預應力壓漿工藝與壓漿材料適應性研究

陶玉芳

長沙理工大學 湖南長沙 410000

摘要：預應力孔道壓漿工藝和壓漿材料是影響預應力孔道壓漿質量的關鍵因素?；趥鹘y壓漿和智能循環壓漿的特點，以壓漿料為變量，進行了傳統壓漿和智能循環壓漿對比試驗研究。2種壓漿工藝結果表明：壓漿工藝和壓漿料之間具有一定的適應性，采用智能循環壓漿工藝和符合規范指標要求的壓漿料進行壓漿效果最好，否則壓漿質量均存在一定的缺陷。建議壓漿過程中應避免采用不符合規范要求的壓漿料，同時建議采用智能循環壓漿工藝進行壓漿。

關鍵詞：壓漿料；智能循環壓漿；傳統壓漿；適應性

1、引言

預應力壓漿質量是保證橋梁結構耐久性的關鍵因素之一[1]。而預應力壓漿質量受壓漿材料和壓漿工藝的好壞共同決定[2]。大量的傳統壓漿工藝現場壓漿質量表明，盡管采用了符合規范要求的壓漿劑進行壓漿，也很難保證預應力孔道有較好的壓漿密實度[3]。目前的孔道壓漿劑是由專門的生產廠家按照各種材料的配合比配成的滿足壓漿規范要求的專用壓漿劑。壓漿過程中運用的壓漿料則是通過一定配比的壓漿劑和水泥共同混合而成，由于在施工過程中人為因素及各種外加劑兼容性不良、水泥與減水劑等適應性差等問題存在，往往使得混合而成的壓漿料某些特性指標難以滿足規范要求，因此直接導致了壓漿質量的不密實性。當前對壓漿材料的研究上主要集中于新型壓漿劑的超高性能研究上，即研究性能穩定、適應性強、價格低廉的材料。張金亮等進行了壓漿劑各組分的正交試驗[4]，確定了壓漿劑各組分摻量與壓漿漿液性能的變化關系。馮小偉等進行了壓漿原材料的各項性能分析，并提出了一種最佳孔道壓漿材料的配合比設計[5]。本文針對傳統壓漿工藝和智能循環壓漿工藝，進行了不同壓漿材料的適應性研究，進而為后續預應力壓漿提供科學的指導作用。

2.壓漿材料和壓漿工藝

2.1壓漿材料

（1）水泥

考慮到現場壓漿劑與水泥適應性問題，選用廣西華宏水泥股份有限公司和華潤水泥公司生產的P.O42.5級水泥進行配比試驗。比面積分別為：379、372，標準稠度分別為27、26.4。

（2）壓漿劑

選用深圳陸基建材公司提供的專用壓漿劑。具體的壓漿劑指標有：初凝8.6h，終凝10.3h，初始流動度為17s，30min流動度為20s，60min流動度為23s，泌水率均為0，3h和24h自由膨脹率分別為0.5和1.

（3）水

采用飲用水。

2.2確定最佳原材料及配合比試驗

試驗選擇以上水泥和壓漿劑進行不同水膠比的配合比試驗，測定其流動度、泌水率、膨脹率、凝結時間、抗折抗壓強度。不同配比的壓漿料基本性能指標如表1所示：

表1不同配比試驗的壓漿料基本性能指標

配比組號 水泥 壓漿劑 水膠比 流動度（s） 泌水率 膨脹率 抗折/抗壓強度

廠家 重量

（kg） 重量

（kg） 初始 30min 60min （%） 3h

（%） 28天

（MPa）

1 廠家1 5.4 0.6 0.26 16.2 21 23.5 0 0.41 13.8/89.8

2 廠家1 5.4 0.6 0.27 16.0 19 22.5 0 0.1 14.0/90.2

3 廠家2 5.4 0.6 0.26 17.2 20.2 24.0 1 0.5 13.2/85.2

4 廠家2 5.4 0.6 0.27 17.0 20.5 24.3 2 1 13.0/82.6

依據表2和《公路橋涵施工技術規范》JTG/T F50-2011可知，廠家2水泥由于水泥自身原因對壓漿料的影響較大，出現了部分壓漿性能指標超標的情況，華宏水泥較華潤水泥各項指標性能好，故而在現場實際壓漿中采用廠家1水泥進行壓漿。廠家1水泥中所用0.27水膠比為最佳水膠比。

2.3壓漿工藝

2.3.1智能循環壓漿技術及工藝設備

智能循環壓漿技術是基于傳統壓漿設備的缺陷改進得來，主要特點是實現了循環壓漿的過程，通過漿液進出管導流實現漿液在管道和儲漿桶內的大循環，同時通過進出漿口及水膠比測試儀、流量控制儀等進行壓漿過程中漿液的關鍵指標監測和控制，從而保證了壓漿管道內持壓時間和漿液壓力的規范要求。該設備中加入了PLC控制系統，通過無線指令實現整個壓漿過程。具體的工作原理如下圖1所示。

圖1 智能循環壓漿設備原理圖

智能循環壓漿主要技術特點有：

1）漿液帶壓持續循環，排除管道空氣和雜質；

漿液在管道內持續循環，期間的管道內部壓力的漿液進出口流量均可以調節，目的是將管道內空氣和雜志通過出漿口和鋼絞線絲間空隙完全排出。

2）一次壓漿雙孔，工效提高1倍；

3）精確控制壓漿壓力；

進出口管道處安裝有漿液壓力測控儀，該儀器能夠自動實測管道壓力損失，在保證基本管道內部壓力的同時，保證沿途壓力損失后管道內仍滿足規范要求的最低值。

4）精確控制水膠比大??；

按施工配合比數量自動加水，準確控制加水量，從而保證水膠比符合要求。

5）保證漿液攪拌質量；

采用高速制漿機，將水泥、壓漿劑和水進行高速攪拌，其轉速為1420r/min，葉片線速度>10m/s，能完全滿足規范要求。

6）規范壓漿過程，實現遠程監控。

3.預應力孔道壓漿工藝和壓漿材料適應性試驗研究

3.1適應性試驗研究方案

以壓漿工藝和壓漿材料為試驗變量，進行4種組合方式的壓漿，每種組合方式壓漿2孔，壓漿為20m長預應力管道負彎矩模型。壓漿過程中記錄漿液水膠比、灌漿壓力、漿液流量、穩壓時間等各個參數。適應性試驗壓漿孔道方案如下表2所示。

表2 適應性試驗壓漿孔道方案

方案

編號 壓漿方式 壓漿料 備注

1 傳統壓漿 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華宏廠生產） 壓漿料各項指標滿足要求

2 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華潤廠生產） 壓漿料部分指標不滿足要求，存在質量問題

3 智能循環壓漿 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華宏廠生產） 壓漿料各項指標滿足要求

4 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華潤廠生產） 壓漿料部分指標不滿足要求，存在質量問題

壓漿完成7天后，通過梁體模型切割試驗檢測壓漿效果，即檢測切割面的密實度（斷面空洞面積百分比）

3.2試驗結果

將壓漿管道切片后的斷面進行密實度統計分析，統計計算入下表3所示。

下轉第187頁