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近年来，泥基灌浆料由于其优良的性能在工程中得到了广泛应用，针对此，阐述了水泥基灌浆料的发展，性能特征及其在土木工程结构加固领域的应用现状及施工要点并提出目前在使用过程中存在的主要问题及解决的方法措施。

1.1灌浆料发展进程

灌浆料的应用最早出现在第二次世界大战期间，主要应用在军事领域，到20世纪50年代，一些发达国家将其应用于工业机械设备的安装，大大提高了设备安装的效率。灌浆技术的发展经历了几个阶段：黏土+石灰、水泥、化学类的灌浆料、水泥基灌浆料[3]。其中化学灌浆料，多为有机高分子材料，在使用中会出现一系列问题：例如不环保、焊接时因距离问题会使材料失去原有性能、低温施工固化慢影响工期、遇高温失去原有性能等问题。而且，这种灌浆料价格也比较昂贵。因此，到了20世纪80年代国内外开始研制和使用水泥基灌浆料。

1.2水泥基灌浆料概念

水泥基灌浆料是以水泥为基本材料，通过加入适量的细骨料以及少量的外加剂及矿物掺合料等组成的干混材料[3]。通过加水拌合后具有灌注的流动性、较高的早期和后期强度，同时具有微膨胀性、且不泌水等优良性能。由于其具有耐久性好、无毒、无味、成本低等优点，开始在各类工程中渐渐得到推广和应用并逐步成为研究热点。水泥基灌浆料在加水均匀拌和后不会产生泌水、离析等问题。因其自身不会对周围环境和水质造成污染、不会轻易老化以及无害等特征，能够在保障程质量同时，减少成本，因此在灌浆工程领域全面推广应用开来，能够帮助减少应用周期，适用于混凝土加固修补操作。

1.3国外研究现状

自20世纪90年代以来，国外学者开展了大量关于灌浆料性能研究的试验，部分试验结果表明：水胶比对灌浆料流动及力学性能的影响程度要高于减水剂和稳定剂等外加剂对其性能的影响。并提出：在水泥基灌浆料中加入增稠剂能够有效防止骨料下沉，改善离析和泌水现象，同时也可提高灌浆料的力学性能并改善其耐久性[4]。

一些国外学者通过在水泥基灌浆料中掺入一定量的矿物掺合料(火山灰、粉煤灰、硅灰、粒化高炉矿渣等)和高效减水剂等来研究如何能够配制出流动性好、强度高、耐久性好且造价低的高性能水泥基灌浆料[5,6]。 同时由于环境保护的需要，绿色建造概念的推广，如何将固体废弃物再利用运用到绿色灌浆料的研发中也成了灌浆料研究的一个新方向[7,8]。

1.4国内研究现状

我国对灌浆技术的应用以及对灌浆材料的研发工作开始的比较晚，最初，是为了满足进口设备的安装需要，开始对灌浆材料进行研究。很快我们就自主研发了性能良好的水泥基灌浆材料，成功地用在了进口设备的安装工程领域，并取代了国外的进口灌浆料。

最早研制灌浆料时所采用的水泥为普通硅酸盐水泥，而且为了提高性能，掺入了多种高性能外加剂，导致所研制的灌浆料产品的成本相对较高。因此，有学者开始使用复合水泥与普通硅酸盐水泥复掺并掺入缓凝剂、促凝剂等外加剂来配制早强，高强的水泥基灌浆料。他们研究了不同种类的早强剂及减水剂对灌浆料的流动性及抗压强度的影响；还研究了稳定剂和可再分散乳胶粉对水下修补灌浆料的拉伸粘结强度和抗折强度的影响规律。

近年来随着装配式建筑的不断发展，对于装配式建筑构件之间连接使用的灌浆材料的研究也成为了研究的热点。随着不断的研究，灌浆料的性能也在不断提高，同时也更能适应复杂的施工环境。

2、水泥基灌浆料的发展及在结构加固工程中的应用即施工要点

随着材料工程技术的快速发展，灌浆材料和灌浆工艺及设备等也得到了巨大发展，各国在大力发展灌浆技术的同时，也在积极研发性能更好的灌浆料来满足工程需要。灌浆技术在工程中的应用范围也越来越广，几乎涉及了土木工程的所有领域。由于结构加固修补工程的特殊性，往往要求其修补效果好，工期短和易于施工等。在其应用过程中为了使灌浆料的技术性能得以充分发挥，保证结构加固的质量，在灌浆施工中要注意几个问题。

