|
在預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)中，后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿材料是保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋不銹蝕、使后張預(yù)應(yīng)力鋼筋與整體結(jié)構(gòu)連接成一體的關(guān)鍵性材料。當(dāng)后張預(yù)應(yīng)力鋼筋處于非水平的傾斜部位、多跨度彎曲狀態(tài)和垂直狀態(tài)時(shí)，灌漿材料泌水會(huì)使泌水蒸發(fā)后的空間失去水泥的鈍化保護(hù)，鋼絞線的異形也會(huì)導(dǎo)致某些局部灌漿不飽滿而失掉鈍化保護(hù)。然而鋼筋在應(yīng)力狀態(tài)下銹蝕極易發(fā)展，造成鋼筋銹蝕部位斷面缺損，使預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全壽命和使用可靠性受到威脅。因此，近年來(lái)后張預(yù)應(yīng)力灌漿材料的性能保證日益引起了工程技術(shù)人員的關(guān)注。
后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿材料的主要作用是保護(hù)鋼筋不外露銹蝕及保證預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土構(gòu)件之間有效的應(yīng)力傳遞，因此需要達(dá)到以下要求：水膠比為0.36±0.02，摻人適量減水劑時(shí)，水膠比可減少到0.35。灌漿材料的最大泌水率不超過(guò)3％，拌和后3小時(shí)泌水率宜控制在2％，泌水應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)重新全部被吸回。灌漿材料在凝固前應(yīng)具備一定的膨脹性能，使?jié){體灌入后脹滿整個(gè)孔道，特別是鋼絞線的異型部位，孔道拐彎部位及堅(jiān)向壓漿部位，其自由膨脹率應(yīng)小于10％。灌漿材料的強(qiáng)度應(yīng)不低于30MPa，以滿足預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土構(gòu)件之間的有效應(yīng)力傳遞。
目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于灌漿材料的研究不多，工地大多采用0.36±0.02水灰比的水泥凈漿灌注，或加入一些減水劑、膨脹劑配制灌注漿體，往往不能避免注漿不飽滿、不密實(shí)的情況。研制一種性能優(yōu)良的灌漿用材料來(lái)保證灌漿的質(zhì)量是一項(xiàng)重要的工作，可以更好地保證預(yù)應(yīng)力工程的整體質(zhì)量。因此，我們研制了后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿專用外加劑EPS-C，經(jīng)試驗(yàn)和工程應(yīng)用證明，這種外加劑能滿足預(yù)應(yīng)力灌漿的要求，可有效保證灌漿質(zhì)量。
一、試驗(yàn)
1、原材料
試驗(yàn)所用水泥為P?O42.5水泥。
EPS-C外加劑主要成分包括六部分：高效塑化組分、緩凝保塑組分、膨脹組分、水溶性功能高分子材料、有機(jī)高分子材料(附加了超塑化功能，基于聚羧酸技術(shù))及無(wú)機(jī)材料。
2、水泥漿主要性能的測(cè)試方法
(1)水泥漿稠度測(cè)試方法：水泥漿稠度采用流錐法來(lái)測(cè)定，以通過(guò)量測(cè)一定體積(1725mL)的水泥漿，從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的流錐中流出的時(shí)間來(lái)確定，試驗(yàn)方法參照J(rèn)TJ041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》附錄G-11，對(duì)任何水泥漿至少做兩次試驗(yàn)，同時(shí)測(cè)，定0分和30分的稠度值。
(2)水泥漿泌水率測(cè)試方法：將物料按規(guī)定的配比用凈漿攪拌機(jī)攪拌3分鐘，攪拌均勻，用濕布潤(rùn)濕容積為2L的帶蓋筒內(nèi)表面，量取1L水泥漿體一次灌入，加蓋以防止水分蒸發(fā)。自灌人后開(kāi)始計(jì)算時(shí)間，分別放置3小時(shí)和24小時(shí)后吸水并用量筒測(cè)其泌水體積，然后按下列公式計(jì)算體積泌水率：體積泌水率=(泌水體積/水泥漿體體積)×100％。
