海上风电灌浆技术
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2.3 灌浆材料的其他性能

2.3.1 流动度

流动度是灌浆材料流动性的一种量度,在一定的水量下,流动度取决于灌浆材料的需水性,以灌浆材料在流动桌上扩展的平均直径表示。灌浆料流动度测量如图2-19所示。流动度直接关系到灌浆料在高温和低温环境下的施工性能,会直接影响可施工的时间窗口,因此,要求高强灌浆料具备优异的工作性和良好的可泵送性能,可以通过橡胶管线压力泵送施工。灌浆料一般具有抗离析的可靠性和稳定性,灌浆料初始流动度一般大于280mm,在5~30℃条件下具备2~3h的可工作时间,因此,一般要测试3次灌浆料的流动度测试,分别为初始、0.5h、1h的流动度。根据试验情况,灌浆材料的用水量为固体材料的7.0%~8.0%,试验在20℃条件下,采用混凝土卧轴搅拌机搅拌,测得用水量7.0%时的灌浆料性能指标见表2-1。

图2-19 灌浆料流动度测量

表2-1 灌浆料性能指标试验结果

图2-20所示为灌浆材料搅拌时间对流动度的影响,随着搅拌时间的延长,流动度先增大后减小。搅拌时间6~8min时灌浆材料的流动度最大。不过可能与试验过程中搅拌机内灌浆材料的残留量不多有关,按正常的影响估计适当延长灌浆材料的搅拌时间,灌浆材料的流动度会有所改善,流动度有所增加。

图2-20 灌浆材料搅拌时间对流动度影响

2.3.2 抗裂性

抗裂性以试件侧面的开裂程度进行判定,试件侧面裂缝宽度越小,开裂出现的时间越晚,灌浆料的抗裂性能越好,它表示灌浆浆体抵抗开裂的能力。目前工程开裂成为施工过程中与正常使用过程中一个重要问题。测量抗裂性较为常用的有力学性能判定法、收缩判定法、平板法以及抗裂环法。图2-21所示为灌浆料开裂环法的应变片粘贴。

图2-21 灌浆料开裂环法的应变片粘贴

根据灌浆料开裂环微应变试验结果(图2-22及表2-2)可见,灌浆料环向收缩较小,抗裂性也较好。但从图2-22可见,在这个开裂环试件中3号应变片在5~10d存在很大的应变突变,后面又恢复正常变形规律,但在3号应变片附近并未发现裂缝。说明在3号应变片附近位置在5~10d龄期可能出现微裂缝,而之后裂缝又逐渐愈合。

图2-22 灌浆料开裂环微应变试验结果(Basf提供)

表2-2 开裂环微应变测试结果

注:平均应变的测试结果为1号、2号和4号应变片的测试结果平均,剔除3号应变片。

2.3.3 耐久性

灌浆料的耐久性是指在实际使用条件下抵抗各种破坏因素作用,长期保持强度和外观完整性的能力。耐久性越好,材料的使用寿命越长。一般而言,混凝土材料的耐久性指标一般包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、碱集料反应等。

对于抗渗性与抗冻性,灌浆料28d强度不小于60MPa,根据GB/T 50448—2008《水泥基灌浆材料应用技术规范》,属高强致密的混凝土,抗渗性与抗冻性均较好。

碱集料反应(AAR)是骨料含有碱活性的硅质矿物(常温活性二氧化硅),在混凝土硬化后,缓慢地与水泥石孔隙溶液中的钠、钾离子反应,产生碱-硅凝胶,凝胶吸水会产生膨胀,膨胀压力达到一定程度会使混凝土开裂。AAR破坏一般是在混凝土浇筑两三年后,乃至十几年后发生。碱-集料反应中的碱是指钠和钾,以当量氧化钠计算(当量氧化钠=当量氧化钠+0.658×当量氧化钾)。碱-集料反应发生和产生破坏作用有以下必要条件:

(1)混凝土使用的骨料含有碱活性矿物,即属于碱活性骨料。

(2)混凝土含有过量的当量氧化钠,一般超过3.0kg/m3

(3)环境潮湿,能提供碱-硅凝胶膨胀的水源。

AAR主要是用于检验混凝土或浆体骨料是否合格的控制指标,即用于选择骨料。由于灌浆料的骨料体积并不大,所以其含碱量对灌浆连接段结构的影响非常有限。

因此,高强灌浆料的耐久性都比较优异,但对于实际工程,可根据工程特点开展相关的检测试验。