2.1合理选择加固方式，优化设计灌浆方案

在结构加固工程中要想有效控制施工质量，前提是制定出科学合理且切实可行的施工方案。根据建筑主体结构形式、受力特点、使用环境、使用年限、施工现场情况等特点合理选择结构加固方式，并认真设计灌浆方案，同时对施工过程中潜在的一些问题进行分析，并做好相应的预防和应对工作。尽可能降低影响施工质量的有关问题发生的概率，提高灌浆质量，使得灌浆材料充分发挥其良好的技术性能。

2.2严密进行模板施工，稳固安装

在灌浆施工过程中，模板工程质量对整个加固效果起着至关重要的作用，如模板支设不严密会导致漏浆，影响结构灌浆质量，使灌浆部分的整体性受到影响。严重时由于模板安装的不坚固甚至会使加固结构尺寸产生偏差，因而影响结构加固后的承载力，使整体结构的加固效果受到严重影响，因此，灌浆施工时一定要确保安装稳定，支设严密。

2.3做好灌浆料施工现场质量控制

灌浆料在使用之前要进行相关性能指标的检验，流动度、竖向膨胀率、抗压强度等指标均要符合《水泥基灌浆材料应用技术规范》的有关要求方可使用。且灌浆料采用现用现拌，每次的搅拌体积不宜过大，现场要预留同等条件下的灌浆料试块，通过后期试验进行灌浆质量的全过程控制。

2.4提供灌浆料质量，做好管理养护

灌浆料之所以能够在土木工程领域受到技术人员的认可和青睐，其主要原因是由于其具有微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等优良性能。而灌浆料的有关性能发挥和强度的增长是需要一定的养护条件的，所以在灌浆现场要保证灌浆料性能发展及强度增长的养护条件，才能使灌浆料发挥其最好的性能优势，保证加固效果。

以上都是结构加固修补成功的必要条件。大量工程实践证明灌浆料由于其优良的性能，加之其工期短施工方便的特点，越来越广泛地用于土木工程的结构加固领域。

3、增大截面加固法中水泥基灌浆料应用问题分析

3.1灌浆混合料中细石混凝土配合比不明

在《水泥基灌浆材料应用技术规范》中，加固型水泥基灌浆料被分为IV类。由于其具有较好的流动度、微膨胀、早期和后期强度较高、无振捣浇筑易施工、施工作业面小、噪音小等多种优势，目前广泛用于混凝土结构加固工程中，如增大截面加固法等。

在《建筑结构加固工程施工质量验收规范》中规定：当用于普通混凝土或砌体的增大截面时，不得采用纯灌浆料，而应采用70%灌浆料与30%细石混凝土混合而成的浆料，且细石混凝土的粗骨料最大粒径不应大于12.5mm。但是，规范中没有明确30%的细石混凝土的具体要求，目前在实际施工中常常直接采用在灌浆料内添加瓜子片(青石子5～10mm)形成的细石灌浆料来进行施工。

国内外关于水泥基灌浆料的研究大多数都是灌浆料的组分及外加剂的掺入对其各项基本性能的影响，也有一些专家学者对灌浆料的基本力学性能进行了研究，但是对于结构加固中所用到的灌浆混合料(灌浆料内加入细石混凝土)的性能研究比较少。

3.2使用灌浆混合料后加固结构表面裂缝问题增加

在实际的加固施工过程中发现，使用直接添加瓜子片的细石灌浆料进行加固后，构件的表面极易出现细小的裂缝，如图1所示，对于裂缝的产生的是否与灌浆混合料的用料方式有关以及这种施工用料方式是否符合要求甚至可能存在哪些潜在问题都尚不明确。产生的裂缝不仅影响美观，更有可能会影响到加固的效果和后期结构的耐久性。

