薛洪濤論文電子版2014.5.19

1、大跨度預(yù)應(yīng)力鐵路混凝土現(xiàn)澆梁孔道壓漿試驗(yàn)研究薛洪濤（中鐵十九局集團(tuán)第七工程有限公司沱江大橋項(xiàng)目部）摘要：通過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)及施工現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，研究不同水泥漿配合比的綜合性能，確定預(yù)應(yīng)力為孔道壓漿材料水泥漿體的最優(yōu)配合比，并提出現(xiàn)場(chǎng)壓漿施工工藝以及注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土孔道水泥漿體壓漿試驗(yàn)研究工程概述.鰲龍河特大橋工程簡介長吉城際鐵路CJCJ-2標(biāo)鰲龍河特大橋中心里程DK77+346.6，橋型布置m+1-(40+64+40)m+m+m+m，共計(jì)跨，全長m。號(hào)墩至號(hào)墩設(shè)計(jì)為聯(lián)（40+64+40）變跨連續(xù)梁，主跨橫跨專用線鐵路。連續(xù)箱梁全長.m，位于線路縱坡為.的斜坡上。截面類型為單箱單室、變高

2、度箱梁，橋面板寬.m，橫橋向擋砟墻內(nèi)側(cè)設(shè)%的人字型排水坡，兩側(cè)翼緣板懸臂長.m，頂板厚由.m，底板厚度由.m。梁底下緣按圓曲線變化，根部梁高cm，跨中及邊跨高m,箱梁采用斜腹板，腹板寬cm,斜度：，根部箱梁底寬.cm,跨中箱梁底寬cm。邊支座橫橋向中心距.m。.壓漿的重要性在后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕問題及與結(jié)構(gòu)混凝土的共同工作問題是通過壓力壓漿充滿預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋孔道和預(yù)應(yīng)力筋之間的空隙予以解決的，當(dāng)后張預(yù)應(yīng)力筋處于非水平的傾斜狀態(tài)、多跨度彎曲狀態(tài)和垂直狀態(tài)時(shí)，水泥漿的泌水蒸發(fā)后形成無水泥漿存在空間，使該處的預(yù)應(yīng)力筋失去保護(hù)。而預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力（現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)

3、力通常在MPa以上）狀態(tài)下對(duì)腐蝕損壞相當(dāng)敏感（即預(yù)應(yīng)力腐蝕），造成預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕部位斷面缺損，影響預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全和耐久性。因此，灌裝質(zhì)量的好壞直接影響到預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕性能、預(yù)應(yīng)力構(gòu)筑物的安全性能和耐久性能。目前，預(yù)應(yīng)力混凝土孔道壓漿施工中，常出現(xiàn)質(zhì)量問題：孔道中水泥漿未充滿，有空隙；水泥漿體硬化后收縮與孔道壁分離；水泥漿硬化后強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求。.預(yù)應(yīng)力混凝土孔道壓漿指定用JM-壓漿劑簡介JM-型（抗裂、防滲）混凝土壓漿劑，是江蘇省建筑科學(xué)研究院建筑材料研究所研制開發(fā)的多功能產(chǎn)品。它不僅具有高效抗裂防滲性能，而且具有減水增強(qiáng)、凝結(jié)時(shí)間適中、保塑性好、施工和易性好、抗凍、防腐蝕等特點(diǎn)，

4、是一種多功能抗裂防滲材料。.壓漿用水泥漿的室內(nèi)配合比試驗(yàn).水泥漿主要性能的測(cè)試方法.水泥漿流動(dòng)度測(cè)試方法水泥漿流動(dòng)度測(cè)試方法采用流錐法，流錐時(shí)間測(cè)試按美國標(biāo)準(zhǔn)CRD-C79-58進(jìn)行，是通過量測(cè)一定體積（ml）的水泥漿從一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的流錐中流出的時(shí)間來確定的。對(duì)任何水泥漿至少應(yīng)做兩次試驗(yàn)。.水泥漿泌水率的測(cè)試方法采用ml的量筒，將調(diào)制好的水泥漿約ml注入量筒內(nèi)，記下體積數(shù)值，將量筒上口加蓋封好，從水泥漿注入量筒時(shí)算起，每小試時(shí)將上口蓋打開，傾斜量筒，用吸管吸出泌水，加以記錄，泌水體積除以試樣漿體的含水量即為泌水率，計(jì)算公式如下：泌水率（%）泌水體積（試樣漿體重量g）*漿體含水率（%）*%.水泥漿膨

