預應力孔道壓漿料試驗檢測幾點問題的分析

龔金機、郭志杰

（華設設計集團股份有限公司，海南 儋州 571700）

0 引言

隨著我國橋梁工程的發(fā)展，公路工程中預應力橋梁比例不斷提高，預應力孔道壓漿料在后張法橋梁施工中已得到廣泛應用，其經(jīng)歷了從現(xiàn)場配制壓漿料到工廠化批量生產(chǎn)專用壓漿料的過程，對壓漿料的試驗檢測也越來越重視，但是目前關于預應力孔道壓漿料的規(guī)范不統(tǒng)一，試驗步驟穿插在不同的規(guī)范里面，給試驗員造成一定的困惑，現(xiàn)就預應力壓漿料試驗的一些實踐經(jīng)驗結(jié)合規(guī)范分析預應力孔道壓漿料試驗檢測的幾點問題。

1 壓漿料參考的規(guī)范和檢測指標

跟壓漿料試驗相關的規(guī)范主要有《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）、《公路工程預應力孔道灌漿料（劑）》（JT/T946—2014）、《預應力孔道灌漿劑》（GB∕T25182—2010）、《鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》（TB/T3192—2008）。

這幾本規(guī)范都給出預應力孔道壓（灌）漿料漿液試驗項目和性能指標，但是里面指標又不完全一致，如表1所示，試驗員在規(guī)范選擇上存在一定的爭議和困惑。

表1 不同的規(guī)范對預應力孔道壓（灌）漿料漿液性能指標要求

《預應力孔道灌漿劑》（GB/T25182—2010）是十一年前的規(guī)范，適用于灌（壓）漿劑，《鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》（TB/T3192—2008）適用于鐵道行業(yè)，《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）和《公路工程預應力孔道灌漿料（劑）》（JT/T 946—2014）比較適用于公路工程的壓漿料試驗。

2 壓漿料制漿問題

《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）在T0517-2020中寫了兩種制漿方式，一種是低速攪拌，即采用行星式膠砂攪拌機，另一種是高速攪拌。

在《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）條文說明里明確指出水膠比小于0.28以內(nèi)的凈漿攪拌采用高速攪拌。使用后張法預應力孔道壓漿料要求的水膠比為0.26～0.28，故需要選用高速攪拌。即便選用高速攪拌，不同的規(guī)范寫的攪拌方式和速度要求不一樣，如表2所示。

表2 不同的規(guī)范對壓漿料漿液制取攪拌方式和速度要求

為了探討不同制漿方式對流動度的影響，對某項目三個備選壓漿料廠家的壓漿料按不同的攪拌方式制漿進行比對試驗，見表3。

表3 不同的漿液制取攪拌方式和速度下的初始流動度

可見按方法1和方法2制取的漿液初始流動度差別不大，方法3漿液初始流動度比方法1和方法2較差，原因是80%的水與壓漿料發(fā)生水化熱反應，經(jīng)高速攪拌后形成漿體，后加的20%水比較難融入漿體中，而且總的高速攪拌只有1min，漿體比較黏稠，初始流動度不理想。方法1雖然漿體初始流動度跟方法2差不多，但是剛開始只加1/2的水，加入壓漿料后，底部與水接觸的壓漿料成團，部分黏附在轉(zhuǎn)盤上，攪拌困難，對儀器轉(zhuǎn)軸損傷較大。推薦使用方法2的攪拌順序和速度，漿液均勻，流動度較優(yōu)。

3 線速度與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換

目前試驗室大多采用水泥壓漿高速攪拌機，部分試驗室使用分散攪拌機，需配有調(diào)速控制器。

規(guī)范里攪拌速度寫的是線速度，但是試驗室使用的儀器設備控制器一般只顯示轉(zhuǎn)速，需要進行線速度與轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)換。線速度和轉(zhuǎn)速關系公式如式（1）：