(3)水泥漿膨脹率測(cè)試方法：早期膨脹率測(cè)定如采用JTJ041-2000中用有機(jī)玻璃容器測(cè)膨脹面的方法來(lái)測(cè)定，當(dāng)膨脹量較小時(shí)，不容易讀數(shù)和測(cè)定準(zhǔn)確，因此我們采用測(cè)定堅(jiān)向膨脹率的方法來(lái)測(cè)定其早期膨脹，并測(cè)試其中、后期膨脹性能，該方法采用千分表讀出數(shù)值。
(4)水泥漿強(qiáng)度測(cè)試方法：測(cè)定水泥硬化體抗壓強(qiáng)度，測(cè)定所廚試模為70.7mm×70.7mm×70.7mm的有底砂漿試模，水泥漿攪拌均勻后成型，制作一組(6塊)試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度。
3、試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果
在試驗(yàn)室中根據(jù)需要選定6種組分，進(jìn)行正交試驗(yàn)。每組試驗(yàn)分別測(cè)試流錐時(shí)間、體積泌水率、膨脹率及抗壓強(qiáng)度，從而優(yōu)選出各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)優(yōu)良、符合要求的配比。流錐時(shí)間比流動(dòng)度測(cè)試更能直觀反映水泥漿體的流動(dòng)能力。在測(cè)試中采用體積泌水率替代常規(guī)泌水率測(cè)定方法，因?yàn)樵诠酀{管道中水泥泌水的多少和體積關(guān)系到灌漿的質(zhì)量，采用體積泌水可以更貼切反映出水泥漿泌水后空隙大小。
試驗(yàn)結(jié)果表明，使用EPS-C配制的水泥漿體能很好地滿足GB50204-2002(混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范)及JTJ041-2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，對(duì)后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿用水泥漿體性能指標(biāo)的要求，摻量為9％，水灰比0.36±0.02。水泥漿稠度為16.5s，靜置30分鐘后稠度基本保持不變，這主要是針對(duì)施工中不能及時(shí)灌漿的問(wèn)題。漿體無(wú)泌水并且漿體膨脹，可保持孔道飽滿，使用P?O42.5拌制的水泥漿28天強(qiáng)度50MPa左右。
我們采用豎向膨脹率測(cè)定方法測(cè)定摻EPS-C水泥漿體的早期和中后期變形，試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行。試驗(yàn)表明，漿體膨脹率在3天時(shí)達(dá)到最大值，達(dá)到1.469％，而后有極小的回縮，28天僅為0.004％。在實(shí)際應(yīng)用中，由于早期漿體在孔道密封環(huán)境下膨脹，因此在孔道壁產(chǎn)生壓應(yīng)力，中后期小量收縮造成這部分應(yīng)力損失，由于加入了高分子材料，改善了灌漿料的應(yīng)變行為，不會(huì)使?jié){體與基體分離，以致影響預(yù)應(yīng)力筋與基體的協(xié)同作用。
國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心所做檢測(cè)數(shù)據(jù)與規(guī)范要求指標(biāo)相比較，可以看出各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，30分鐘后流錐時(shí)間小于初始流錐時(shí)間，再分散作用較好，可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工情況要求，漿體更加均勻，保水性及黏聚性好，這與水溶性功能高分子材料的加入有關(guān)，并體現(xiàn)出聚羧酸超塑化劑的性能優(yōu)勢(shì)。
二、應(yīng)用
道橋箱梁的預(yù)應(yīng)力灌漿中使用了EPS-C外加劑，所用水泥漿配合比為：水泥：水：GM外加劑=1800：684：162(kg/m3)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)配比試驗(yàn)，水灰比為0.36±0.02，水泥凈漿流動(dòng)度大于270mm，泌水率為0，壓力灌漿，現(xiàn)場(chǎng)灌漿使用P?O52.5水泥拌制水泥漿，28天預(yù)留試塊抗壓強(qiáng)度大于55MPa。灌漿自2005年6月份開(kāi)始，至目前觀測(cè)，灌漿密實(shí)，無(wú)異?，F(xiàn)象。
三、使用效果
