1．0．1 我国自改革开放以来，冶金、石化和电力系统等从国外引进了轧钢、连铸、大型压缩机和大型发电机等大型、特大型设备。为了提高此类设备的安装精度，加快安装速度和延长设备使用寿命，水泥基灌浆材料得到广泛应用并得以迅速发展。自20世纪90年代初，我国自主研发生产的水泥基灌浆材料在众多大中型企业的设备安装、建筑结构加固改造工程中得到广泛应用。该材料在国内已有近20年的工程应用历史。1997年国家科委将水泥基灌浆材料列为国家科技成果重点推广项目。
    国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB／T 50448-2008发布以来，推动了水泥基灌浆材料的生产应用和发展。随着国民经济的发展，各行各业水泥基灌浆材料的应用越来越广泛，需求量越来越大。水泥基灌浆材料目前已广泛应用于冶金、电力、石化、焦炭、化工等行业的设备基础、地脚螺栓、坐浆等，大量替代了传统的细石混凝土，提高了施工效率，且发展势头强劲，受到了广大用户及施工单位的认可及好评。另外，后张预应力技术的广泛应用亦给预应力孔道灌浆带来了新的发展动力。目前国内从事水泥基灌浆材料的生产企业达五百余家，年产量(300～500)万吨。为规范产品质量、正确选型和指导施工，达到技术先进、安全适用、经济合理、确保质量，特修订本规范。
1．0．3 应用水泥基灌浆材料的工程尚应符合国家现行标准《混凝土结构设计规范》GB 50010、《混凝土结构工程施工规范》GB 50666、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204、《建筑工程冬期施工规程》JGJ 104、《混凝土结构加固设计规范》GB 50367等的

2．0．1 水泥基灌浆材料绝大部分用于设备安装灌浆，起到固定地脚螺栓和传递设备荷载的作用，灌浆层与设备底板的实际接触面积非常重要。试验和工程中均发现，有的水泥基灌浆材料与底板的实际接触面积并不高，没有起到很好传递荷载的作用，不利于工程质量。
    对于水泥基灌浆材料，有效承载面(effective bearing area)是一个很重要的概念。所谓有效承载面是指设备或钢结构柱脚底板下面灌浆材料实际接触底板并可传递受压荷载的面积与设备或钢结构柱脚的底板总面积之比，以百分数表示。美国标准ASTM C1339-2008“standard test method for flowability and bearing area of chemical-resistant polymer machinery grouts”给出了耐化学腐蚀聚合物机械灌浆料流动性和承载面积的标准试验方法。目前还没有精确测定表面气泡孔穴面积的方法，无法给出相应的技术指标，因此尚不能作为一项标准指标。生产、施工单位可以模拟工程情况，进行模拟试验，以改善产品的灌浆效果，或者选择有效承载面更高的产品用于施工。
    水泥基灌浆材料是由水泥、外加剂和矿物掺合料等原材料，经工业化生产的具有合理级分，加水拌合均匀后具有可灌注的流动性、微膨胀、高的早期和后期强度、不泌水等性能的干混料。
    用于预应力孔道的灌浆剂是由高效减水剂、复合型膨胀剂和矿物掺合料等多种材料经工业化生产的干混料。它在施工现场按一定比例与水泥、水混合均匀后，充填预应力混凝土结构孔道。用于预应力孔道的灌浆材料由水泥为主要的胶凝材料，辅以高性能减水剂、复合型膨胀剂等多种材料经工业化生产的干混料，在施工现场按一定比例与水混合均匀后，充填预应力混凝土结构孔道。
    用于预应力孔道的灌浆材料主要起到以下几个方面的作用：1)保护预应力筋不外露使其免遭或缓遭锈蚀，保证预应力混凝土结构安全，延长桥梁使用寿命；2)使预应力钢筋与混凝土良好结合，保证预应力的有效传递，使预应力钢筋与混凝土共同承受荷载；3)消除预应力混凝土结构在反复荷载作用下，由于应力变化对锚具造成的疲劳破坏，提高结构的耐久性。
2．0．2、2．0．3 根据常规灌浆材料以及应用于预应力结构灌浆材料测量流动性的试验仪器，将流动度分为截锥流动度和流锥流动度。

3．0．1 根据水泥基灌浆材料主要性能指标(最大骨料粒径、竖向膨胀率，抗压强度等)分析，均可满足插入柱脚灌浆的要求，而且在实际工程中，常采用水泥基灌浆材料进行插入式柱脚灌浆。
3．0．2 由于工程情况各不相同，对灌浆材料的要求也不尽一样，因此必须根据工程具体条件，如施工条件、使用温度、灌浆层厚度、设计强度等级等，选择合适的灌浆材料。生产厂家除提供所必要的水泥基灌浆材料的性能外，应提供材料的使用温度、施工温度范围，供使用单位参考。
3．0．4 在施工时，需按照产品说明书规定的用水量拌合。增加用水量虽能提高流动性，但可能造成强度降低、沉降离析、表面气泡增多等问题，对材料的使用性能有不利影响。