5、脹率的測(cè)試方法測(cè)試水泥漿的膨脹率分兩部分測(cè)試：一為測(cè)水泥漿體凝結(jié)前膨脹率，一為測(cè)水泥漿中后期膨脹率。測(cè)凝結(jié)前膨脹率是結(jié)合泌水率的測(cè)試進(jìn)行的，即將測(cè)試好泌水的水泥漿繼續(xù)靜置h（實(shí)際上距制漿時(shí)間為h）后量測(cè)水泥漿膨脹后的漿面高度。膨脹的體積除以水泥漿原體即為膨脹率。計(jì)算公式如下：膨脹率（膨脹后的水泥漿面高度最初填灌的水泥漿面高度）最初填灌的水泥漿面高度*%，測(cè)中后期膨脹率的方法為：用cm*cm*cm水泥軟練砂漿三聯(lián)模，在其兩端鑲銅測(cè)頭，水泥漿入模后h拆模，并量測(cè)試件長度作為試件初始長度。試驗(yàn)在OC標(biāo)準(zhǔn)條件下進(jìn)行，前d為水中養(yǎng)護(hù)，d在濕空氣中養(yǎng)護(hù)。分別測(cè)量試件d，d，d，d，d的長度。膨脹的長度除以

6、試件基長即為膨脹率，計(jì)算公式如下：膨脹率（膨脹后的長度初始長度）試塊基長*%。.水泥漿強(qiáng)度的測(cè)試方法用砂漿試塊模對(duì)每種配比的水泥漿都制作一組（塊）試塊，標(biāo)養(yǎng)到d，測(cè)其抗壓強(qiáng)度。.JM摻量%，調(diào)整水膠比測(cè)試水泥漿的性能.水泥漿的流動(dòng)度測(cè)試結(jié)果分析：水膠比為.之間的水泥漿的流動(dòng)性符合規(guī)范要求；靜置min后，水泥漿的流動(dòng)度損失較大，故要求漿液制好后應(yīng)盡快壓漿；且每根孔道壓漿的時(shí)間不宜過長；在壓漿過程中不允許出現(xiàn)中斷的情況，必須一次性不間斷壓完某根孔道。.水泥漿的泌水率測(cè)試結(jié)果分析：隨著水膠比（W/A）的增大，泌水率增大；各種配比的水泥漿在調(diào)制好灌入量筒并靜置后，均出現(xiàn)水泥漿體離析現(xiàn)象（上層為泡沫，中

7、層為泌水，下層為實(shí)漿，只有W/A.的漿體無泌水層）；從量筒中，靜置h，這種泡沫及泌水的混合物分層更加明顯，但下層沉淀的漿體在h后仍能用水沖洗，說明其沒有強(qiáng)度；水膠比.的泌水率均小于%。.固定水膠比，調(diào)整JM摻量測(cè)水泥漿體性能由“固定JM摻量，調(diào)整水膠比例水泥漿體的性能”試驗(yàn)結(jié)果，可知水膠比為.調(diào)整JM摻量%，%，%，%，%測(cè)定水泥漿體的各項(xiàng)性能指標(biāo)。通過系列試驗(yàn)（試驗(yàn)數(shù)據(jù)不再贅述列出，只對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行歸納），我們發(fā)現(xiàn)，隨JM摻量的增加：水泥漿體的流錐時(shí)間逐漸減小。但摻量%時(shí)的流錐時(shí)間比摻量為%時(shí)的流錐時(shí)間減小很少。且此時(shí)攪拌鍋底有水泥沉淀現(xiàn)象；水泥漿體的表面泡沫層厚度增大，分層離析現(xiàn)象逐步嚴(yán)重

8、，泌水率增大；水泥漿體的膨脹率逐步增大，但當(dāng)摻量超過%時(shí)，膨脹度的增大不再明顯；水泥漿體的d試塊強(qiáng)度都在0Mpa左右波動(dòng)。.優(yōu)化組合確定水泥漿的外加劑摻量和水膠比通過上述兩大系列試驗(yàn)，我們確定壓漿用水泥漿體的優(yōu)化組合配比為: JM摻量%、水膠比.，其綜合性能滿足規(guī)范要求。模擬試驗(yàn).在一工區(qū)現(xiàn)場(chǎng)采用不同壓漿方法、配比水泥漿的壓漿的對(duì)比模擬試驗(yàn)。.壓漿組織進(jìn)行了真空輔助壓漿與普通壓漿的對(duì)比試驗(yàn)。真空壓漿壓注不同水泥漿的對(duì)比試驗(yàn)，兩種不同水泥漿的配合比進(jìn)行。對(duì)比試驗(yàn)所用的孔道材料、孔道長度、孔道內(nèi)穿鋼絞線的量全部相等，在同一時(shí)間壓漿，壓漿d后剖管檢查。.試驗(yàn)結(jié)果分析采用普通壓裝工藝進(jìn)行壓漿的試樣，摻