4、水泥基灌浆料在结构加固工程中的应用措施分析

4.1加强灌浆混合料综合性能研究，形成科学用料方案

对规范中提及的灌浆料内加入细石混凝土后形成的混合料(称灌浆混合料)的性能进行研究是非常有意义的。要通过试验来研究混合料内细石混凝土中粗骨料的掺量、级配情况对灌浆混合料的流动性、力学性能、抗裂性能及耐久性等的影响。研究裂缝的产生是否与混合料内粗骨料的使用有关，并找到灌浆混合料性能较好的细石混凝土的合理施工配合比。通过研究结果可以为增大截面加固法的施工用料提供有效的数据支撑，对实际加固工程施工有非常重要的指导意义。

水泥基灌浆料主要包含水泥、膨胀剂、细集料、保水剂、消泡剂、凝固剂、矿物材料等部分构成。其中水泥在整个灌浆料中占据重要部分，水泥材料的具体等级、活性以及品种特征和水泥综合用量等参数都会对灌浆料应用质量产生和压浆材料性能产生直接影响。其中常见水泥材料种类包含硫铝酸盐水泥、铝酸盐水泥以及一般硅酸盐水泥等材料，或对不同材料进行复合应用。为进一步提升灌浆料硬化强度，需要对水泥等级进行合理选择，通常是以一般低碱硅酸盐水泥以及强度等级超出42.5的低碱硅酸盐水泥为主，为保障灌浆料维持良好的早期强度，通常是将铝酸盐、铝硫酸盐等早强水泥和一般硅酸盐水泥进行掺和应用。集料应用方面，集料相关细度模数以及级配等级同样会对灌浆料硬化凝结后力学性能以及材料塑性状态产生直接影响。集料颗粒外形还会影响灌浆材料性能。其中应用较为频繁的集料涵盖级配优良的石英砂以及天然砂石。保障骨料的均匀级配，促进灌浆料能够顺畅流动，不会产生泌水离析等问题，提升整个材料的操作性能。

4.2添加适量的外加剂，提高灌浆材料抗裂性能

通过试验研究外加剂的种类及掺量对灌浆料抗裂性能的影响，并找到能够提高灌浆料抗裂性能的外加剂及其合理掺量；此外，还可以在灌浆混合料内添加纤维材料，通过其阻裂作用可明显减少结构面的收缩开裂，但要注意掺入纤维后对混合料流动度及强度等性能的影响，通过试验找出能够有效提高灌浆料抗裂性能的纤维种类及合理掺量，对提高灌浆混合料的抗裂性能有十分重要的意义。

处于水泥用量和混凝土材料用量保持不变背景下，合理应用恰当减水剂能够有效缩减水资源用量，提升混凝土综合强度。在混凝土强度以及和易性不变条件下，可以减少水资源用量。将缓凝剂或是减水剂等材料添加到水泥浆当中，能够对水泥浆整体流动性进行合理调节改善。从微观层面分析，水泥浆材料中应用减水剂主要利用以下形式形成作用。第一是分散化作用，在相关材料额外加水拌和后，因为水泥材料中不同分子颗粒间所形成的吸引力，使水泥浆转化为一种絮凝结构，水泥颗粒内包裹部分水，不会受到浆体自由流动的影响。相关包裹水分也不会和外部环境形成接触，于整个浆体中处于独立形式存在，不会参与到任何形态运动。假如包含减水剂，因其影响，相关分子颗粒能够在浆体水泥颗粒表层附着，构成基础带电体，同种电荷互相排斥，会进一步分散水泥颗粒，破坏絮凝结构，相关释放水会跟随流动，扩大浆体流动性。润滑性方面，所添加减水剂会在水泥颗粒表层附着，并和其中的水分子形成作用，产生独特膜，此类膜拥有独特属性，具有较强润滑性，能够进一步缩减滑动阻力，该种阻力通常形成于不同水泥颗粒之间，随着阻力下降，使水泥浆整体流动性提升。

外加剂主要包含氨基磺酸、萘系、聚羧酸等系列减水剂。而结合灌浆料的砂浆流动损失、干燥收缩率以及整体强度层面入手能够发现聚羧酸系列减水剂拥有更好的处理效果。比起氨基、萘系相关减水剂材料，聚羧酸系的减水剂材料具备较高保坍性能，同时相对来讲，灌浆材料整体干燥收缩相继降低，能够对灌浆量整体强度发挥出相应的强化功能。