4．1．1 水泥基灌浆材料最重要的三项性能指标是流动度、竖向膨胀率和抗压强度。本规范表4．1．1中性能指标均应按产品要求的最大用水量检验。
    1 截锥流动度
    本规范按流动度对材料进行分类，以突出该指标的重要性，也便于设计选型。
    水泥基灌浆材料区别于其他水泥基材料的典型特征之一是该类材料具有好的流动性，依靠自身重力的作用，能够流进所要灌注的空隙，不需振捣能够密实填充。对于大型设备灌浆，或狭窄间隙灌浆，对流动性的要求更高。因此流动度的大小是该类材料是否具有可使用性的前提，顺利灌浆也是施工操作的第一步。假如流动性不够，浆体不能顺利流满所要填充的空间，如果从另一侧进行补灌，显然会形成窝气，带来工程隐患。
    在本次修订中，对Ⅰ类灌浆材料的流动性能测试方法进行了调整，采用流锥流动度方法进行表征，其主要原因有三点：(1)原标准在制定时，Ⅰ类灌浆材料主要是针对预应力混凝土孔道的灌浆，而随着国内预应力孔道灌浆技术的发展，对预应力孔道的灌浆材料也提出了新的技术要求，原有Ⅰ类灌浆材料的技术指标已经无法满足预应力孔道的灌浆要求，因此本次标准修订，将预应力混凝土孔道的灌浆材料单独作为一类材料进行要求，而原有的Ⅰ类灌浆材料不再作为预应力孔道的灌浆材料进行使用；(2)随着水泥基灌浆材料技术的发展，国外出现了一种新型低黏度的灌浆材料，这种灌浆材料在获得低黏度性能的同时，还能保持自身的匀质性，做到不沉降、不泌水等，而且这种灌浆材料对用水量不敏感，现场施工时材料的匀质性较好，灌浆速度快，不需要高位漏斗就可以灌入狭小的空间，其作为一类低黏度精确灌浆材料新产品，在国外已经得到了大范围的使用，国外相关产品目前执行的检测标准为美国标准ASTM C 939《预填骨料混凝土灌浆料流动性试验方法(流锥法)》；(3)随着我国核电等大型工程的建设，引进了大量国外的设备，而这些进口设备的设计方和厂商通常都会要求使用低黏度灌浆材料，必须采用流锥法对灌浆材料的流动性能进行试验，而目前国内尚无对应的检验方法标准，这就给工程应用带来了诸多不便，也不利于国内灌浆料厂家的产品推广。综合上述三个原因，此次标准修订，将原有Ⅰ类灌浆材料的流动性能测试方法进行了调整，采用流锥流动度方法进行表征，并参考国外厂家的技术指标和国内厂家产品的试验情况，确定了初始和30min流锥流动度指标。
    水泥基灌浆材料施工时只需加水拌合均匀即可灌注。加大拌合用水量对增加流动性有利，而对强度、竖向膨胀和泌水率等均会产生不利影响。如果产品对拌合用水量非常敏感，水料比增加1％，就会出现表面大量返泡，甚至泌水离析的情况，有效承载面很低，甚至失去承载作用，施工留样强度远低于材料检验强度。为避免出现上述现象，本规范规定按产品要求的最大用水量，或者说产品能够达到的最大截锥流动度为检验前提；如果施工时不需要大的截锥流动度，可以降低拌合用水量，这样不会对工程造成不良后果。美国标准ASTM C 1107-2013也要求按最大用水量检验材料的性能。
    工程经验表明，水泥基灌浆材料须具有较好的流动性保持能力，确保拌合料经过一定时间后仍具有一定的截锥流动度，以便顺利灌注。结合国内外施工说明，本规范规定30min截锥流动度保留值。对于Ⅳ类水泥基灌浆材料，参照现行国家标准《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB／T 50080和对自密实混凝土(砂浆)的相关性能要求，采用坍落扩展度表征流动性。
    2 竖向膨胀率
    水泥基灌浆材料的另一个重要特性是该类材料具有膨胀性，以能够密实填充所灌注的空间，增大有效承载面，起到有效承载的作用。
    根据美国标准ASTM C 1107-2013“standard specification for packaged dry，hydraulic-cement grout(nonshrink)”，水泥基灌浆材料的体积变化分为硬化前体积控制、硬化后体积控制和复合体积控制三种类别。参照该分类方法，结合国内的测定方法和对不同类别产品的试验结果，本规范规定以水泥基灌浆材料加水拌合后3h的竖向膨胀值为早期膨胀指标，此时浆体处于塑性。随着水化的进行，逐步生成膨胀性水化产物，导致体积膨胀，定义为硬化后膨胀。而同时具有早期膨胀和硬化后膨胀，称为复合膨胀。
    采用国内工程中应用的产品，按本规范第A．0．5条第1、2款所示方法，测得塑性膨胀(图1)、硬化后膨胀(图2)、复合型膨胀(图3)24h内水泥基灌浆材料膨胀-时间关系曲线；按本规范第A．0．5条第3、4款所示方法，测得某水泥基灌浆材料24h内膨胀一时间关系曲线如图4所示。对于具有早期膨胀的水泥基灌浆材料，拌合成型后10min就能够显著观测到膨胀，且一直持续到(2～3)h，在3h内完成。复合型膨胀的竖向膨胀率在3h后仍有显著增长。硬化后膨胀类型，成型初期浆体存在收缩，4h后开始膨胀。