1、檢測(cè)和應(yīng)用工程證明，后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿使用EPS-C可有效解決漿體泌水及灌漿不密實(shí)等對(duì)工程質(zhì)量不利的問(wèn)題，保證工程質(zhì)量。
2、引入早期塑性膨脹，使?jié){體充滿孔道空間，使灌漿密實(shí)，不留空隙，有效傳遞應(yīng)力和保護(hù)鋼筋，中后期收縮值小。
3、EPS-C摻量C×9%，使用方便，性價(jià)比優(yōu)于一般的灌漿用外加劑。
四、水泥漿體的性能要求
灌漿漿體可分為普通水泥漿體和特殊漿體，這里只討論普通水泥漿體。
水泥漿體由普通硅酸鹽水泥、水和外加劑組成，還可加入一定數(shù)量的礦物摻和料。外加劑分為膨脹劑和非膨脹劑。膨脹劑呈粉狀，可以消除水泥漿體硬化以后的收縮；非膨脹劑呈液態(tài)，功能是改善水泥漿體的流動(dòng)性和泌水性。外加劑不應(yīng)發(fā)生對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼絲不利的腐蝕反應(yīng)。外加劑的總量不應(yīng)超出水泥重量的5%。灌漿材料在滿足其他限制條件的前提下，應(yīng)盡量降低水灰比，一般不應(yīng)大于0.45。
水泥漿體的技術(shù)性能主要有流動(dòng)性、泌水性、體積穩(wěn)定性、強(qiáng)度和沉積度，相應(yīng)的測(cè)試方法見(jiàn)第五項(xiàng)，并應(yīng)滿足下表的要求。
水泥漿體的性能要求
|
性能指標(biāo) |
技 術(shù) 要 求 |
|
流動(dòng)度 |
1、拌和完畢測(cè)試，＜25s；2、灌漿完畢或拌和完畢30min后測(cè)試，＜25s；
3、45min內(nèi)流動(dòng)時(shí)間變化，＜3s；4、灌漿出漿口測(cè)試，＞10s。
|
|
泌水率 |
1、標(biāo)準(zhǔn)泌水試驗(yàn)，24h以內(nèi)，＜0.3%；2、二次泌水試驗(yàn)，24h以內(nèi)，＜0.3%；
3、二次泌水試驗(yàn)，24h以內(nèi)，空氣高度比率，＜0.3%。
|
|
體積變化率 |
24h，-1%～5% |
|
強(qiáng) 度 |
7d立方體強(qiáng)度＞30MPa |
|
沉積率 |
密度變化，＜5% | 五、灌漿水泥漿體性能的測(cè)試方法
對(duì)漿體性能的測(cè)試試驗(yàn)可以分為適應(yīng)性試驗(yàn)(Suitability Test)和合格性試驗(yàn)(Acceptance Test)。適應(yīng)性試驗(yàn)是在初步研究和選擇漿體材料時(shí)進(jìn)行的試驗(yàn)，合格性試驗(yàn)是現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試拌和漿體和灌漿前后對(duì)漿體的測(cè)試試驗(yàn)。試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)溫度為20±2℃、濕度大于65%。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件與標(biāo)準(zhǔn)條件不同時(shí)，需要在試驗(yàn)報(bào)告中注明。
1、流動(dòng)度
漿體的流動(dòng)性決定了漿體的凝結(jié)時(shí)間，現(xiàn)場(chǎng)漿體的初凝時(shí)間一般應(yīng)大于3小時(shí)。在試驗(yàn)室，漿體流動(dòng)度通常用圓錐漏斗試驗(yàn)(Cone Test)來(lái)測(cè)試，流動(dòng)度的度量單位是時(shí)間，以s為單位。具體的測(cè)試方法為：將孔徑為1.5mm的篩網(wǎng)覆蓋在圓錐漏斗頂端，將漿體通過(guò)篩網(wǎng)注入漏斗中，測(cè)量從漏斗底端流出1升漿體需要的時(shí)間。原則上需要三次試驗(yàn)來(lái)確定漿體的流動(dòng)度：漿體拌合完畢一次、30分鐘后兩次。
2、泌水率
漿體的泌水性是由漿體在圓柱筒中靜置一段時(shí)間以后漿體頂部的泌水高度和漿體總高度的比例來(lái)表示的。歐洲標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)圓柱筒高度為lm、內(nèi)徑為60～80mm，內(nèi)插一束7股鋼絲的鋼絞線，鋼絞線的直徑約16mm，長(zhǎng)度需適應(yīng)lm的筒高度（如圖所示）。試驗(yàn)需要測(cè)試漿體3小時(shí)和24小時(shí)的泌水度，用泌水高度占原始漿體高度的百分比表示。
與我國(guó)現(xiàn)行的測(cè)試方法相比，上述試驗(yàn)方法采用了較大的筒體、且將鋼絞線引入漿體中，更加接近漿體實(shí)際的泌水行為。
|
