后張法預(yù)應(yīng)力工程孔道灌漿及其孔隙防治

福州統(tǒng)建拆遷工程處 許宏政

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后張法預(yù)應(yīng)力工程孔道灌漿及其孔隙防治

福州統(tǒng)建拆遷工程處 許宏政

后張法預(yù)應(yīng)力灌漿充實孔道的作用是保護預(yù)應(yīng)力鋼筋，提高整體結(jié)構(gòu)的承載力。因材料、施工原因及灌漿材料泌水蒸發(fā)后，在漿體凝固時將產(chǎn)生一些孔隙，減少這些孔隙是提高預(yù)應(yīng)力灌漿質(zhì)量的關(guān)鍵。文章指出，通過對灌漿工藝關(guān)鍵點的控制，可以防止孔隙產(chǎn)生，保證灌漿的密實度。

預(yù)應(yīng)力灌漿 孔隙防治 關(guān)鍵點控制

孔道灌漿是后張法預(yù)應(yīng)力施工的最后一道工序,其質(zhì)量直接影響到預(yù)應(yīng)力的效率和結(jié)構(gòu)的耐久性,在后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中起著舉足輕重的作用：防止預(yù)應(yīng)力鋼材銹蝕；使預(yù)應(yīng)力鋼材與混凝土有效粘結(jié)，實現(xiàn)整體應(yīng)力效果，增強梁體的承載能力；減輕錨固體系的負(fù)荷。因此必須高度重視灌漿質(zhì)量，壓入孔道內(nèi)的水泥漿在結(jié)硬后應(yīng)有可靠的密實性，能起到預(yù)應(yīng)力筋的防護作用，同時也要具備一定的粘結(jié)強度和剪切強度，以便將預(yù)應(yīng)力有效地傳遞給周圍的砼。后張預(yù)應(yīng)力孔道灌漿密實與否，直接關(guān)系到預(yù)應(yīng)力構(gòu)件永存內(nèi)力的穩(wěn)定性及耐久性。據(jù)有關(guān)資料介紹，美國從地震跨塌的后張預(yù)應(yīng)力橋梁構(gòu)件上截取若干斷面解剖測試，發(fā)現(xiàn)后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)因孔道壓漿不密實而造成的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕、斷面銳減、斷絲及內(nèi)力損失嚴(yán)重等致命的質(zhì)量問題。由此看來，后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的密實度，是后張預(yù)應(yīng)力構(gòu)件質(zhì)量控制的主要環(huán)節(jié)。

1 孔道灌漿孔隙表現(xiàn)癥狀

（1）漿體初凝后，從進漿孔或排氣孔用探測棒探測到空洞。

（2）計算漿體壓進孔道總量小于孔道總空隙量。

（3）多波曲線孔道，特別是豎向多波曲線孔道波峰頂排氣孔未冒漿。

（4）灌漿保壓操作時，壓力不能恒定。

（5）梁體因蜂窩、狗洞、裂縫等內(nèi)部隱蔽缺陷而漏漿。

（6）封錨不嚴(yán)而漏漿。

（7）上下或左右孔道串孔等。

2 灌漿的關(guān)鍵點

為保證灌漿的密實度，防止空隙，灌漿用的水泥漿，除應(yīng)滿足強度和粘結(jié)力的要求外，應(yīng)具有較大的流動性和較小的干縮性、泌水性。應(yīng)采用強度等級不低于425的普通硅酸鹽水泥；水灰比宜為0.4 左右。對于空隙大的孔道可采用水泥砂漿灌漿，水泥漿及水泥砂漿的強度均不得小于20N/mm2。為增加灌漿密實度和強度，可使用一定比例的膨脹劑和減水劑。減水劑和膨脹劑均應(yīng)事前檢驗，不得含有導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力鋼材銹蝕的物質(zhì)。建議拌合后的收縮率應(yīng)小于2％，自由膨脹率不大于5％。灌漿前孔道應(yīng)濕潤、潔凈。對于水平孔道，灌漿順序應(yīng)先灌下層孔道，后灌上層孔道。對于豎直孔道，應(yīng)自下而上分段灌注，每段高度視施工條件而定，下段頂部及上段底部應(yīng)分別設(shè)置排氣孔和灌漿孔。灌漿壓力0.5～0.6MPa 為宜。灌漿應(yīng)緩慢均勻地進行，不得中斷，并應(yīng)排氣通暢。不摻外加劑的水泥漿，可采用二次灌漿法，以提高密實度，防止空隙產(chǎn)生，施工控制關(guān)鍵點如下：

