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钢结构用灌浆料的核心作用是填充钢结构与混凝土基础之间的空隙,将荷载均匀传递到基础上。以某电厂锅炉钢架安装为例,我们曾用CGM-1型灌浆料处理了300多根地脚螺栓的二次灌浆,2小时抗压强度就达到了25MPa,完全满足了次日吊装钢柱的要求。这篇内容会从材料选择、施工操作到质量验收,把钢结构用灌浆的关键技术点讲清楚。
普通水泥砂浆硬化后收缩率通常在0.1%以上,灌浆后会在钢板和混凝土之间形成缝隙,导致螺栓松动。而钢结构用灌浆料通过添加膨胀组分,在塑性阶段和硬化早期产生0.02%-0.05%的微膨胀,能把钢板顶紧,形成紧密贴合。
以GB/T 50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》为依据,I类灌浆料的28天抗压强度要求不低于60MPa,而普通C40混凝土才40MPa。实际工程中,我们给某体育场屋盖钢桁架支座灌浆时,用了II类灌浆料,7天强度就达到了65MPa,比设计要求的50MPa高出30%。
从流动性上看,普通砂浆的流动度一般在200mm左右,而灌浆料的初始流动度能达到300mm以上,30分钟保留值不低于260mm。这意味着它能在狭窄的钢结构底板下自动流平,不需要振捣,特别适合螺栓群密集的区域。
对于普通工业厂房钢柱,环境温度在5℃-35℃时,选用I类灌浆料就行,水料比控制在0.13-0.15。比如某汽车焊装车间,800根钢柱灌浆,统一用0.14的水料比,现场实测流动度320mm,24小时强度32MPa,第三天就上了钢梁。
冬季施工是个难点。温度低于5℃时,普通灌浆料水化反应变慢,强度增长滞后。以某北方物流仓库为例,当时环境温度-5℃,我们改用了低温型灌浆料,并掺入3%的防冻剂,同时用50℃温水拌合,入模温度保持在15℃以上。结果24小时强度达到了18MPa,拆模后没有冻害现象。
大体积灌浆时,比如设备基础二次灌浆厚度超过100mm,要选用大流态、低水化热的II类灌浆料。某轧机基础灌浆厚度达到200mm,我们按0.12水料比施工,实测中心温度比表面温度高12℃,但通过掺入10%的粉煤灰,最终没有出现温度裂缝。
第一步是基础处理。混凝土表面必须凿毛,露出粗骨料,然后用压缩空气吹净浮灰。以某桥梁支座灌浆为例,我们要求凿毛深度不小于3mm,每平方米不少于5个点,最后用高压水冲洗,保持湿润24小时,但灌浆前要排干积水。
第二步是支模。模板高度要比钢结构底板高出50mm以上,顶部留出排气孔。实际操作中,用木模板时要在内侧贴一层塑料薄膜,防止漏浆。某高层钢结构转换层灌浆时,我们用了钢模,螺栓间距只有150mm,模板缝隙用玻璃胶密封,灌浆后没有出现跑浆。
第三步是搅拌。采用强制式搅拌机,先加水后加料,搅拌时间不少于3分钟。某次现场用了手电钻搅拌,转速控制在800rpm,搅拌2分钟,静置1分钟消泡后再灌浆。实测流动度从310mm降到285mm,但仍在合格范围内。
第四步是灌浆。从一侧连续灌入,利用自重和流动性让浆料从另一侧溢出。某电厂汽机基础灌浆时,灌浆高度1.2米,我们分两次灌,每次间隔30分钟,中间用木条插捣排气,最终密实度达到98%以上。
第五步是养护。灌浆后2小时初凝,立即覆盖湿麻袋,洒水养护不少于7天。夏季高温时,某钢结构厂房灌浆后4小时就出现了干缩裂缝,后来改用塑料薄膜覆盖,并每隔2小时喷雾一次,裂缝问题再没出现。
验收主要看三点:抗压强度、竖向膨胀率和外观。按规范要求,同条件养护试块28天抗压强度不低于设计值,竖向膨胀率在0.02%-0.05%之间。某次验收时,现场钻芯取样,实测强度72MPa,膨胀率0.03%,全部合格。
外观检查要关注是否有空鼓、裂缝和蜂窝。用木槌敲击,空鼓面积超过单块面积的5%就要返工。某仓库钢柱灌浆后,发现底板边缘有3mm宽的裂缝,深度约15mm。我们沿裂缝剔凿成V形槽,用环氧树脂砂浆修补,最后通过了验收。
强度不合格的情况也有。某项目灌浆料7天强度只有35MPa,后来发现是搅拌时间不够,水料比偏大。我们立即调整配合比,将水料比从0.15降到0.13,并延长搅拌时间到4分钟,后续批次强度都超过了55MPa。
某高铁站房雨棚钢结构,采用钢管混凝土柱,柱脚底板面积2.5平方米,螺栓间距200mm。设计要求灌浆料28天强度80MPa,竖向膨胀率0.03%。我们选用了III类灌浆料,水料比0.11,现场实测初始流动度340mm,30分钟保留值290mm。
施工时,基础凿毛后,用环氧砂浆找平了局部低洼处。模板用钢模,顶部高出底板80mm。灌浆从一侧连续进行,用时40分钟,共灌入约1.8立方米浆料。养护采用蒸汽养护,温度控制在40℃±5℃,持续24小时。拆模后检查,表面光滑无裂缝,敲击无空鼓。
28天现场钻芯取样,抗压强度83MPa,竖向膨胀率0.035%。站房投入使用两年后,我们回访发现,所有柱脚灌浆部位没有出现沉降或松动,螺栓扭矩检测全部合格。这个案例说明,只要按规范选材、控制好施工参数,钢结构用灌浆料完全能保证结构安全。
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