后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿質(zhì)量問(wèn)題與防治

王玉斌　宋健　齊貞光

摘 要：在后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉后，利用灌漿泵將水泥漿壓灌到預(yù)應(yīng)力孔道中，可以起到保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋，以免銹蝕（特別是預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力狀態(tài)下，更易加劇腐蝕）。另外，凝固后的水泥漿可以減小預(yù)應(yīng)力筋的松馳效應(yīng)并增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力與構(gòu)件混凝土有效的粘結(jié)，以控制構(gòu)件受載時(shí)裂縫的間距與寬度，并減輕梁端錨具的負(fù)荷狀況。后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿，對(duì)結(jié)構(gòu)受力性能及耐久性有著重要意義。但是預(yù)應(yīng)力孔道灌漿在施工中容易出現(xiàn)一些質(zhì)量問(wèn)題，亟需采取措施加以解決。

關(guān)鍵詞：孔道灌漿；壓漿；金屬波紋管；凍脹

1 工程概況

青島國(guó)際創(chuàng)新園二期工程H樓為鋼筋混凝土框架，其中三層、屋面層框架梁采用后張法有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋪設(shè)，跨度為27.4米，框架梁截面尺寸為500×1500mm和600×1500mm。

預(yù)應(yīng)力筋采用高強(qiáng)度低松弛鋼絞線Φs15.2，其強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為fptk =1860N/mm2。錨具采用15系列7孔夾片錨和擠壓錨。預(yù)應(yīng)力梁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C40，預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力為σcon=0.75fptk =1395 N/mm2，在混凝土梁強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%以上方能進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉。梁灌漿的漿體采用P.O 42.5普通硅酸鹽水泥配制而成，水灰比控制在0.40～0.42左右，并摻入適量膨脹劑。

2 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的流程及作用

預(yù)應(yīng)力孔道灌漿是將水泥漿注入預(yù)留的預(yù)應(yīng)力混凝土管道中，使水泥漿充分包裹預(yù)應(yīng)力筋。灌漿前孔道應(yīng)濕潤(rùn)、潔凈，灌漿順序宜先灌漿下層孔道，灌漿應(yīng)緩慢均勻地進(jìn)行，不得中斷，并應(yīng)排氣通順，在灌滿(mǎn)孔道經(jīng)確認(rèn)出濃漿后，再封閉排氣孔和出漿孔，此時(shí)應(yīng)再繼續(xù)加壓至0.5～0.6MPa，至少2min后再封閉灌漿孔。灌漿用水泥漿的抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于30 N/mm2，每工作班留置一組邊長(zhǎng)為70.7mm的試件，標(biāo)養(yǎng)28d抗壓強(qiáng)度不應(yīng)小于30MPa。

在后張預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)中，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)，注漿材料的泌水會(huì)使其蒸發(fā)后的空間失去水泥的鈍化保護(hù)，同時(shí)鋼筋在高應(yīng)力狀態(tài)下銹蝕極易發(fā)展，這就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。

因此預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的作用有三個(gè)：（1）保護(hù)預(yù)應(yīng)力鋼筋不外露而遭銹蝕，保證預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全壽命；（2）使預(yù)應(yīng)力鋼材與混凝土良好結(jié)合，保證預(yù)應(yīng)力的有效傳遞，使預(yù)應(yīng)力鋼材與混凝土共同工作；（3）消除預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下，由于應(yīng)力變化對(duì)錨具造成的疲勞破壞，提高結(jié)構(gòu)的可靠度和耐久性。

3 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及成因

3.1 壓漿不飽滿(mǎn)

壓漿不飽滿(mǎn)，即為水泥漿未充滿(mǎn)整個(gè)孔道，造成該質(zhì)量缺陷的主要原因?yàn)椋?/p>

（1）出漿孔開(kāi)的位置不對(duì)，未開(kāi)在孔道的最高點(diǎn)，因而在出漿孔有漿體外溢時(shí)，誤以為孔道內(nèi)漿體已充滿(mǎn)；再者，由于出漿孔淤塞，殘留空氣無(wú)法排出，導(dǎo)致壓漿失效，也會(huì)造成孔道已壓實(shí)的假相。因此，預(yù)應(yīng)力筋孔道，尤其對(duì)曲線、豎向孔道，出漿孔一定要開(kāi)在孔道的最高點(diǎn)。