|
|
|
測(cè)量漿體流動(dòng)度的圓錐漏斗試驗(yàn)裝置 |
漿體泌水試驗(yàn)裝置（歐洲標(biāo)準(zhǔn)） | 3、體積變化率
漿體的體積穩(wěn)定性反映離析、收縮或膨脹引起的體積變化。試驗(yàn)裝置與漿體泌水性試驗(yàn)相同。體積變化用24小時(shí)后漿體高度與初始高度的比率來(lái)表示。
4、漿體強(qiáng)度
用硬化水泥漿體的7天或28天抗壓強(qiáng)度表示。我國(guó)水泥漿試件為70mm立方體試塊。
5、沉積率
漿體沉積率表示由于漿體成分的密度差造成的漿體硬化密度的不均勻性。沉積率試驗(yàn)采用175mm高的透明圓柱筒，內(nèi)徑為50～60mm。漿體注入筒內(nèi)24小時(shí)以后，將硬化的漿體柱沿高度方向切割為等量的4份，頂部漿體與底部漿體的密度比被用作來(lái)表示漿體的沉積率。
6、二次灌漿泌水率
為確定在孔管道中實(shí)施二次灌漿(壓漿)的可行性，需進(jìn)行二次灌漿泌水試驗(yàn)。下圖為英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)推薦的試驗(yàn)裝置，包括內(nèi)徑80mm、高度5m的兩根透明PVC管，每根PVC管內(nèi)置有12根直徑約16mm的鋼絞線。
兩根PVC管與地面傾角為30±2度。采用既定的灌漿工藝從1號(hào)PVC管底部的進(jìn)漿口灌漿，直至頂部出漿口流出的漿體稠度與進(jìn)漿相同。關(guān)閉1號(hào)管頂部出漿口，按既定工藝保持壓力維持一段時(shí)間并關(guān)閉底部進(jìn)漿口。從灌漿完畢開(kāi)始，分別在0、30分鐘、1小時(shí)、2小時(shí)和24小時(shí)記錄PVC管頂部的空氣和泌水的高度。
2號(hào)管的灌漿時(shí)間和工藝同1號(hào)管。2號(hào)管灌漿完畢以后，間隔一段時(shí)間(30分鐘到2小時(shí))后打開(kāi)管道底部的進(jìn)漿口和出漿口再次灌漿，排出頂部可能積存的空氣和泌水。漿體流出出漿口以后，將頂部出漿口和底部入漿口封閉，2號(hào)管的二次灌漿完畢。記錄2號(hào)管從第一次灌漿后24小時(shí)的泌水率，并且記錄二次灌漿以前、二次灌漿以后30分鐘、1小時(shí)和2小時(shí)的空氣和泌水高度。
六、灌漿的施工方法與質(zhì)量控制要求
1、灌漿和二次灌漿
灌漿材料的拌和。針對(duì)灌漿管道的容量，一次拌和的漿體量要充足，拌和在環(huán)境溫度下進(jìn)行，并不應(yīng)低于5℃、不高于30℃。
如果需要確認(rèn)既定灌漿方案的可行性，尤其了解管道中二次灌漿工藝的可行性，建議進(jìn)行二次灌漿泌水試驗(yàn)。
2、灌漿設(shè)備和灌漿管道系統(tǒng)
灌漿設(shè)備的最小要求為：漿體攪拌機(jī)、漿體儲(chǔ)存器、壓力泵、壓漿連接組件以及必要的測(cè)量器具。壓漿設(shè)備中必須包括一套孔徑為2mm的篩，攪拌成的漿體通過(guò)篩進(jìn)入漿體存儲(chǔ)器。壓力泵應(yīng)能夠保持連續(xù)的漿體流，并保持漿體1MPa的壓力，并具有壓力釋放功能使?jié){體壓力不超過(guò)2MPa。連接漿體儲(chǔ)存器和預(yù)應(yīng)力管道之間的壓漿管尺寸應(yīng)與漿體流量相匹配。
灌漿管道系統(tǒng)包括預(yù)應(yīng)力鋼絞線的套管、進(jìn)漿口、出漿口、錨頭、錨頭封罩和預(yù)應(yīng)力套管之間的連接器。在灌漿以前，要對(duì)灌漿管道系統(tǒng)進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，具體方法是，在管道內(nèi)充氣加壓至10kPa，5分鐘內(nèi)壓力減低在10％以內(nèi)。英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)要求HDPE和PP套管在體內(nèi)預(yù)應(yīng)力體系中最小厚度為2㎜，施工磨損以后的厚度不應(yīng)小于1.5㎜；對(duì)于體外預(yù)應(yīng)力，套管的最小厚度應(yīng)為4mm，并能抵抗600kPa的灌漿壓力。進(jìn)漿口一般設(shè)置在預(yù)應(yīng)力的錨頭部分和預(yù)應(yīng)力管道的低點(diǎn)。出漿口設(shè)置在沿灌漿方向管道的高點(diǎn)之后。進(jìn)出漿口的內(nèi)徑不應(yīng)小于15mm，相互的間隔不宜大于15m。設(shè)在高點(diǎn)的出漿管應(yīng)延伸到高點(diǎn)的500mm以上。管道的內(nèi)徑至少要與出漿口內(nèi)徑相同。
3、適應(yīng)性評(píng)價(jià)與取樣方法