式（1）中：n為轉(zhuǎn)速（單位r/min）；

V為線速度（單位m/s）；

r為轉(zhuǎn)盤半徑；2r即為轉(zhuǎn)盤直徑(單位m)。以SYJ-10型水泥壓漿高速攪拌機和試驗室用智能分散機為例，用直尺量取攪拌葉片直徑均為95mm。線速度2.5m/s～5.0m/s，按公式計算出轉(zhuǎn)速就是500r/min～1000r/min，線速度15.0m/s～20.0m/s按公式計算轉(zhuǎn)速就是3000r/min～4000r/min。

4 流動度試驗

4.1 試驗溫度

《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）表7.9.3寫明流動度25℃，但是《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG3420—2020）關于水泥凈漿流動度試驗的要求是室溫20℃±2℃。由于做凝結(jié)時間、試塊成型和抗折抗壓試驗都按照室溫20℃±2℃，那么《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）表7.9.3中應該把25℃去掉或者改成20℃±2℃以達到一致性和體現(xiàn)規(guī)范的嚴謹性。

4.2 30min和60min流動度

《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）中水泥漿體流動度的測定方法中并未給出30min和60min漿液流動度的測定方法，此處參照《公路工程預應力孔道灌漿料（劑）》（JT/T946—2014）附錄A，具體內(nèi)容如下：

A.2.2 初始流動度測試完畢，將所有水泥漿轉(zhuǎn)入攪拌器，靜置30min（從加水攪拌時開始計算），然后以不低于15m/s的轉(zhuǎn)速攪拌2min，測試其30min流動度。連續(xù)測定兩次（精確至0.1s)，取其平均值（精確至1s）作為30min流動度。

A.2.3 初始或30min流動度測試完畢，將所有水泥漿轉(zhuǎn)入攪拌鍋，靜置60min（從加水攪拌時開始計算），以不低于15m/s的轉(zhuǎn)速攪拌2min，測試其60min流動度。連續(xù)測定兩次（精確至0.1s)，取其平均值（精確至1s）作為60min流動度。

因此，《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）表7.9.3中流動度測定的試驗標準僅寫《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG3420—2020）不夠完整，建議加上《公路工程預應力孔道灌漿料（劑）》（JT/T946—2014）附錄A的A.2.2和A.2.3內(nèi)容。

4.3 平行試驗

《公路工程水泥及水泥混凝土試驗規(guī)程》（JTG 3420—2020）T0508—2005水泥漿體流動度試驗方法中的4.5提到“同一種材料至少進行兩次試驗，且漿體不得重復使用”。但是《公路工程預應力孔道灌漿料（劑）》（JT/T946—2014）中對初始流動度平行測定沒有寫明，30min和60min流動度測定分別是“連續(xù)測定兩次”。在實際操作中發(fā)現(xiàn)，用同一鍋料連續(xù)測定兩次的時候，第二次的流動度值都比第一次流動度值大，建議拌制兩鍋料，分別進行試驗。

5 試模的選擇、試塊成型與養(yǎng)護

由于壓漿漿液流動度大，倒入40mm×40mm×160mm的鐵制試模的時候往往會出現(xiàn)漏漿的情況，有的試驗員直接給試模外側(cè)堵一層壓漿料或者水泥干粉，這是不可取的，因為干的壓漿料會吸取漿液的水分，影響漿液性能。有的試驗員為了避免漏漿采用塑料試模，然而由于壓漿料有微膨脹性能，塑料試模剛性不夠，容易變形，試塊也跟著變形，而且脫模的時候總會被卡住，用脫模氣泵也很難把試塊吹出來，部分試件在脫模過程中容易產(chǎn)生磕碰導致缺棱掉角。正確的做法是采用鐵制試模，用干性黃油涂覆試模的外接縫防止漏漿。

《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）表7.9.3中抗折抗壓試驗要求采用《水泥膠砂強度檢測方法（ISO法）》（GB/T17671—1999），這是針對已到齡期試件的試驗方法。另外，試驗員在成型試塊時需要參照《公路工程預應力孔道灌漿料（劑）》（JT/T 946—2014）中的5.2.12：先將制備好的壓漿漿液倒入40mm×40mm×160mm試模，靜置水泥漿初凝后，刮掉表面多余的水泥漿，24h拆模后放入標準養(yǎng)護室于水中養(yǎng)護至試驗齡期，再按照《水泥膠砂強度檢測方法（ISO法）》（GB/T17671—1999）進行試驗和計算。

