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告訴你pccp管道插口板灌縫砂漿研製與性能研究

發布日期:2020-11-04 作者: 點擊:

告訴你pccp管道插口板灌縫砂漿研製與性能研究

pccp管道插口板體積較大,管道的直徑一般在2m以上,埋設在地麵下部,對PCCP的強度、抗滲性和密封性要求較高。PCCP管道的承插口接頭約為寬3cm、深25cm 的槽縫,通常采用傳統水泥砂漿進行密封。由於槽縫寬度和大直徑弧形等因素,傳統砂漿具有流動性小、容易收縮開裂、在槽縫處不易振搗等缺點,容易成為PCCP管道使用壽命的最薄弱環節。可見,工程中對承插口灌縫砂漿的施工性要求較高。水泥砂漿灌縫操作完成後,灌縫砂漿內部無法繼續提供外界充足水分進行養護,在承插口鋼筒的強約束下很容易出現砂漿開裂現象。此外,PCCP管道還會遭受土壤或地下水中硫酸根、氯離子等的侵蝕作用,影響耐久性。因此,研製一種流動度好、免振搗、高抗裂和高耐久性能的灌縫砂漿十分必要。

1 試驗方法

1.1 工作性能

砂漿稠度:按照DL/T 5150-2001《水工混凝土試驗規程》進行測試。

流動度:根據GB/T 2419要2005《水泥膠砂流動度測定方法》進行測試。不啟動跳桌振動,測試灌縫砂漿自流狀態。同時采用混凝土坍落度筒測試坍落擴展度。

填充性:參考CECS 03:2006《自密實混凝土應用技術規程》,使用U型箱,可直觀反映砂漿通過鋼筋間隙與自行填充至模板角落的能力。鋼質U 型箱的隔柵型障礙為玉型。

泌水率:采用1000mL量筒。先記錄量筒質量,然後將砂漿一次性裝至1000mL刻度線附近,不振動、不插搗,記錄砂漿與量筒的總質量,靜置1h後,吸出砂漿表麵泌水的水分。計算砂漿的泌水率(%)。

其他拌合物性能:含氣量、表觀密度、凝結時間均依據JGJ/T70-2009《建築砂漿基本性能試驗方法》進行,其中含氣量測試采用儀器法。

1.2 力學性能抗折與抗壓強度:采用40mm×40mm×160mm 的膠砂試件,測試依據GB/T 17691-1999《水泥膠砂強度檢驗方法》進行。

1.3 抗裂性能

幹縮變形:按照DL/T5150-2001《水工混凝土試驗規程》進行,試件尺寸為40mm×40mm×160mm。

圓環開裂試驗:圓環開裂試驗可反映在約束作用下由於自收縮和幹縮產生的自應力對砂漿抗裂性的影響。按照CCES01-2004《混凝土結構耐久性設計與施工指南》中野水泥及水泥基膠凝材料抗裂性試驗要圓環約束試件冶規定進行。砂漿澆築後,采用保鮮膜密封圓環整個頂麵,24h後拆去外環試模,然後用熔化的石蠟密封砂漿頂麵,放置在溫度(20±2)℃、相對濕度為(60±5)%的恒溫恒濕環境中。自24h開始觀察至90d,記錄裂縫出現的時間、位置以及形貌。

1.4 耐久性能

抗氯離子擴散係數:按照GB/T 50082-2009《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標準》中評價混凝土抗氯離子滲透性能的RCM法進行。砂漿試件尺寸為Φ100mm×100mm,齡期為28d。

抗凍性:試件尺寸為40mm×40mm×160mm,試件標準養護28d,按JGJ/T70-2009標準的規定進行試驗。

2 試驗結果

2.1 工作性能

普通水泥砂漿初始稠度值為128mm,灌縫砂漿初始稠度為106mm,因為灌縫砂漿黏聚性較好,克服重錘重力能力較強,初始稠度低於普通水泥砂漿,1h經時後二者稠度相差不大,均為(100±1)mm。灌縫砂漿1h 經時後砂漿稠度變化較小。灌縫砂漿初始流動度和1h經時損失均高於普通水泥砂漿。灌縫砂漿的U型箱填充高度略高於普通水泥砂漿。初始坍落擴展度和1h經時損失,灌縫砂漿明顯優於普通水泥砂漿,坍落度擴展度均較普通水泥砂漿提高了約24%。

含氣量、表觀密度、凝結時間測試結果,普通水泥砂漿與灌縫砂漿的含氣量分別為0.7%和5.8%,灌縫砂漿使用引氣劑調控含氣量,以提高砂漿抗凍性能。李建新研究發現含氣量在4.9%~6.2%之間的水泥砂漿凍融循環次數是含氣量2.3%砂漿的4倍。而普通水泥砂漿含氣量低,無法滿足實際工程抗凍要求。摻入緩凝劑控製灌縫砂漿凝結時間,保證實際工程澆築時間,與普通水泥砂漿相比,灌縫砂漿的初終凝時間延緩了10~11h。

2.2 力學性能

普通水泥砂漿與研製的灌縫砂漿3d、7d 和28d的抗折與抗壓強度。與普通水泥砂漿相比,灌縫砂漿除了有極好的工作性能,3d、7d、28d 抗折強度也分別提高了14%、24%和14%,抗壓強度分別提高了7%、40%、19%。灌縫砂漿7d 抗折與抗壓強度分別占28d 強度的73%和75%。灌縫砂漿具有初始延緩凝結,早期快速提高強度的效果優勢。

2.3 抗裂性能

在幹燥環境下,隨著齡期增加,普通水泥砂試件表現為一直收縮狀態,12d試件幹縮值為-241.5×10-6。灌縫砂漿表現為先膨脹後收縮過程,在1d產生最大膨脹率35.6×10-6,之後試件開始逐漸收縮,在12d 時試件幹縮值為-80.6×10-6,灌縫砂漿的幹縮變形僅為普通水泥砂漿的34%。灌縫砂漿內膨脹組分有效補償了因缺少水分產生的體積變形,灌縫砂漿更有利於在缺水環境中防止產生收縮開裂現象。

本次采用混凝土圓環開裂試驗方法評價灌縫砂漿開裂風險,圓環開裂試驗可以表征砂漿在幹燥收縮應力與環形約束共同作用對砂漿抗裂性能的影響。普通水泥砂漿和灌縫砂漿的試驗情況。結果發現:普通水泥砂漿經8d 後即出現上下貫穿性裂縫,寬度約1.5mm;而灌縫砂漿一直觀察至90d,砂漿表麵仍未出現裂縫或開裂現象。根據美國標準ASTM C1581-2004 規定,普通水泥砂漿具有野中高冶的開裂趨勢,而灌縫砂漿的開裂趨勢為野低冶。可見,所研製的灌縫砂漿具有更高的抗裂性能,開裂風險較低。

2.4 耐久性能

抗氯離子擴散係數測試結果。結果表明:研製的灌縫砂漿和普通水泥砂漿的抗氯離子擴散係數DRCM分別為1.6×10-12m2/s 和2.3×10-12m2/s,灌縫砂漿降低了抗氯離子擴散係數達30%,提高了砂漿的抗滲能力。有研究表明,摻入PVA纖維有提高水泥砂漿抗氯離子擴散能力的效應。灌縫砂漿采用優化的灰砂比和多種功能性外加劑改善了砂漿內部孔結構,使水泥砂漿內部更加密實。研製的灌縫砂漿能滿足PCCP管承插口處的抗滲要求,並對連接密封起到保護作用。



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