（2）對(duì)于特殊部位仍按一般的操作進(jìn)行灌漿，導(dǎo)致灌漿不密實(shí)。

（3）施工人員責(zé)任心不強(qiáng)，在壓漿時(shí)未等出漿孔冒出濃漿即停止壓漿。

（4）分兩次壓漿時(shí)，由于第1次壓漿不當(dāng)，導(dǎo)致無(wú)法第2次壓漿，又沒(méi)有采取必要的措施就放棄壓漿。

（5）壓漿過(guò)程中，由于機(jī)械故障等原因，導(dǎo)致壓漿中止，但對(duì)前面灌漿后的孔道又未及時(shí)清洗，致使再次壓漿時(shí)，由于管道、進(jìn)出漿口堵塞等原因，無(wú)法壓漿。

3.2 管道堵塞

目前管道成形多采用預(yù)埋金屬波紋管法，金屬波紋管有其自身的優(yōu)點(diǎn)，但是由于生產(chǎn)工藝的限制，波紋管肋和肋之間如果壓箍不緊密就會(huì)有空隙存在，因此金屬波紋管的密封性能較差。并且在施工現(xiàn)場(chǎng)由于固定波形會(huì)使波紋管受拉側(cè)出現(xiàn)縫隙，或者由于振搗混凝土不慎而造成波紋管的破壞?？傊捎诜N種原因?qū)е虏y管出現(xiàn)的縫隙會(huì)使混凝土水泥漿滲入管道中，這樣不但直接影響混凝土的水化，更嚴(yán)重的是堵塞金屬波紋管道，直接影響到灌漿質(zhì)量。

3.3 管道孔隙

管道出現(xiàn)孔隙有以下表現(xiàn)特征：

（1）漿體初凝后，從進(jìn)漿孔或排氣孔用探測(cè)棒探測(cè)到空洞；（2）計(jì)算漿體壓進(jìn)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(shí)，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。

3.4 漿體存在質(zhì)量問(wèn)題

根據(jù)要求，用于壓漿的水泥漿，3h后泌水率不宜超過(guò)2%，24h后，泌水應(yīng)能夠被水泥漿完全自我吸收。但實(shí)際上，即使泌水經(jīng)過(guò)24h被水泥漿完全吸收，也會(huì)在硬化后的水泥石中留下空隙或孔洞，這種空隙或孔洞不但不會(huì)影響水泥石與預(yù)應(yīng)力筋的粘結(jié)性能，也會(huì)使腐蝕物質(zhì)深入并接觸到預(yù)應(yīng)力筋，因此，最關(guān)鍵的是不讓泌水出現(xiàn)，或者直接將泌出的水排出。

3.5 梁體越冬凍害

由于施工現(xiàn)場(chǎng)漿液質(zhì)量控制可能存在偏差，致使?jié){液內(nèi)水分不能按照設(shè)計(jì)時(shí)間散失完成而存留在管道中，進(jìn)入冬季或入冬季前壓漿完成的預(yù)應(yīng)力管道，可能存在越冬過(guò)程中因?yàn)樗质軆鲋率沽后w側(cè)面沿管道方向出現(xiàn)裂紋，影響梁體使用壽命。

4 預(yù)應(yīng)力孔道灌漿質(zhì)量問(wèn)題的防治措施

4.1 針對(duì)壓漿不飽滿(mǎn)的防治

在壓漿不飽滿(mǎn)的原因中，絕大部分是由于施工人員責(zé)任心不強(qiáng)，不重視壓漿所導(dǎo)致。因此，要建立專(zhuān)門(mén)的壓漿施工隊(duì)伍或?qū)κ┕と藛T進(jìn)行壓漿專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，使他們能夠嚴(yán)格執(zhí)行壓漿的各個(gè)步驟。并且在施工現(xiàn)場(chǎng)建立工序負(fù)責(zé)制度，使各個(gè)環(huán)節(jié)有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，責(zé)任到人，以確保工程質(zhì)量。

另外北方寒冷地區(qū)入冬前進(jìn)行施工的預(yù)應(yīng)力管道壓漿，漿液配比應(yīng)當(dāng)適當(dāng)調(diào)整增加濃度，防止梁體越冬時(shí)漿液內(nèi)部存在的水分發(fā)生凍脹。

