后张预应力结构管道压浆密实度的控制
收稿日期:2003210226
作者简介:张莲枝(19662 ) , 女,1997 年毕业于同济大学公路工程管理专业, 工程师, 平阳路桥有限公司, 山西临汾 041000
张莲枝
摘 要:介绍了后张预应力结构孔道压浆的重要作用, 结合孔道压浆不密实的症状表现, 从设计和施工方面, 分析了造成
孔道不密实的原因, 提出了相应的防治措施。 关键词:后张预应力, 孔道压浆, 密实 中图分类号: TU312 文献标识码:A
后张预应力, 顾名思义即先预制构件, 待构件达到设计强度后, 对力筋进行张拉, 借助锚具的作用, 将力筋锚固在构件上, 利用力筋的强性收缩产生应力, 经锚具传递给构件, 使构件内部建立起永久内力———压实力。后张预应力孔道压浆密实与否, 直接关系到预应力构件永存内力的稳定性及耐久性。据有关资料介绍, 美国从地震垮塌的后张预应力桥梁构件上截取若干断面解剖测试, 发现后张预应力结构因孔道压浆不密实而造成预应力筋锈
蚀、断面锐减、断丝及内力损失严重等致命的质量问题, 为此, 曾一度禁止后张预应力结构的应用。由此看来, 后张预应力孔道压浆的密实度, 是后张预应力构件质量控制的主要环节。 1 后张预应力孔道压浆的主要作用 1. 1 排除孔道内的水分和气体。孔道压浆可利用浆体比重大的特点, 将孔道内的水分、气体挤出孔道外, 使水泥浆充实孔道空间位置。 1. 2 保护力筋的不锈蚀。通过压浆方法将孔道内压满水泥浆, 凝固后可保护力筋不锈蚀。 1. 3 充实梁体的密实度。后张预应力构件中的预留孔道, 穿入力筋张拉锚固后, 仍有1/ 2~1/
3 的空隙, 压浆后, 这些空间被水泥浆严密充实,
凝固后与构件形成一个密实的整体, 有利于整体 共同受力。
1. 4 减轻锚具负担。孔道压浆后, 浆体对预应力筋将产生巨大的握裹力(浆体强度一般设计等强于构件本身且不低于C40) 。这样就近似于先张法, 减轻了锚具的负担, 即便是锚具超过疲劳 极限而失去锚固作用, 也有水泥浆产生的握裹力作为第二道防线, 无需担心力筋脱锚而造成不堪设想的恶果。
2 孔道压浆不密实的表现症状
2. 1 压浆初凝后, 从进浆孔或排气孔用探测棒可探测到是否饱满, 有无空洞。2. 2 计算的浆体压进孔道总量小于孔道总孔隙量。 2. 3 多波曲线孔道, 特别是竖向多波曲线孔道波峰顶排气孔未冒浆。
2. 4 压浆增压时, 不能保证恒定的压力。
2. 5 梁体因蜂窝、狗洞、裂缝等内部隐蔽缺
陷而漏浆。
2. 6 封锚不严而漏浆。 2. 7 上下或左右孔道串孔等。
以上这些原因可造成压浆不饱满、不密实的质量隐患, 而且有些当时不易被发觉, 一旦造成压浆不密实、不饱满, 又未及时发现并妥善处理, 就犹如埋下一颗定时炸弹, 将直接影响结构物的使用寿命。
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造成孔道压浆不密实的原因分析
3. 1 穿入力筋后设计孔道空隙狭窄, 水泥浆不
易压入。
3. 2 设计孔道曲线长、曲率小、曲折点多。 3. 3 设计规定的成孔材质不佳, 孔道内摩阻系
数大。
3. 4 施工中成孔质量不好, 孔道直径粗细不匀
或有偏孔、颈缩
孔现象, 力筋勉强可以穿入, 但水泥浆无法通过。
3. 5 成孔材质选用不当, 特别是抽拔棒成孔时
操作不当, 孔壁粗糙、坍落、掉皮、波浪、皱折等。
3. 6 孔道串孔, 内漏、封锚不严, 不能保压持
荷。
3. 7 排气孔设置不当, 特别是连续梁, 多波段;