漿體的流動(dòng)性：在適應(yīng)性試驗(yàn)中，要求進(jìn)行至少3個(gè)流動(dòng)性測(cè)試：漿體拌和以后進(jìn)行1次測(cè)試、拌和30分鐘以后或拌和以后等待一個(gè)實(shí)際管道灌漿時(shí)間進(jìn)行2次測(cè)試。在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)時(shí)，需要至少測(cè)試：漿體拌和以后1次、每個(gè)錨頭出漿口漿體1次和灌漿完畢剩余漿體1次。
漿體的泌水性：適應(yīng)性試驗(yàn)要求在漿體拌和以后立即進(jìn)行3次測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)要求對(duì)每1.5m3漿體進(jìn)行1次測(cè)試。
漿體的體積穩(wěn)定性：適應(yīng)性試驗(yàn)要求在漿體拌和以后立即進(jìn)行3次測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)要求對(duì)每1.5m3漿體進(jìn)行1次測(cè)試。
漿體的強(qiáng)度：適應(yīng)性試驗(yàn)要求在漿體拌和以后立即進(jìn)行3次測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)要求對(duì)每1.5m3漿體進(jìn)行1次測(cè)試。
漿體的沉積率：適應(yīng)性試驗(yàn)要求在漿體拌和以后立即進(jìn)行3次測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)要求至少每天1次或每次連續(xù)灌漿過(guò)程1次。
4、灌漿方法
管道灌漿原則：管道灌漿需要對(duì)漿體進(jìn)行適應(yīng)性檢測(cè)合格以后進(jìn)行?；镜墓酀{設(shè)備應(yīng)包括漿體攪拌機(jī)、漿體存儲(chǔ)器、壓力泵、稱量器具和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)設(shè)備。漿體拌和完畢后建議30分鐘以內(nèi)使用，對(duì)于加有膨脹劑的漿體，尤其要注意這個(gè)時(shí)間限制。
灌漿一般從管道的低點(diǎn)開(kāi)始，灌漿速度宜控制在每分鐘5m到15m。灌漿過(guò)程應(yīng)保證工藝的連續(xù)性，灌漿應(yīng)持續(xù)到出漿口的漿體與灌入漿體相同。然后，應(yīng)逐個(gè)封閉出漿口。對(duì)于處于高點(diǎn)的出漿口，應(yīng)在封閉以后再次打開(kāi)出漿口，放出積存的離析水和空氣以后予以封閉。建議采用真空灌漿技術(shù)，有利于漿體充滿管道的內(nèi)部。
在溫度低于4℃的寒冷環(huán)境中不宜進(jìn)行管道灌漿，除非采取措施使構(gòu)件的溫度保持在5℃以上48小時(shí)，并注意不能用蒸汽對(duì)管道進(jìn)行加熱。
根據(jù)英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，灌漿工藝的要點(diǎn)有：
1)灌漿應(yīng)在預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后的28天以內(nèi)盡早進(jìn)行；
2)保證管道內(nèi)部沒(méi)有積水；
3)使用鼓入干燥空氣的方法，檢查每個(gè)出漿口的出漿能力；
4)檢驗(yàn)管道的氣密性(充氣500kPa，5分鐘氣壓降低小于10%)；
5)灌漿從管道的底端進(jìn)漿口開(kāi)始，灌漿過(guò)程必須連續(xù)，灌漿速度不宜太快；
6)在每個(gè)出漿口，灌漿應(yīng)繼續(xù)到流出的漿體稠度與灌入漿體相同；
7)流出漿體達(dá)到灌入漿體的稠度后，還應(yīng)放流5升漿體；
8)滿足上述條件后，沿灌漿方向逐次關(guān)閉出漿口；
9)灌漿管道全部封閉以后，灌漿壓力保持500kPa至少1分鐘；
10)立即打開(kāi)管道高點(diǎn)出漿口，檢查是否有泌水或空洞；如果有，需要二次灌漿。二次灌漿的操作規(guī)程與第一次相同；直到此出漿口排出漿體稠度與灌入漿體相同，并放流5升為止。二次灌漿完畢后，需維持灌漿壓力500kPal分鐘以上；
11)灌漿完畢后24小時(shí)內(nèi)應(yīng)避免移動(dòng)灌漿構(gòu)件；
12)管道內(nèi)漿體凝結(jié)以后，打開(kāi)出漿口檢查空洞情況；
13)永久封閉所有出漿口。
[應(yīng)用實(shí)例1]
后張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿專用外加劑EPS-C的應(yīng)用