在實踐中發(fā)現(xiàn)靜置水泥漿初凝后再刮掉表面多余的水泥漿會造成壓漿料試件表面粗糙，邊緣不平滑，如果稍微有點縫隙會降低抗折強度。在臨近初凝，水泥漿還有一定的流動性時刮除表面漿液，以保持試塊表面平整光滑比較好。

6 抗折抗壓試驗

在實踐中會發(fā)現(xiàn)，無論是試驗室成型的壓漿試塊還是現(xiàn)場壓漿成型的壓漿試塊，其抗折抗壓結(jié)果容易出現(xiàn)無效的情況，即使是同一批壓漿液，同一個試驗員，相同的制作工藝，相同的養(yǎng)護條件，相同的試驗方式，其試塊間的強度區(qū)別還是很大，容易造成結(jié)果無效。為此查閱相關文獻資料，發(fā)現(xiàn)這是普遍存在的現(xiàn)象，有學者通過對水泥膠砂和預應力孔道壓漿試塊內(nèi)部的范德華力和化學鍵進行比較，發(fā)現(xiàn)兩者的破壞方式和機理不盡相同，強度區(qū)間不同，偏差的區(qū)間也不同，將評價水泥膠砂強度的方法用于評價預應力孔道壓漿強度評定是不太合適的，應尋找另外一種標準來用于預應力孔道壓漿液強度的評定[1]。建議把結(jié)果判定異常值的剔除從平均值的±10%提高到±20%。

通過某在建項目備選的四個廠家的壓漿料進行多批次跟蹤試驗發(fā)現(xiàn)，其中有一個廠家的抗折和抗壓結(jié)果比較穩(wěn)定，也會偶爾出現(xiàn)無效的情況，但是出現(xiàn)的概率比其他三個廠家少，其價格也比另外三家高?？梢妷簼{料抗折抗壓強度離散性大的情況也是可以改善的，關鍵是在廠家的摻和料調(diào)配技術。目前，有很多對預應力孔道壓漿料的研究，比如以普通硅酸鹽水泥為基礎，把硫鋁酸鹽水泥摻入其中，研究不同復摻比例對孔道壓漿料流動度、抗折強度和抗壓強度的影響，初步確定孔道壓漿料的基準配合比。通過得到的基準配合比，分別對粉煤灰、礦粉、精細沉珠進行試驗，研究三種材料對孔道壓漿料的性能影響。研究納米硅灰、超強吸水樹脂(SAP)、聚乙烯醇(PVA)、橡膠粉四種材料對抗折強度的影響，并確定四個因素的最佳配比。同時配合外加劑的使用得到符合規(guī)范要求的壓漿料[2]。

《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T3650—2020）表7.9.3下面的條文說明對預應力孔道壓漿漿液的性能指標提出較高的技術要求，通過幾年的推廣應用和工程實踐，證明這些技術要求在實際工程中不僅能做到，而且對提供橋梁預應力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和耐久性，保證工程質(zhì)量，均具有良好的促進作用。目前的預應力孔道壓漿料抗折抗壓強度離散性大的問題，相信在不久的將來也能得到改進。

7 結(jié)語

孔道壓漿材料的性能是影響孔道壓漿質(zhì)量的主要因素，而孔道壓漿的質(zhì)量直接影響結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。預應力孔道壓漿料朝商品化和綠色化發(fā)展，需要用有效的試驗檢測手段進行篩選，相關的試驗檢測規(guī)范規(guī)程也應與時俱進，希望能發(fā)布適合商品壓漿料試驗檢測方面的規(guī)范規(guī)程，以指導試驗檢測人員更好地開展壓漿材料質(zhì)量把關工作。