图1 塑性膨胀曲线


图2 硬化后膨胀曲线


图3 复合型膨胀曲线


图4 某水泥基灌浆材料膨胀曲线

    水泥基灌浆材料拌合后具有很大截锥流动度，如果前期没有膨胀，必然存在收缩，包括塑性收缩和沉降收缩，即使后期的膨胀能够补偿前期的收缩(图3)，这种早期浆体的收缩对于灌浆的密实性有负面影响，容易引入空气，降低有效承载面；如果后期的膨胀不能补偿前期的收缩(图4)，将直接导致空鼓，灌浆层丧失承载功能。可见早期膨胀是一项重要特性，对克服塑性收缩，使得灌浆层更加密实，增大有效承载面，确保灌浆质量有重要意义。在硬化过程中，仍需要适当的膨胀(图1)，以进一步密实填充，并且在硬化的水泥基灌浆材料中产生一定的膨胀应力，有利于补偿后期的收缩。
    试验表明，24h后竖向膨胀率指标基本达到最大值。
    美国标准ASTM C1107-2013对于水泥基灌浆材料的体积变化控制指标见表1。

表1 标准ASTM C1107-2013的体积变化控制指标

    考虑到检验方法的差异，结合实际情况，本规范规定以加水拌合后3h的竖向膨胀为早期膨胀，3h到24h之间的膨胀为硬化后膨胀，依据试验结果，规定了竖向膨胀率指标。
    3 其他性能指标
    在对比试验的基础上，本规范规定表4．1．1的抗压强度指标。
    无论是设备灌浆，或用于混凝土补强加固，灌浆材料都与钢铁材料接触，因此本规范要求测量氯离子含量，氯离子含量指灌浆材料中氯离子与胶凝材料重量比，且小于0．1％。
    对于设备灌浆及混凝土补强加固，均要求无泌水。对比试验证实，如果材料存在泌水，则接触面会出现大量气泡孔穴，或表面水泥浆富集，有效承载面很低，导致承载能力降低，因此规定泌水率为0。
    对于快凝快硬型水泥基灌浆材料，由于早期强度高，甚至2h的抗压强度能达到20MPa，其流动性损失必然大，3h后竖向膨胀率基本恒定。另外，对于用于冬期施工的水泥基灌浆材料，在负温养护时抗压强度能够快速增长，常温条件测定其流动性损失必然大，抗压强度可能快速增长，3h后竖向膨胀率可能基本恒定，因此本规范对上述两类水泥基灌浆材料的截锥流动度的保留值、24h与3h的竖向膨胀率之差不作规定，快凝快硬型水泥基灌浆材料的性能指标除30min截锥流动度(或坍落扩展度)保留值、24h与3h的膨胀值之差及24h内抗压强度值由供需双方协商确定外，其他性能应符合本规范表4．1．1的规定。当Ⅳ类水泥基灌浆材料用于混凝土结构改造和加固时，对其3h的竖向膨胀率指标不作要求。
    对于快凝快硬型水泥的碱度较硅酸盐水泥及普通硅酸盐水泥低，用于结构加固时，应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010中混凝土保护层厚度的规定。
4．1．2 本条参照现行行业标准《混凝土防冻剂》JC 475，在试验基础上确定用于冬期施工的水泥基灌浆材料检验项目及指标。
    R_-7表示负温养护7d的试件抗压强度值与标准养护28d的试件抗压强度值的比值；R_-7+28、R_-7+56分别表示负温养护7d转标准养护28d和负温养护7d转标准养护56d的试件抗压强度值与标准养护28d的试件抗压强度值的比值；施工时最低温度可比规定温度低5℃。
4．1．3 当应用于冶金、水泥等行业，水泥基灌浆材料要承受高温环境。参照耐火材料试验方法依据现行行业标准《耐热混凝土应用技术规程》YB／T 4252和行业标准《致密耐火浇注料 线变化率试验方法》YB／T 5203-1993，结合水泥基灌浆材料的具体情况，经试验确定此项目及指标。
    试验表明，普通的水泥基灌浆材料，高温烧后抗压强度可能提高。
4．1．4 氯离子对预应力筋有极强的腐蚀破坏作用。由于在恶劣环境条件下预应力结构孔道灌浆及锚具封锚的质量和耐久性要求高，在参考现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB 50476、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204的基础上，本条对用于预应力孔道灌浆的水泥基灌浆材的氯离子含量作了详细规定。