摘要：為了解決目前后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿施工中存在的泌水、灌漿不密實(shí)等問(wèn)題，我們研制了EPS-C后張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿專用外加劑，并成功應(yīng)用于多項(xiàng)重要工程中。本文介紹了EPS-C的研制及應(yīng)用實(shí)例，結(jié)果表明該外加劑能夠解決后張預(yù)應(yīng)力灌漿存在的問(wèn)題，保證工程質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：后張預(yù)應(yīng)力，灌漿，外加劑，泌水，膨脹。
Special Admixture for Grouting Materials Used in Poststressed Structures
Abstract: To settle problems during grouting process of poststressed structures, such as bleeding , air void, etc, we developed EPS-C special admixture for grouting materials used in post-stressed, which has been used in many important projects. This paper involves the development method and some application examples. The results indicate that this admixture can settle problem during grouting process, and ensure projects quality.
Key Words: Post-stressed, grouting , admixture, bleeding, expansion
在預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土技術(shù)中，后張法預(yù)應(yīng)力灌漿材料是保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋不銹蝕，使后張預(yù)應(yīng)力鋼筋與整體結(jié)構(gòu)連接成一體的關(guān)鍵性材料。后張預(yù)應(yīng)力灌漿材料的主要作用是保護(hù)鋼筋不外露銹蝕及保證預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土構(gòu)件之間有效的應(yīng)力傳遞，因此需要達(dá)到以下要求：水膠比為0.40~0.45，摻入適量減水劑時(shí)，水膠比可減少到0.35；灌漿材料的最大泌水率不超過(guò)3%，拌和后3小時(shí)泌水率宜控制在2%，泌水應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)重新全部被吸回；灌漿材料的稠度控制在14s~18s之間；灌漿材料在凝固前應(yīng)具備一定的膨脹性能，使?jié){體灌入后脹滿整個(gè)孔道，特別是鋼絞線的異型部位，孔道拐彎部位及豎向壓漿部位，其自由膨脹率應(yīng)小于10%；灌漿材料的強(qiáng)度應(yīng)不低于30MPa,以滿足預(yù)應(yīng)力鋼筋和混凝土構(gòu)件之間的有效應(yīng)力傳遞。
目前,國(guó)內(nèi)對(duì)于灌漿材料的研究不多，工地大多采用0.4～0.45水灰比的水泥凈漿灌注?；蚣尤胍恍p水劑、膨脹劑配制灌注漿體，往往不能避免注漿不飽滿不密實(shí)的情況。研制一種性能優(yōu)良的灌漿用材料來(lái)保證灌漿的質(zhì)量是一項(xiàng)重要的工作，可以更好地保證預(yù)應(yīng)力工程的整體質(zhì)量。因此， 研制了后張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿專用外加劑，經(jīng)試驗(yàn)和工程應(yīng)用證明，該外加劑能滿足預(yù)應(yīng)力灌漿的要求，可有效保證灌漿質(zhì)量。
1、試驗(yàn)研究
1.1原材料
試驗(yàn)所用水泥為P?O42.5水泥
外加劑主要成分包括：高效塑化組分、緩凝組分、膨脹組分、水溶性功能高分子材料及無(wú)機(jī)材料。
1.2水泥漿主要性能的測(cè)試方法
3.1.1水泥漿稠度測(cè)試方法