（1）水泥、水、外加劑和壓漿設(shè)備符合規(guī)范要求。

（2）水泥漿的水灰比、泌水率、膨脹率和稠度等指標(biāo)符合規(guī)范要求。

（3）壓漿前檢查孔道是否暢通。

（4）壓漿順序正確。按孔道由低向高的順序進行。

（5）嚴(yán)格控制壓漿壓力和速度。

（6）采用真空壓漿技術(shù)。

3 孔道灌漿施工工藝

3.1 壓漿前的準(zhǔn)備工作

3.1.1沖洗孔道

孔道在壓漿前應(yīng)用壓力水沖洗，以排除孔內(nèi)粉渣等雜物，保證孔道暢通，沖洗后用空壓機吹去孔內(nèi)的積水，但要保持孔道濕潤而使水泥漿與孔壁結(jié)合良好，在沖洗過程中，如發(fā)現(xiàn)有冒水、漏水現(xiàn)象，則應(yīng)及時堵塞漏洞進行處理。

3.1.2水泥漿拌制

①水泥漿應(yīng)有足夠的流動性，流動度為150~200mm即可滿足灌漿要求。

②水灰漿用水應(yīng)是清潔水，不含對水泥或預(yù)應(yīng)力鋼絞線有害的物質(zhì)，每升水不得含500mg以上的氯化物離子。

③外加劑：為了防止孔道中的水泥漿產(chǎn)生體積收縮，在水泥漿中滲入膨脹劑（鋁粉），鋁粉的滲量為水泥用量的0.01%，或滲入UEA膨脹劑，UEA的滲量為水泥用量的10%~12%。

3.1.3水泥漿的攪拌

水泥漿的配合比在攪拌前試配確定，也可根據(jù)以往的配合比復(fù)驗確定。水泥漿的拌制，首先把水加入攪拌機中，開動攪拌機后，再加入水泥和膨脹劑，材料計量應(yīng)以水泥重量為基數(shù)來計算水量和外加劑用量。攪拌時間應(yīng)保證水泥漿混合均勻，一般需要3min 左右，灌漿過程中，水泥漿的攪拌應(yīng)不間斷，當(dāng)灌漿過程短暫停頓時，應(yīng)讓水泥漿在攪拌機和灌漿機內(nèi)循環(huán)流動，防止沉淀后堵塞管道和開關(guān)閥門。

3.1.4水泥漿主要技術(shù)指標(biāo)

①水灰比為0.4~0.45。

②水泥漿拌和后3h 泌水率控制在2%，在24h 內(nèi)泌水全部補漿吸收。

③水泥漿中摻入膨脹劑，其自由膨脹率應(yīng)小于10%。

④水泥漿稠度控制在14~18s 之間。

⑤每升水中不得含500mg 以上的氯化物離子或任何一種其他有機物。

3.2 孔道灌漿

預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉后，孔道應(yīng)盡早及時灌漿?？椎拦酀{是利用灌漿泵將水泥漿壓灌到預(yù)應(yīng)力筋孔道中去，使之填滿預(yù)應(yīng)力鋼絞線與孔道間的空隙，讓預(yù)應(yīng)力綱絞線與砼牢固地粘結(jié)為一整體。灌漿工藝：灌漿一般采用活塞式壓漿泵，灌漿的壓力以保證壓入孔內(nèi)的水泥漿密實為準(zhǔn)，壓漿的最大壓力一般宜控制在0.5~0.7MPa，采用一次性灌漿時，適當(dāng)加大壓力，但最大壓力不宜超過1.0MPa。灌漿應(yīng)緩慢、均勻地進行，不得中斷，開始壓力要小，逐步增壓，灌漿應(yīng)達(dá)到孔道另一端排氣孔飽滿和冒出濃漿（應(yīng)與規(guī)定的稠度相同的水泥漿）為止，然后采用螺栓堵頭堵塞出漿口。為了保證孔道中充滿灰漿，每個孔道灌漿至最大壓力后，應(yīng)保持一般不小于0.5MPa的一個穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期不少于2min。關(guān)閉進漿口閥門，壓漿機回漿，待水泥漿凝固后，再拆卸連接接頭，即時清理。為檢查孔道內(nèi)水泥漿的實際密度，壓漿后應(yīng)從檢查孔抽查壓漿的密實情況，如不實應(yīng)及時處理，處理方法可采用二次灌漿。在拌制水泥漿的同時，制作標(biāo)準(zhǔn)試塊，經(jīng)與梁同等條件養(yǎng)護。水泥漿抗壓強度：水泥漿強度不低于M30級，水泥漿試塊用邊長為70.7mm立方體砂漿試模制作。