竖曲线超长孔道若波峰处的排气孔不通, 在某些曲段易形成空气滞留穴阻止进浆而造成空洞。
3. 8 力筋编束、捆扎时, 扎丝过密、松弛, 穿
束时绑扎丝在孔道不畅处受阻, 堆积挤压, 形成网状塞栓, 压浆时此处过水过气而不过浆。
3. 9 制浆不规范, 稀稠失控或过滤不好, 有硬
块杂物造成孔道堵塞。
3. 10 水灰比不当; 水灰比过大, 不但强度降低,
而且泌水率增大, 水占空间, 水被吸收或蒸发后, 即形成孔洞。
3. 11 外加剂用量不当, 如膨胀剂, 若用量过小
膨胀效果不明显, 膨胀系数小于水泥收缩系数, 空缺无物补实就会造成压浆不饱满。
3. 12 压浆机性能不好, 压力不够或无法保压
持荷, 致使孔道内水泥浆不能长距离输送, 也无法借助压力使水泥浆充实到孔道各处不易畅通的细微空间位置, 从而造成孔道压浆不饱满、不密实。
3. 13压浆过程中吸浆管没有完全浸没于水泥浆液面以下,致使吸入空气使压浆不密实、
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治理孔道压浆不密实的措施
4. 1 优选配合比:水泥浆配合比是压浆质量的
关键。优良的配合比设计是控制孔道压浆质量的前提, 优化组合的水泥浆配合比, 既能保证足够的强度, 而且能有效地控制泌水率及有效膨胀 系数。
4. 2 慎用膨胀剂:水泥浆中的膨胀剂, 是在水
泥浆凝固过程中, 膨胀剂和水泥发生反应, 产生气体, 使水泥体积产生膨胀。一般选用发气铝粉作为膨胀剂。
1) 球磨法生产的发气剂铝粉的粒度应符合GB 2084280 国家标准的规定。2) 铝粉的细度:铝粉
的细度不影响其发气量, 但影响其发气速度, 颗粒越细, 发气开始越早, 发气速度越快, 发气结束越早, 过细或过粗, 都将使铝粉发气与料浆稠化不相适应。
铝粉颗粒细度绝大部分在65μm ~75μm 之间, 其盖水面积
为3 440 cm2/ g 左右。
3) 干铝粉的脱脂处理:为了维系其纯度和保存需要,
铝粉表
面被一层硬脂酸保护膜包裹, 使用前必须进行脱脂处理, 其方法 有两种。
a. 烘烤脱脂法:将铝粉置于烘箱中, 逐步加热至200 ℃, 使铝
粉表面一层硬脂酸挥发掉。在烘烤过程中, 极易着火燃烧甚至爆 炸, 目前已很少采用。
b. 化学脱脂法:利用某些有机溶剂, 如丙酮、二甲苯;
表面活
性物质, 如平平加(高级脂肪醇环氧乙烷, 一种非离子型缩合物) 、
拉开粉(二丁萘磺酸钠) ;皂素植物; 合成洗涤剂; 普通肥皂, 使铝
粉与硬脂酸分离。由于这种方法既简单, 又安全可靠, 目前为我
国各企业代用, 尤以拉开粉、平平加用得最多。
4. 3 适当提高压浆稳压持荷压力:压浆过程中,
压力一般应保
持在0. 4 MPa~0. 6 MPa 之间, 稳压持荷时间不少于5 min ,稳压
压力保持在0. 6 MPa~0. 8 MPa 之间。
4. 4 采用后期加压补浆法补充密实。对于竖曲
线锚固点处在
上部的孔道, 因泌水无法排出而占据孔道空间, 水干后此处形成
空洞(此缺陷在封锚前可从进浆孔用探条探测到) ,可用高压黄油
枪或按照补充密实原则自制手动压力补浆泵进行后期补浆, 效果 较好。
5 结语
近几年来, 人们逐步认识到后张孔道压浆的重要性。加强了
对后张预应力孔道压浆技术质量管理的力度, 从配合比设计、外
加剂选用、机械设备、施工工艺、现场操作等方面改进, 取得了一
定效果。从1999 年至今, 历次质量检查中, 后张预应力孔道压浆
密实饱满, 合格率达100 % ,彻底根除了后张预应力孔道压浆不
密实的问题, 取得了明显效果。