水泥漿稠度采用流錐法來(lái)測(cè)定。以通過(guò)量測(cè)一定體積(1725ml)的水泥漿從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的流錐中流出的時(shí)間來(lái)確定，試驗(yàn)方法參照J(rèn)TJ04l一2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》附錄G-11，對(duì)任何水泥漿至少做兩次試驗(yàn)，同時(shí)測(cè)定0min，30min的稠度值。
3.1.2水泥漿泌水率測(cè)試方法
將物料按規(guī)定的配比用凈漿攪拌機(jī)攪拌3min．?dāng)嚢杈鶆?。用濕布?rùn)濕容積為2升的帶蓋筒內(nèi)表面。量取l升水泥漿體一次灌入，加蓋以防止水分蒸發(fā)。自灌入后開(kāi)始計(jì)算時(shí)間，分別放置3h和24h后吸水并用量筒測(cè)其泌水體積，然后按下列公式計(jì)算體積泌水率：
體積泌水率=(泌水體積／水泥漿體體積)×100％
3.1.3水泥漿膨脹率測(cè)試方法
早期膨脹率測(cè)定如采用JTJ 04l一2000中用有機(jī)玻璃容器測(cè)膨脹面的方法來(lái)測(cè)定。當(dāng)膨脹量較小時(shí)，不容易讀數(shù)和測(cè)定準(zhǔn)確，因此我們采用測(cè)定豎向膨脹率的方法來(lái)測(cè)定其早期膨脹，并測(cè)定其中長(zhǎng)期膨脹性能，該方法采用百分表讀出數(shù)值。
3.1.4水泥漿強(qiáng)度測(cè)試方法
測(cè)定水泥硬化體抗壓強(qiáng)度；測(cè)定所用試模為70.7mm×70.7mm×70.7mm的有底砂漿試模，水泥漿攪拌均勻后成型，制作一組(6塊)試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28天，測(cè)其抗壓強(qiáng)度。
1.3試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果
在試驗(yàn)室中根據(jù)需要選定5種組分。進(jìn)行正交試驗(yàn)。每組試驗(yàn)分別測(cè)試流錐時(shí)間、體積泌水率、膨脹率及抗壓強(qiáng)度，從而優(yōu)選出各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)優(yōu)良、符合要求的配比。即EPS。流錐時(shí)間比流動(dòng)度測(cè)試更能直觀反映水泥漿體的流動(dòng)能力。在測(cè)試中采用體積泌水率替代常規(guī)泌水率測(cè)定方法，因?yàn)樵诠酀{管道中水泥漿泌水的多少和體積關(guān)乎到灌漿的質(zhì)量，采用體積泌水率可以更貼切反映出水泥漿泌水后空隙大小。
試驗(yàn)結(jié)果表明，使用EPS配制的水泥漿體能很好的滿足GB 50204—2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》及JTJ04l一2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》對(duì)后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿用水泥漿體性能指標(biāo)的要求，摻量為8％，水灰比0.38：水泥漿稠度為16.5秒，靜置30min后稠度基本保持不變，這主要是針對(duì)施工中不能及時(shí)灌漿問(wèn)題，漿體無(wú)泌水并且漿體膨脹，可保持孔道飽滿，使用P?042.5拌制的水泥漿28天強(qiáng)度50MPa以上。
我們采用豎向膨脹率測(cè)定方法測(cè)定摻EPS水泥漿體的早期和中后期收縮，試驗(yàn)在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中進(jìn)行。試驗(yàn)表明，漿體膨脹率在3d時(shí)達(dá)到最大值，達(dá)到1.469％，而后有極小的回縮。28天僅為
0.004％。在實(shí)際應(yīng)用中，早期漿體在孔道密封環(huán)境下膨脹，因此在孔道壁產(chǎn)生壓應(yīng)力，這部分應(yīng)力在中后期小量收縮時(shí)起到一定的緩沖作用，同時(shí)由于加入了高分子材料，增加了界面間的粘接力，因此不會(huì)使?jié){體與基體分離，不會(huì)影響預(yù)應(yīng)力筋與基體的協(xié)同作用，膨脹率變化曲線如下圖所示。
摻EPS水泥漿體豎向膨脹率經(jīng)時(shí)變化圖
下表為國(guó)家建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心所做檢測(cè)數(shù)據(jù)與規(guī)范要求指標(biāo)的比較表格。從表格中可以看出各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求，30min后流錐時(shí)間小于初始流錐時(shí)間，再分散作用較好．可滿足現(xiàn)場(chǎng)施工情況要求，漿體更加均勻，保水性及粘聚性好．這與水溶性功能高分子材料的加入有關(guān)。
