能达到的最大圆台流动性为检验前提；如果施工时不需要大的截锥流动性，可以减少拌和用水量，不会对工程造成不良后果。  美国标准ASTM C 1107-2013也要求按照最大用水量测试材料的性能。  

工程经验表明，水泥基灌浆材料必须具有良好的流动性，才能保证混合料在一定时间后仍具有一定的截锥流动性，才能顺利浇筑。  结合国内外施工说明，本规范规定了30min圆锥台流动性的预留值。  对于ⅳ类水泥基灌浆材料，根据现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080和自密实混凝土(砂浆)的相关性能要求，采用坍落度经时变化来表征流动性。  

2垂直膨胀率

水泥基灌浆材料的另一个重要特点是具有膨胀性，使其能够密实地填充浇筑空间，增加有效承载面，发挥有效承载作用。  

根据美国标准ASTM C1107-2013“包装干燥、水硬水泥灌浆(无收缩)的标准规范”，水泥基灌浆材料的体积变化可分为三类:硬化前的体积控制、硬化后的体积控制和复合体积控制。  参照这种分类方法，结合国内不同类型产品的测定方法和试验结果，本规范规定水泥基灌浆材料加水搅拌3小时后的垂直膨胀值为早期膨胀指数，此时的浆体为塑性。  随着水化的进行，逐渐生成膨胀的水化产物，产生体积膨胀，定义为硬化后的膨胀。  同时具有早期膨胀和硬化膨胀，称为复合膨胀。  

使用国内工程中应用的产品，按本规范A.0.5条第一、二款所示方法，测定水泥基灌浆材料在3)24h内的膨胀-时间关系曲线，包括塑性膨胀(图1)、硬化膨胀(图2)、复合膨胀(图3)；根据本规范第A.0.5条第3款和第4款所示的方法，水泥基灌浆材料24小时内的膨胀-时间关系曲线如图4所示。  对于早期膨胀的水泥基灌浆材料，在搅拌成型后10分钟即可观察到明显的膨胀，并持续到(2 ~ 3) h，在3小时内完成。  复合膨胀的垂直膨胀率在3小时后仍显著增加。  在硬化后膨胀型中，浆料在成型的初始阶段收缩，并在4小时后开始膨胀。