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设备基础灌浆后出现裂缝、螺栓松动,根本原因在于材料收缩。无收缩水泥基灌浆料通过膨胀组分补偿塑性收缩与干燥收缩,能实现设备安装后24小时内二次灌浆无沉降,满足GB/T 50448-2015对竖向膨胀率0.02%-0.5%的要求。
无收缩水泥基灌浆料是一种以水泥为胶结材料、配以高流态外加剂和膨胀组分的干混砂浆。它的核心特征是硬化后体积不收缩甚至微膨胀,而普通水泥砂浆在干燥过程中必然产生收缩裂缝。
以某桥梁支座灌浆项目为例,我们曾用普通水泥砂浆灌筑支座底,7天后支座底部出现1-2mm缝隙,不得不返工。换成无收缩水泥基材料后,28天强度达到65MPa,用塞尺检查缝隙为零。
从标准角度看,GB/T 50448-2015将无收缩灌浆料按流动度分为I类(≥290mm)和II类(≥260mm),普通灌浆料没有膨胀率指标。实际操作中,I类用于狭窄空间如设备底座,II类用于大开面基础找平。
设备在运行中会产生振动,如果基础材料有收缩,地脚螺栓会松动,轻则精度偏差,重则设备倾覆。无收缩水泥基灌浆料中的铝粉或钙矾石类膨胀剂,在水化反应中生成针状晶体,产生0.02%-0.5%的微膨胀,正好抵消水泥自身的化学收缩。
温度变化也会影响体积稳定性。在北方冬季施工,环境温度5℃时,普通灌浆料收缩率增加约30%。而无收缩材料在5℃-35℃范围内,膨胀率波动控制在0.1%以内。经验上来说,冬施时灌浆后覆盖保温毯,膨胀效果更稳定。
以某钢厂轧机基础灌浆为例,设备重达300吨,灌浆层厚度80mm。使用无收缩材料后,28天抗压强度达到72MPa,竖向膨胀率0.08%,运行两年后检测,螺栓扭矩值没有变化。
施工前基层必须凿毛并充分湿润,但表面不能有明水。实际操作中,很多工人直接用水管冲,然后马上灌浆,这是错的。正确做法是提前24小时洒水,灌浆前用压缩空气吹掉积水。
搅拌用水量要严格控制,推荐水料比在12%-14%之间。水加多了,膨胀组分被稀释,收缩补偿效果下降。以某风电基础灌浆为例,现场工人图省事多加了2%的水,28天强度从65MPa降到52MPa,膨胀率也降到0.01%以下。
灌浆时要从一侧连续注入,利用自重排空空气。对于高度超过300mm的灌浆层,要分层施工,每层间隔不超过30分钟。养护也很关键,灌浆后立即覆盖湿麻袋,保持湿润7天,前3天尤为重要。
最容易出的问题是灌浆后表面起泡。这通常是因为搅拌时卷入空气,或者基层排气不畅。解决办法是在搅拌机中加入消泡剂,用量为干粉重量的0.05%,同时灌浆时用钢筋插捣排气。
如果发现灌浆后24小时表面有细微裂纹,先别急着返工。测量裂缝宽度,小于0.2mm且不贯通的,通常只是表面失水过快造成的塑性收缩,加强养护就能自愈。宽度超过0.3mm的,必须凿掉重灌。
以某核电站设备基础灌浆为例,夏季施工温度38℃,灌浆后2小时表面出现龟裂。分析原因是风速大、蒸发快,后来调整方案,灌浆后立即用塑料薄膜覆盖,并每隔2小时喷雾一次,问题解决。
第一个案例是某高铁箱梁支座灌浆。设计要求28天强度50MPa,膨胀率0.02%-0.1%。我们用了I类无收缩材料,流动度290mm,灌浆后4小时强度达到20MPa,满足架梁工期。两年后回访,支座没有出现位移。
第二个案例是某化工厂压缩机基础。设备振动频率高,基础灌浆层厚度150mm。使用无收缩材料后,运行一年检测,地脚螺栓预紧力损失不到5%,远低于普通材料20%的损失率。
第三个案例是某数据中心精密设备基础。要求灌浆后48小时内设备安装,且基础不能有沉降。我们采用早强型无收缩材料,24小时强度35MPa,膨胀率0.05%,设备安装后水平度偏差在0.02mm/m以内。
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