4.3创新施工工艺，减少裂缝

水泥基灌浆料在正式应用于施工前需要率先做好基础准备，对施工中的各种设备材料进行妥善配备，包括专门灌浆设备、搅拌装置以及养护用具等材料。实施二次灌浆作业中，应该对设备底座周围和模板之间距离进行合理控制，将具体间隔维持在100mm左右，合理控制模板顶层标高，不能小于设备底座上层表面50mm。针对混凝土结构实施全面加固改造中，需要在模板支护环节预留充足排气孔和灌浆孔，合理控制灌浆孔径，具体孔径不能低于50mm,设置间距控制在1000mm以下。应用水泥基灌浆料实施材料拌和中，需要严格按照标准要求水量进行加水调节，尽量选择机械搅拌措施。在材料拌和中需要率先添加2/3的水分进行3min左右的搅拌，随后将剩余水量加入其中，充分搅拌到材料达到均匀状态，尽量在接近灌浆区域设置拌和地点。针对地脚螺栓实施灌浆锚固中，在地脚螺栓处于成孔阶段内，相关螺栓孔壁相对粗糙，为此需要对孔内进行彻底清理，预防产生油污以及浮灰等多余杂质，在正式灌浆施工中用水进行8～12h的浸泡处理，对孔内进行彻底清理。灌浆前对地脚螺栓表层铁锈和油污实施全面清除，经过充分拌和后在螺栓孔中灌注成品水泥基灌浆料，可以联系实际需求对螺栓设置位置进行合理调整，在灌浆施工中禁止出现振捣，可以选择插捣措施进行处理，在结束灌浆后禁止继续调节螺栓。针对设备基础实施二次灌浆前需要对和灌浆材料产生接触的混凝土基础和底板表层进行彻底清理，避免产生油污、浮浆以及碎石等问题，开始灌浆24h前，需要对混凝土表层实施充分浸润，灌浆工作开始1h前将内部清水全面清除。灌浆中需要从一侧开始灌注，到另一侧外溢，避免从两端同步灌浆。一旦开始灌浆操作，便需要保障灌浆连续性，从最大程度上减少灌浆消耗时间。如果灌浆距离相对较长，可以联系工程现实状况合理分段灌注，将各段灌注长度控制在5m以下。假如设备底板结构相对复杂，可以选择压力灌浆方法。灌浆中减少振捣操作，需要时可以利用灌浆助推器，顺着浆体流动角度注入灌浆材料，禁止从灌浆层上部或中部开始操作。结束设备基础灌浆后，可以于灌浆料初凝后顺着底板边缘进行45°切边处理，等待初凝后通过抹刀对灌浆层实施压光处理。

在加固施工过程中，通过加强原结构表面的凿毛处理，剔除原结构中的缺陷部位，增加灌浆料与原结构的黏结面积，增强新老界面的粘结力，来减少裂缝的产生；通过合理选择灌浆时间，控制灌浆时的环境温湿度，避免温度过高或过低时施工，尽量减少水泥水化热所引起的温差裂缝；合理设计灌浆方案，严格按流程施工，通过提高加固部分的结构整体性等措施均可以有效减少结构裂缝的产生。

4.4做好灌浆施工全过程质量控制

施工前做好灌浆材料及灌浆设备的准备工作，提前检查确保设备正常运转使用，并对施工技术人员进行详细的技术交底并做好相关培训工作，保证施工人员能够熟练操作并严格按照灌浆方案进行施工。做好灌浆料的选择及使用前的性能检验，同时确保灌浆后的养护条件等，做好灌浆全过程的质量控制也可有效减少裂缝的产生。

5、结语

国内外关于水泥基灌浆料的研究大多集中在灌浆料的组分及外加剂掺合料等对其各项性能的影响。对于灌浆料的力学性能及在结构加固中与混凝土界面的黏结情况等问题研究较少，随着灌浆料的广泛应用及施工中出现的一系列问题，工程技术人员对于灌浆料的质量问题的关注度也越来越高，对灌浆料进行力学性能及抗裂性能等方面的研究更是显得格外重要，对于灌浆料的使用具有非常重要的指导意义。