9、JM的水泥漿，漿體能較好地充滿塑料波紋管道，由少量泌水引起的凹坑主要集中在塑料波紋管的高度mm凸出波形內(nèi)，在兩波形之間會(huì)有少量凹陷小于m、形狀類似氣泡的指甲大凹坑。說明采用普遍壓漿工藝，只要能真正嚴(yán)格把關(guān)亦能很好地將塑料波紋管孔道灌滿密實(shí)。采用真空輔助壓漿工藝進(jìn)行壓漿的試樣，摻VSL公司提供配比的水泥漿，漿體亦能很好地將塑料波紋管灌滿。但是真實(shí)輔助壓漿的漿體早期強(qiáng)度高于普通要壓漿的漿體強(qiáng)度。當(dāng)采用摻JM的水泥漿，采用真空輔助壓漿和普通壓漿制作對(duì)比試樣，經(jīng)剖管作對(duì)比檢查，發(fā)現(xiàn)在塑料波紋管的上半部分，真空輔助壓漿的飽滿度略好于普通壓漿，這是由于采用真空輔助壓漿工藝時(shí)，出漿孔冒漿時(shí)間過短，管內(nèi)氣水混

10、合體未排除所致。因此，判定真空輔助壓漿是否成功的條件應(yīng)該是：兩端均冒出與進(jìn)漿相同稠度的漿液，且無明顯的氣泡，在有壓（.MPa）情況下持壓min為標(biāo)準(zhǔn)。.二工區(qū)施工現(xiàn)場(chǎng)的壓漿模擬試驗(yàn).壓漿組織四根波紋管道共分兩組，一圓一扁搭配成一組，簡稱甲組和乙組。 甲組的配比為：JM按量%，水膠比.（考慮施工現(xiàn)場(chǎng)中制漿的效果不如實(shí)驗(yàn)室制漿效果），年月日下午壓漿月日上午剖管檢查壓漿效果。 乙組的配比為：JM按量%，水膠比.，月日中午壓漿，月日上午剖管檢查壓漿效果。.試驗(yàn)結(jié)果分析甲組圓波紋管中的水泥漿體基本充滿整個(gè)孔道，無預(yù)應(yīng)力筋外露現(xiàn)象；在拱形的頂部表面有.mm左右厚的暗紅色粉塊層，用手捏之即散，這是由水泥漿中

11、的泡沫聚集失水而成，說明排漿孔冒漿時(shí)間過短，水泥漿中泡沫未排除所致；同時(shí)，水泥漿體有受凍現(xiàn)象，說明漿體在灌注后的h不能受凍，否則，會(huì)喪失強(qiáng)度或造成強(qiáng)度損失。甲組的扁波紋管中的漿體完全充滿整個(gè)孔道，無預(yù)應(yīng)力筋外露情況。乙組圓波紋管由于壓漿中的人為原因，拱形頂部有很大范圍內(nèi)無水泥漿壓至，致使這一范圍內(nèi)無水泥漿包裹鋼絞線。這說明壓漿過程中，任何責(zé)任心不強(qiáng)，操作時(shí)不按工藝執(zhí)行，都會(huì)造成壓漿不密實(shí)現(xiàn)象，形成事故隱患。乙組扁波紋管的局部起拱處有長約mm凹陷，其中mm范圍內(nèi)最明顯，其寬達(dá)mm,深約mm，說明水泥漿水膠比過大，泌水后形成的空隙。.在中心試驗(yàn)室的壓漿試驗(yàn).壓漿組織水泥漿配合比為：JM按量%，水膠

12、比.。年月日下午壓漿，年月日開管檢查。.試驗(yàn)結(jié)果分析圓波紋管中，水泥漿體飽滿密實(shí)，剝開的未見任何裂紋和孔隙；因壓漿時(shí)水泥漿體有限未能充分排漿，故硬化后的漿體頂部有由薄層水泥漿封住的氣泡狀指甲大小的凹坑，但數(shù)量不多；剝開被波紋管后的硬化漿體在空氣中放置d后，產(chǎn)生了肉眼可見的符合力學(xué)原理的橫向裂縫，說明裸露在空氣中的硬化漿體會(huì)因干縮而形成裂縫。扁波紋管中的漿體飽滿密實(shí)，剝開時(shí)未見任何裂縫和孔隙；剝開波紋管后的硬化漿體在空氣中放置d后，產(chǎn)生了肉眼可見的符合力學(xué)原理的橫向裂縫。結(jié)論.由上述試驗(yàn)可知，JM外加劑減水率較高，達(dá)到%左右；摻入水泥重量的%時(shí)，水泥漿體的后期膨脹率在.%以上；其摻量%較合適，大于%減水效果增加不明顯，且表面出現(xiàn)大量泡沫，小于%減水效果不夠；在氣溫低于C，摻%的JM水泥漿凝結(jié)時(shí)間約h，所以冬季施工可給合早強(qiáng)劑使用。.壓漿施工時(shí)，JM摻量要準(zhǔn)確，攪拌時(shí)間不少于min。由實(shí)驗(yàn)可知，水泥漿體靜置時(shí)間超過min后，流動(dòng)度損失較大，所以現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)漿罐應(yīng)人工不停攪拌，以防水泥漿流動(dòng)度降低。.施工注意事項(xiàng)JM存貯時(shí)間不宜超過三個(gè)月，當(dāng)其中的粉末形成塊狀或顆粒時(shí)，其活性會(huì)大大降低。因此，凡含有塊體或顆粒的M應(yīng)視為失效，在工程中不應(yīng)