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行业新闻

预应力孔道压浆料在工程实践应用中注意事项

介绍公路行业和铁路行业现行规范对预应力孔道压浆料产品特性的标准要求,并进行对比。正确理解规范中后张法预应力孔道压浆的目的和施工细节,提出通过调整水胶比、压浆压力、浆体温度等改善措施,以减少预应力孔道压浆出现不密实、空洞,压浆料不凝结、泌水分层严重,梁体开缝等等不良现象。
 
0 引言
 
 
预应力孔道压浆料在后张法桥梁施工中已广泛应用,其经历了从现场配制压浆料到工厂化批量生产专用压浆料的过程;与此同时,预应力孔道压浆施工工艺也从人工压浆,逐渐变为了智能大循环压浆,其压浆技术已经发展到更加科学、高效、经济的地步。但在现场施工中,一些施工技术人员没有深刻理解现行规范对后张法预应力孔道压浆施工的目的、要求和工艺,施工不规范不合理,导致预应力梁孔道经常出现不密实、空洞、梁体开缝,压浆料不凝结、泌水分层等等不良现象。笔者长期从事预应力孔道压浆料的研究和推广应用工作,现对此类问题作以总结,以蝕读者,望能对预应力孔道压浆料的使用者有所帮助和提高。
 
1  现行规范对预应力孔道压浆料的质量要求
 
 
预应力孔道压浆的目的是为了防止预应力筋锈蚀,并通过凝固后的浆体将预应力传递至混凝土结构中。目前预应力孔道压浆料的应用遵循三本规范,公路行业执行《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946-2014(简称公路标准)和《公路工程桥梁施工技术规范》JTG/ F50-2011(简称桥规要求)标准,铁路行业执行《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》TB/T 3192-2008(简称铁路标准)。三本规范对预应力孔道压浆料的技术指标要求如下表1:
 
表1  预应力孔道压浆料产品技术指标对比表
 
 
项目
 
单位
 
铁路标准
 
桥规要求
 
公路标准
 
水胶比
 
/
 
≤0.33
 
0.26-0.28
 
0.24-0.28
 
凝结时间
 
初凝
 
h
 
≥4
 
≥5
 
≥5
 
终凝
 
≤24
 
≤24
 
≤14
 
流动度
 
出机流动度
 
s
 
18±4
 
10-17
 
≤17
 
30min流动度
 
≤30
 
10-20
 
≤20
 
60min流动度
 
/
 
10-25
 
≤25
 
泌水率
 
24h自由泌水率
 
%
 
0
 
0
 
0
 
3h毛细泌水率
 
%
 
≤0.1
 
/
 
0
 
压力泌水率
 
0.22  MPa
 
%
 
≤3.5
 
≤2.0
 
≤1.0
 
0.36  MPa
 
≤2.0
 
自由膨胀率
 
3h自由膨胀率
 
%
 
/
 
0-2
 
0~1.0
 
24h自由膨胀率
 
0-3
 
0-3
 
0~2.0
 
限制膨胀率
 
水中7d
 
%
 
/
 
/
 
0.03~0.1
 
抗折强度
 
3d抗折强度
 
MPa
 
/
 
≥5
 
/
 
7d抗折强度
 
Mpa
 
≥6.5
 
≥6
 
≥6
 
28 d抗折强度
 
Mpa
 
≥10
 
≥10
 
≥10
 
抗压强度
 
3d抗压强度
 
Mpa
 
/
 
≥20
 
/
 
7d抗压强度
 
Mpa
 
≥35
 
≥40
 
≥40
 
28 d抗压强度
 
Mpa
 
≥50
 
≥50
 
≥50
 
含气量
 
%
 
1-3
 
/
 
/
 
充盈度
 
/
 
合格
 
合格
 
/
 
氯离子含量
 
%
 
≤0.06
 
≤0.06
 
≤0.06
 
均匀性
 
比表面积
 
m2/kg
 
/
 
≤350
 
/
 
细度(0.08mm筛孔)
 
%
 
/
 
/
 
≤10
 
三氧化硫含量
 
%
 
/
 
≤6.0
 
/
 
对钢筋锈蚀作用
 
/
 
/
 
/
 
/
 
通过对比发现:1)水胶比要求不同,公路标准比铁路标准的水胶比值要小一些,这样有利于降低压浆泌水分层的风险,减小浆体后期收缩特性;2)初终凝时间有差异,公路标准要求终凝时间短,有利于加快梁体施工进度;3)压力泌水率,自由膨胀率,公路标准均比铁路和桥规要求高;4)压浆料的3天的抗压抗折强度实际意义不大,公路标准和铁路标准均不再要求,同时也减轻了试验员工作量;5)公路标准增加了限制膨胀率,主要是防止压浆料膨胀率过高引起预应力管道涨裂。对比之下,公路标准更加合理,更加符合压浆料用于孔道填充材料的质量目的和要求。
 
2  对《桥规》后张法孔道压浆条文的细节理解
 
 
 
2.1  《桥规》表7.9.3后张法预应力孔道压浆浆液性能指标中的流动度要求,是指在25℃标准条件下,水胶比在0.26-0.28的范围内测试出来的结果值,而不是以施工现场随意测出的流动度值作为判断标准。因为压浆料浆液的流动度随水胶比变化而变化,经实验验证,水胶比上限流动度测试值比下限流动度值小3s左右;另外压浆料浆液的流动度随环境温度变化而变化,温度在20-30℃时,对压浆料浆液流动度的影响在1-2s内,温度小于10℃或大于30℃时,浆液的流动度值会延长2-4s,甚至更长。
 
