預(yù)應(yīng)力壓漿工藝與壓漿材料適應(yīng)性研究

陶玉芳

長(zhǎng)沙理工大學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410000

摘要：預(yù)應(yīng)力孔道壓漿工藝和壓漿材料是影響預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的關(guān)鍵因素?；趥鹘y(tǒng)壓漿和智能循環(huán)壓漿的特點(diǎn)，以壓漿料為變量，進(jìn)行了傳統(tǒng)壓漿和智能循環(huán)壓漿對(duì)比試驗(yàn)研究。2種壓漿工藝結(jié)果表明：壓漿工藝和壓漿料之間具有一定的適應(yīng)性，采用智能循環(huán)壓漿工藝和符合規(guī)范指標(biāo)要求的壓漿料進(jìn)行壓漿效果最好，否則壓漿質(zhì)量均存在一定的缺陷。建議壓漿過程中應(yīng)避免采用不符合規(guī)范要求的壓漿料，同時(shí)建議采用智能循環(huán)壓漿工藝進(jìn)行壓漿。

關(guān)鍵詞：壓漿料；智能循環(huán)壓漿；傳統(tǒng)壓漿；適應(yīng)性

1、引言

預(yù)應(yīng)力壓漿質(zhì)量是保證橋梁結(jié)構(gòu)耐久性的關(guān)鍵因素之一[1]。而預(yù)應(yīng)力壓漿質(zhì)量受壓漿材料和壓漿工藝的好壞共同決定[2]。大量的傳統(tǒng)壓漿工藝現(xiàn)場(chǎng)壓漿質(zhì)量表明，盡管采用了符合規(guī)范要求的壓漿劑進(jìn)行壓漿，也很難保證預(yù)應(yīng)力孔道有較好的壓漿密實(shí)度[3]。目前的孔道壓漿劑是由專門的生產(chǎn)廠家按照各種材料的配合比配成的滿足壓漿規(guī)范要求的專用壓漿劑。壓漿過程中運(yùn)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(yīng)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(biāo)難以滿足規(guī)范要求，因此直接導(dǎo)致了壓漿質(zhì)量的不密實(shí)性。當(dāng)前對(duì)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(wěn)定、適應(yīng)性強(qiáng)、價(jià)格低廉的材料。張金亮等進(jìn)行了壓漿劑各組分的正交試驗(yàn)[4]，確定了壓漿劑各組分摻量與壓漿漿液性能的變化關(guān)系。馮小偉等進(jìn)行了壓漿原材料的各項(xiàng)性能分析，并提出了一種最佳孔道壓漿材料的配合比設(shè)計(jì)[5]。本文針對(duì)傳統(tǒng)壓漿工藝和智能循環(huán)壓漿工藝，進(jìn)行了不同壓漿材料的適應(yīng)性研究，進(jìn)而為后續(xù)預(yù)應(yīng)力壓漿提供科學(xué)的指導(dǎo)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(xiàn)場(chǎng)壓漿劑與水泥適應(yīng)性問題，選用廣西華宏水泥股份有限公司和華潤(rùn)水泥公司生產(chǎn)的P.O42.5級(jí)水泥進(jìn)行配比試驗(yàn)。比面積分別為：379、372，標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)有：初凝8.6h，終凝10.3h，初始流動(dòng)度為17s，30min流動(dòng)度為20s，60min流動(dòng)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(yàn)

試驗(yàn)選擇以上水泥和壓漿劑進(jìn)行不同水膠比的配合比試驗(yàn)，測(cè)定其流動(dòng)度、泌水率、膨脹率、凝結(jié)時(shí)間、抗折抗壓強(qiáng)度。不同配比的壓漿料基本性能指標(biāo)如表1所示：

表1不同配比試驗(yàn)的壓漿料基本性能指標(biāo)

配比組號(hào) 水泥 壓漿劑 水膠比 流動(dòng)度（s） 泌水率 膨脹率 抗折/抗壓強(qiáng)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(jù)表2和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTG/T F50-2011可知，廠家2水泥由于水泥自身原因?qū)簼{料的影響較大，出現(xiàn)了部分壓漿性能指標(biāo)超標(biāo)的情況，華宏水泥較華潤(rùn)水泥各項(xiàng)指標(biāo)性能好，故而在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際壓漿中采用廠家1水泥進(jìn)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(huán)壓漿技術(shù)及工藝設(shè)備

智能循環(huán)壓漿技術(shù)是基于傳統(tǒng)壓漿設(shè)備的缺陷改進(jìn)得來，主要特點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)了循環(huán)壓漿的過程，通過漿液進(jìn)出管導(dǎo)流實(shí)現(xiàn)漿液在管道和儲(chǔ)漿桶內(nèi)的大循環(huán)，同時(shí)通過進(jìn)出漿口及水膠比測(cè)試儀、流量控制儀等進(jìn)行壓漿過程中漿液的關(guān)鍵指標(biāo)監(jiān)測(cè)和控制，從而保證了壓漿管道內(nèi)持壓時(shí)間和漿液壓力的規(guī)范要求。該設(shè)備中加入了PLC控制系統(tǒng)，通過無(wú)線指令實(shí)現(xiàn)整個(gè)壓漿過程。具體的工作原理如下圖1所示。

圖1 智能循環(huán)壓漿設(shè)備原理圖

智能循環(huán)壓漿主要技術(shù)特點(diǎn)有：

1）漿液帶壓持續(xù)循環(huán)，排除管道空氣和雜質(zhì)；

漿液在管道內(nèi)持續(xù)循環(huán)，期間的管道內(nèi)部壓力的漿液進(jìn)出口流量均可以調(diào)節(jié)，目的是將管道內(nèi)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(jìn)出口管道處安裝有漿液壓力測(cè)控儀，該儀器能夠自動(dòng)實(shí)測(cè)管道壓力損失，在保證基本管道內(nèi)部壓力的同時(shí)，保證沿途壓力損失后管道內(nèi)仍滿足規(guī)范要求的最低值。

4）精確控制水膠比大??；

按施工配合比數(shù)量自動(dòng)加水，準(zhǔn)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(zhì)量；

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

6）規(guī)范壓漿過程，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3.預(yù)應(yīng)力孔道壓漿工藝和壓漿材料適應(yīng)性試驗(yàn)研究

3.1適應(yīng)性試驗(yàn)研究方案

以壓漿工藝和壓漿材料為試驗(yàn)變量，進(jìn)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(zhǎng)預(yù)應(yīng)力管道負(fù)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(wěn)壓時(shí)間等各個(gè)參數(shù)。適應(yīng)性試驗(yàn)壓漿孔道方案如下表2所示。

表2 適應(yīng)性試驗(yàn)壓漿孔道方案

方案

編號(hào) 壓漿方式 壓漿料 備注

1 傳統(tǒng)壓漿 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華宏廠生產(chǎn)） 壓漿料各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求

2 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華潤(rùn)廠生產(chǎn)） 壓漿料部分指標(biāo)不滿足要求，存在質(zhì)量問題

3 智能循環(huán)壓漿 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華宏廠生產(chǎn)） 壓漿料各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求

4 0.27水膠比的壓漿料

（水泥為華潤(rùn)廠生產(chǎn)） 壓漿料部分指標(biāo)不滿足要求，存在質(zhì)量問題

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

3.2試驗(yàn)結(jié)果

將壓漿管道切片后的斷面進(jìn)行密實(shí)度統(tǒng)計(jì)分析，統(tǒng)計(jì)計(jì)算入下表3所示。

下轉(zhuǎn)第187頁(yè)