檢測(cè)數(shù)據(jù)與規(guī)范要求指標(biāo)比較表
|
試驗(yàn)項(xiàng)目 |
規(guī)范要求 /GB50204-2002 ， JTJ041-2000 |
檢測(cè)結(jié)果 |
|
流錐時(shí)間 /s |
0min |
14~18s |
16.5 |
|
30min |
-- |
16.5 |
|
水泥凈漿流動(dòng)度／ mm |
-- |
270 |
|
體積泌水率／％ |
3h |
≤ 3 |
0 |
|
24h |
0 |
0 |
|
豎向膨脹率／％ |
＜ 10 |
1.71 |
|
抗壓強(qiáng)度 (28d) ／ MPa |
≥ 30 |
51.0 |
2、工程應(yīng)用
EPS自2004年研制成功以來(lái)，目前已應(yīng)用在眾多的后張預(yù)應(yīng)力灌漿工程中，取得良好的效果。保證了預(yù)應(yīng)力灌漿的質(zhì)量。
1首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程
首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程是奧運(yùn)會(huì)重要配套項(xiàng)目。是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)建設(shè)的國(guó)家重點(diǎn)工程。
中鐵十八局集團(tuán)承建的首都機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程滑行道橋箱梁的預(yù)應(yīng)力灌漿中使用了EPS外加劑，所用水泥漿配合比為
水泥：水：EPS外加劑=1800：684：144(Kg/m3)
經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)配比試驗(yàn)，水灰比為0.38。水泥凈漿流動(dòng)度大于270mm達(dá)到灌漿設(shè)計(jì)要求，泌水率為0。壓力灌漿，現(xiàn)場(chǎng)灌漿使用52.5標(biāo)號(hào)水泥拌制水泥漿，28d預(yù)留試塊抗壓強(qiáng)度大于55MPa，灌漿密實(shí)，無(wú)異?，F(xiàn)象。
中建八局承建的首都機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程GTC項(xiàng)目也使用了該外加劑，取得了很好的效果。
2北京燕莎盛世大廈工程
建研科技股份有限公司承擔(dān)該工程預(yù)應(yīng)力施工任務(wù)，后張預(yù)應(yīng)力灌漿采用EPS外加劑拌制的水泥漿，水灰比為0.38，流動(dòng)度達(dá)到灌漿設(shè)計(jì)要求，泌水率幾乎為0，壓力灌漿。該工程施工已完成，灌漿效果良好。
3結(jié)論
(1)試驗(yàn)結(jié)果表明，摻該外加劑配制的水泥漿具有高流動(dòng)性和良好的可灌性，工作性優(yōu)越：采用功能性的有機(jī)高分子材料，水泥漿體不產(chǎn)生沉淀、分離，無(wú)泌水；漿體早期豎向膨脹率可達(dá)1％以上?？椎莱溆扰c穩(wěn)定性好，與鋼筋握裹力強(qiáng)．硬化后體積無(wú)收縮；具有較高的抗壓強(qiáng)度，28天抗壓強(qiáng)度可達(dá)50MPa以上；氣候適應(yīng)性好，能滿足夏季高溫及冬季低溫施工要求；添加了遷移型鋼筋阻銹劑．可有效保護(hù)鋼筋免受銹蝕；由該外加劑拌制的水泥漿各項(xiàng)指標(biāo)均符合GB 50204—2002《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》、JTJ 041—2000《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》及鐵路建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)定對(duì)孔道灌漿用水泥漿的技術(shù)要求。
(2)引入早期塑性膨脹，使?jié){體充滿孔道空間．使灌漿密實(shí)，不留空隙，有效傳遞應(yīng)力和保護(hù)鋼筋。中后期收縮值小。
(3)工程應(yīng)用表明，后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿使用EPS可有效解決漿體泌水及灌漿不密實(shí)等對(duì)工程質(zhì)量不利的問(wèn)題，保證工程質(zhì)量。
| 