2.2  《桥规》7.9.8条文对不同孔道位置压浆压力的规定,均用的是“宜”,而不是应该或必须。因此在实际操作时,应根据试验梁施工的现场条件确定合适水胶比,压浆压力,确定压浆料浆液的流动度现场控制指标,其目的只有一个,满足压浆时达到孔道另外一端饱满且排气孔排出与规定流动度相同的浆液要求为止,同时浆液不泌水,不离析,不分层。对“关闭出浆口后,宜保持一个不小于0.5MPa的稳压期,该稳压期保持时间宜为3-5min”的理解,笔者认为不是必须在“不小于0.5MPa的稳压期”下施工,可以根据实际压浆情况,在水胶比允许范围内(0.24-0.28)调整压浆压力,实现高效、稳定、饱满的孔道压浆效果。大家必须清楚,在水胶比一定的前提下,压浆料产品压浆压力值越大,压浆料浆液的泌水、离析程度越严重,因为在《公路标准》中压浆料做压力泌水试验时,压力在0.22MPa下,持续5min压力泌水规定值不大于1%,压力在0.36MPa下,持续5min压力泌水规定值不大于2%,也就是说,规范是允许压浆料在0.36MPa时有2%的泌水的。通过试验梁施工,总结确定合适的压浆压力值,控制好压浆工艺,减少严重泌水、分层现象发生就可以了。另外,压浆稳压期过后,一定要记着卸压,打开出浆口阀,保持孔道内外压力平衡,否则,管道浆液持续受压泌水会更严重,梁体两端头会出现积水、浆体不凝固、不密实等现象。
 
2.3  《桥规》7.9.13条文中对封锚的相关规定,压浆完成后及时按设计要求对锚固端进行封闭保护和防腐处理,正确的理解:包括对锚具的防腐处理和对锚端头混凝土的浇筑要求,而不要片面的理解为压浆前进行的锚具端头缝隙封闭就是封锚,锚端头缝隙封闭是为了防止压浆时浆液从锚具、夹片和钢绞线缝隙流出,污染环境,提供压浆压力,可以用聚合物砂浆对锚具头和钢绞线缝隙进行封闭,不能简单用水泥浆涂抹封闭,因为水泥浆凝固收缩时会开裂,起不到封闭缝隙和防锈的目的。
 
 
3  预应力孔道压浆出现的常见问题和改善措施  
 
见下表2所示。
 
表2  预应力孔道压浆时出现的问题和改善措施
 
 
序号
 
出现的常见问题
 
原因分析
 
改善措施
 
1
 
流动度大于规定值
 
1)压浆料材料本身不合格;2)水胶比偏低;3)搅拌机叶片线速度低于10m/s;4)混合搅拌持续时间低于3min;5)施工环境温度低于10℃或高于35℃。
 
1)将水胶比调到规范规定最大值,多次复检流动度仍然大于25s,退货处理;增加搅拌机搅拌叶片的线速度;气温太低,拌合时加入热水,提高拌合温度,气温太高,调整到夜间施工。
 
2
 
压浆料出现泌水和分层
 
1)实际用水量超出规定值,加水过多或预应力管道内余水混入拌合好的压浆料里;2)压浆压力过大,使压浆料泌水分层。
 
1)严格控制水胶比,尽量取低值;2)严格控制压浆压力,在满足施工条件时尽量选择较低的压浆压力。
 
3
 
锚固段头漏浆严重
 
1)水胶比过大,压浆料偏稀;2)压浆压力过大;3)端固端头缝隙过大,未进行封堵。
 
1)降低水胶比,提高稠度;2)适当降低压浆压力; 3)提前封堵端固端头缝隙。
 
4
 
管道出现空洞、不密实现象
 
1)压浆料过稀,水胶比过大;2)管道内的余水和空气未排完;3)压完浆后未检查密实效果,未及时补浆。
 
1)严格控制水胶比;2)严格控制压浆工艺,不能偷工漏工;3)压浆结束后根据现场密实情况及时补浆。
 
5
 
试件抗压抗折强度
 
离散性太大
 
1)留样不均匀;2)试件拆模不规范;3)养护不规范,不及时;4)试件尺寸不规范。
 
严格执行试件制作规程,有可能的情况下,尽量多做、多留试件,以降低试验数据的离散性。
 
6
 
梁体沿预应力管道方向开裂
 
1)预应力管道内存水低温下冻胀;2)预应力管道周围混凝土不密实;3)预应力过大或过早张拉,混凝土强度不足。
 
1)严格控制水胶比,孔道压浆密实,内部不存余水,以防低温施工冻害;2)严格按照《桥规》施工,有效控制压浆工艺和混凝土浇筑、张拉工艺。
 
4 结论:
 
 
 
4.1  预应力孔道压浆料在铁路标准和公路标准中的质量标准要求不同,在应用和实践操作中应正确理解,深刻领悟,认真落实,确保桥梁预应力孔道压浆目的顺利实现。
 
4.2  熟悉预应力孔道压浆料在工程实际应用中出现的各类质量问题,在试验梁施工时,可以通过调整水胶比、压浆压力、浆体温度等措施改善压浆效果,理论结合实际,及时总结指导预应力孔道压浆大面积施工,防止出现工程质量事故。

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