4 工程實例

某項目位于福州市晉安區(qū)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，砼強度等級C40。預(yù)應(yīng)力梁配置15.2高強低松弛鋼絞線束，抗拉強度標(biāo)準(zhǔn)值fpth＝1860MPa，預(yù)應(yīng)力梁采用55金屬波紋管，接頭管采用相應(yīng)大一號規(guī)格的波紋管，灌漿水泥采用強度等級425的普通硅酸鹽水泥，張拉方式為一端張拉，采用AEA，減水劑采用FDN，張拉端設(shè)在框架梁外側(cè)。錨具型號采用YM15-5型錨具及相配套的錨墊板。強度等級為M20，水灰比為0.45，摻入0.01%水泥用量的鋁粉，根據(jù)工程特點，依據(jù)規(guī)范，制定了灌漿施工組織計劃，保證了灌漿的密實度，其工藝概述如下：

4.1 灌漿工藝流程（見圖1）

4.2 灌漿準(zhǔn)備

（1）灌漿設(shè)備必須提前調(diào)試，主要設(shè)備施工現(xiàn)場應(yīng)有備件，以保證灌漿能夠連續(xù)進行。

（2）灌漿前全面檢查灌漿孔、泌水孔、排氣孔是否暢通，并采用壓縮空氣清孔。

（3）灌漿前對錨具夾片空隙和其他可能產(chǎn)生的漏漿處采用高強度水泥漿或結(jié)構(gòu)膠等方法封堵。封堵材料的抗壓強度大于10 MPa時，方可灌漿。

（4）嚴(yán)格按照上述要求拌制水泥漿，水泥漿自拌制至壓入孔道的延續(xù)時間，視氣溫而定，正常情況下（25℃左右）在30～45min范圍內(nèi)即可灌漿。

4.3 灌漿

（1）灌漿順序應(yīng)先下后上，以避免上層孔道漏漿把下層孔道堵塞。灌漿從構(gòu)件一端進行，另一端封閉，水氣由排氣孔排出。

（2）水泥漿或水泥砂漿要經(jīng)過濾網(wǎng)，使用活塞式灌漿泵進行灌漿，不得使用壓縮空氣。

（3）灌漿中不斷攪拌漿液，以免沉淀析水。灌漿工作應(yīng)緩慢均勻進行，不得中斷，并應(yīng)將所有最高點的排氣孔一一放開和關(guān)閉，使孔內(nèi)排氣通暢。如孔道排氣不暢，應(yīng)檢查原因，待故障排除后重壓。灌漿壓力宜為1.0 MPa，灌漿達(dá)到孔道另一端飽滿出漿，以及達(dá)到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止。為保證管道中充滿灰漿，關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持不小于0.5 MPa的一個穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期不宜少于2min。

（4）如遇灌漿不暢通，更換灌漿孔，應(yīng)將第一次灌入的水泥漿排出，以免兩次灌漿之間有空氣存在。

（5）灌漿過程中及灌漿48h內(nèi)，結(jié)構(gòu)砼的溫度不得低于5℃，否則應(yīng)采取保溫措施。當(dāng)氣溫高于35℃時，灌漿應(yīng)在夜間進行。

4.4 封閉錨具

對需封錨的錨具，灌漿后應(yīng)先將其周圍沖洗干凈并對兩端砼鑿毛，然后設(shè)置鋼筋網(wǎng)澆筑封錨砼。封錨砼的強度應(yīng)符合設(shè)計要求，設(shè)計無要求時不宜低于構(gòu)件砼強度等級值的80%。

由于在施工中加強了對后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿技術(shù)質(zhì)量管理的力度，在施工中通過應(yīng)用孔道灌漿技術(shù)，從配合比設(shè)計、外加劑選用、機械設(shè)備、施工工藝、現(xiàn)場操作等方面改進，確保灌漿質(zhì)量，取得了良好的效果。

[1] 馬強:淺談后張法預(yù)應(yīng)力孔道灌漿施工技術(shù)[EB/OL]. http://down.zhulong. com/tech/detailprof238508SG.htm.

[2] 孫商民.后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)管道壓漿不實及防止措施[EB/OL]. http://down. zhulong.com/tech/detailprof146165LQ.htm.

[3] 王承瑋.預(yù)應(yīng)力工藝質(zhì)量通病及其防治[EB/OL]. http://down.zhulong.com/ tech/detailprof158465LQ.htm.