4.2 針對(duì)管道堵塞的防治

針對(duì)管道堵塞的問(wèn)題，要控制金屬波紋管的質(zhì)量。對(duì)于金屬波紋管可能出現(xiàn)惡孔洞問(wèn)題，在材料進(jìn)場(chǎng)時(shí)要嚴(yán)格進(jìn)行檢查，確保波紋管質(zhì)量不出現(xiàn)任何問(wèn)題。同時(shí)，波紋管的生產(chǎn)廠家還要積極改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)及工藝，使波紋管的各個(gè)參數(shù)如延性、環(huán)向剛度、徑向剛度等符合要求。

4.3 針對(duì)管道孔隙

為保證灌漿的密實(shí)度，防止空隙，灌漿用的水泥漿，除應(yīng)滿(mǎn)足強(qiáng)度和粘結(jié)力的要求外，應(yīng)具有較大的流動(dòng)性和較小的干縮性、泌水性。應(yīng)采用強(qiáng)度等級(jí)不低于425的普通硅酸鹽水泥；水灰比宜為0.4 左右。對(duì)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(qiáng)度均不得小于20N/mm2。為增加灌漿密實(shí)度和強(qiáng)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(yàn)，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(rùn)、潔凈。對(duì)于水平孔道，灌漿順序應(yīng)先灌下層孔道，后灌上層孔道。對(duì)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(jìn)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(shí)度，防止空隙產(chǎn)生。

在北方寒冷地區(qū)施工時(shí)，灌漿前孔道周邊的溫度應(yīng)在5度以上，水泥漿的溫度在灌漿后至少有5d保持在5度以上，灌漿時(shí)水泥漿的溫度宜為10～25度。

夏季施工時(shí)，漿體溫度不宜超過(guò)25度，灌漿設(shè)備避免太陽(yáng)直曬。如果在露天或高溫環(huán)境下，漿體有可能超過(guò)25度時(shí)，需要考慮用冰水降溫。

4.4 針對(duì)漿體的質(zhì)量問(wèn)題

要進(jìn)一步提高漿體的質(zhì)量，漿體質(zhì)量?jī)?yōu)劣最主要的衡量標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)流動(dòng)度、泌水率、膨脹率及強(qiáng)度，盡管有的外加劑可以達(dá)到使?jié){體不出現(xiàn)泌水的效果，但是，還是存在諸如漿體會(huì)出現(xiàn)隨時(shí)間的增長(zhǎng)流動(dòng)度損失較大，漿體出現(xiàn)沉淀等問(wèn)題。因此還要努力改進(jìn)，生產(chǎn)出更加優(yōu)良的灌漿產(chǎn)品。

攪拌水泥漿之前，加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，將積水倒凈，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)。攪拌后的水泥漿要做到基本卸盡。在水泥漿卸出之前不得再投入原材料，更不能采取邊出料邊進(jìn)料的施工方法。根據(jù)漿體配合比，首先將部分水泥、膨脹水泥、外加劑及80%的水倒入攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌，攪拌要均勻。水一定要嚴(yán)格按配合比要求的用量加入，否則多加的水會(huì)全部泌出，易造成管道頂端有空隙。攪拌時(shí)間應(yīng)保證水泥漿混合均勻，注意觀察水泥漿稠度，出漿時(shí)必須對(duì)漿體做稠度試驗(yàn)。

4.5 梁體越冬凍害防治

要解決梁體越冬安全問(wèn)題，一是施工中漿液控制最好采用電子計(jì)量設(shè)備，使?jié){液配比嚴(yán)格達(dá)到設(shè)計(jì)要求；二是在條件具備的情況下優(yōu)先選用金屬波紋管，在漿液膨脹過(guò)程中利用金屬波紋管縫隙加快漿液內(nèi)部水分發(fā)散；三是盡可能入冬前提前停止壓漿作業(yè)或延長(zhǎng)保溫養(yǎng)生時(shí)間，當(dāng)然因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)種種施工條件的限制，延長(zhǎng)梁體保溫養(yǎng)生時(shí)間存在很大的難度。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，預(yù)制梁預(yù)應(yīng)力孔道灌漿施工中易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，導(dǎo)致一些質(zhì)量問(wèn)題的出現(xiàn)。我們?cè)谑┕み^(guò)程中，要對(duì)可能影響灌漿施工質(zhì)量的前工序及各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行一定的系統(tǒng)分析，加強(qiáng)事前控制，保證施工的順利進(jìn)行，提高孔道灌漿質(zhì)量，從而保證工程的整體質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：王玉斌，土建責(zé)任工程師，青島國(guó)際創(chuàng)新園二期項(xiàng)目部。