预应力混凝土桥梁孔道压浆材料的研制与应用

2010-06-15王兆林

城市道桥与防洪 2010年8期

黄冬，王兆林，诸岧，张鹏

（1.上海市城市建设设计研究院，上海200125.上海沪申高速公路建设发展有限公司，上海200000；3.上海隧道工程质量检测有限公司，上海201109）

0 引言

在后张法预应力工法施工中，如何使套管压浆密实、不分层、强度均匀，钢铰线不锈蚀,预应力损失小，是近年来桥梁等结构工程使用100 a以上必须考虑的问题。在欧洲，因采用铝粉作膨胀源、套管压浆不密实、强度下降等因素曾导致三座桥梁倒塌，两座是英国的Bickton Meadoms桥和Ynysy Gwas桥，另一座是比利时的Schelde桥。

近年来随着国民经济的不断发展，公路交通流量逐年增加，随之而来也引发了公路桥梁的损坏。国内的一些桥梁事故和旧桥加固改造等现象层出不穷，通过对损坏桥梁的检查，发现大部分也是由于因孔道压浆不饱满而导致预应力钢筋受腐蚀而造成桥梁的损坏。

预应力混凝土桥梁的主要承载能力大部分是由预应力钢筋所赋予的。当预应力钢筋的应力施加完成后必须进行孔道压浆以对其进行保护；但如果在压浆过程中未控制好质量，势必会造成压浆泌水和不密实的情况。当后张预应力钢筋处于非水平的倾斜部位、多跨度弯曲状态和垂直状态时，压浆材料的泌水和不密实会使其蒸发后的空间失去水泥的钝化保护，同时钢筋在高应力状态下锈蚀极易发展。这就造成钢筋锈蚀部位断面缺损，使预应力结构的安全寿命和使用可靠性受到威胁，从而导致事故的发生。

因此，提高后张法预应力套管压浆材料的质量，确保预应力桥梁的安全使用期，必须引起高度重视。

1 孔道压浆的质量控制

1.1 孔道压浆质量问题分析

对预应力管道进行压浆主要是起到保护预应力钢筋不被腐蚀，使预应力筋与混凝土结构协同工作，降低疲劳荷载对锚具损伤的作用。但在我国的公路桥梁建设中，预应力孔道压浆控制不严、压浆不密实的问题非常普遍，已被交通部列为公路桥梁建设中30项通病之一。通过分析其产生原因是综合性的：其主观人为因素是现场施工与实验室操作结果误差较大，孔道压浆材料的材料配制不规范；其客观原因是现行交通行业施工规范中压浆工艺容易造成压浆不密实和泌水。

1.2 孔道压浆质量控制

在了解了预应力箱梁孔道压浆质量问题发生的原因和主要因素后，以及在对以往施工经验及公路桥梁施工技术规范的研究和总结后，认为要解决孔道压浆质量病害，应加强对孔道压浆材料的质量和施工配比的控制及压浆工艺的控制。

1.2.1 压浆材料的质量控制

对于孔道压浆材料，最重要的是加强对配料成分的计量；再好的配合比如果没有按照设计进行掺配那也等于白搭。因此控制好配料用量的准确性是孔道压浆质量良好的基础。

目前，对于孔道压浆材料的配制主要有两种方法：一种是利用水泥和外加剂在通过现场配比试验后进行孔道压浆（以下简称为普通压浆材料）；另一种是由生产厂家通过研发生产一种新型压浆材料（以下简称为新型压浆材料），现场施工时直接按要求加入定量的水使用。新型压浆材料选择硅粉、减水剂PC（聚羧酸）、膨胀剂、聚合物可分散性乳胶粉等作为外加剂。通过合理的实验路线，选择最优配合比制成单一的新型压浆材料，使其具有现场生产简单、流动度可控的特性。

1.2.2 压浆工艺的质量控制

在压浆材料优选后，随即需要进行的就是压浆工艺的选择。根据《公路桥梁施工技术规范》(JTJ 041-2000)中对孔道压浆的要求和现场施工现实情况对比，认为用现有规范中的压浆方法已经不能保证孔道压浆的质量。

针对目前孔道在灌注前存在的积水清理不彻底、排气口起不到相应排气作用的问题，提出采用真空压浆方法进行孔道压浆的新工艺。即在压浆前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内能维持0.06～0.1 MPa的真空度，然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道并产生一定的压力。由于孔道内只有极少量空气，浆体中很难形成气泡，同时由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差，浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器，使稠浆流出后，孔道中浆体的稠度能保持一致，大大提高孔道内浆体的饱满度和密实度[1]。