预应力孔道灌浆配合比设计试验研究

郝君亮　高建新　高铭鑫　郭皓琪　吴　建

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨　150000)



预应力孔道灌浆配合比设计试验研究

郝君亮高建新高铭鑫郭皓琪吴建

(东北林业大学土木工程学院，黑龙江 哈尔滨150000)

为了研究不同配合比对预应力孔道灌浆材料的影响，向水泥中加入不同掺量的高效减水剂、膨胀剂以及外掺剂，并测得在不同养护时间下的抗折强度、抗压强度以及静止初始，30 min,60 min的流动度，得到了最佳减水剂的掺量和不同种类掺合料对灌浆材料流动度、抗折强度和抗压强度的影响规律。

预应力孔道，灌浆，流动度，抗压强度，抗折强度

0　引言

目前，预应力混凝土结构在桥梁施工技术中得到了大量应用，灌浆材料在预应力桥梁结构施工中拥有举足轻重的地位。灌浆材料是以高强度材料作为骨料，以水泥作为结合剂，辅以高流态、微膨胀、防离析等物质配制而成。它在施工现场加入一定量的水，搅拌均匀后即可使用。灌浆材料的重要作用包括以下三点：1)保护预应力筋免遭锈蚀，保证预应力混凝土结构或构件的安全寿命；2)使预应力筋与混凝土良好结合，保证预应力的有效传递，使预应力筋与混凝土共同工作；3)消除预应力混凝土结构或构件在反复荷载作用下，由于应力变化对锚具造成的疲劳破坏，提高结构的可靠度和耐久性。所以，灌浆材料是确保预应力结构工程质量，延长预应力桥梁结构安全使用年限的关键因素。所使用的灌浆料应具有以下特征：较好的流动度；泌水率低、不离析、无沉降；适宜的凝结时间；具有一定保塑性能；凝固前应具备塑性膨胀、硬化中后期微膨胀作用；具有一定抗折抗压强度。

灌浆料普遍存在新拌浆体流动性不好，可泵送能力差，后期强度不足，性能指标不能达到国标要求的技术指标问题。灌浆料的质量问题直接影响桥梁等结构的耐久性及安全使用。在桥梁安全事故中，有部分桥梁就是因灌浆料质量问题而造成预应力筋锈蚀、应力损失、梁体裂缝等严重质量问题，造成重大财产损失。近年来随着预应力后张梁的广泛采用，灌浆料的质量日益受到重视。而良好的灌浆料必须具有较好的流动性、浆液稳定性、膨胀性及具有一定阻锈能力，这样才能发挥出灌浆料的优良作用。因此针对灌浆材料的流动性问题，制定合理的研究方案，进行有效的试验研究。

1　国标要求摘要

依据JTG/T F50—2011公路桥涵施工技术规范(见表1)。

2　材料介绍及试验方法

依据表1进行设计试验，选取合适材料，以满足国家标准对于灌浆料性能指标的要求。试验选用虎鼎牌P.O42.5水泥，减水剂为聚羧酸系高效减水剂，以及钙矾石(UEA)膨胀剂，外掺料选用一级粉煤灰与矿粉S95进行对比试验。

针对试验目的，采用控制变量的方法进行试验。用水泥浆流动度测定仪测定浆体的流动度(以1 725 mL为标准)。经过标准养护，分别测定3 d,7 d,28 d的抗折抗压强度，分析数据得出结论。

3　结果及其分析

3.1减水剂、膨胀剂最佳掺量测定

表1　规范指标要求表

依据已有资料数据，拟定减水剂与膨胀剂的用量占水泥用量的10%，从各占5%的用量开始进行试验。试验结果表明，减水剂的用量有一个最佳适用值，当减水剂的用量过多，会影响水泥与减水剂的充分接触，反应不完全，大大降低了减水剂很好的发挥作用。经过改进试验，将减水剂的用量调节到占水泥用量的2.5%，这个时候测得的初始流动度达到最佳的状态，因此初步认定减水剂占水泥用量的2.5%最为合适。

3.2外掺剂选用测定

外掺剂拟采用矿粉与粉煤灰。依据现有资料，矿粉与粉煤灰都有改善流动性的功能，但掺加外掺剂后要保证灌浆材料初始流动度符合规范要求，所以进行控制变量试验进行比对。首先配制灌浆料，一种采用水泥用量10%的粉煤灰，一种采用水泥用量10%的矿粉。按标准拌和方式拌和后，粉煤灰(配比E)初始流动度为31 s，不符合规定；另一种掺拌矿粉(配比B)初始流动度仅有14 s，这就说明矿粉更适合改善灌浆料的流动性。

3.3矿粉最佳用量测定

在确定了减水剂、膨胀剂用量后，进行对矿粉的最佳用量测定。各数据如表2，表3所示。

图1试验结果表明：矿粉与粉煤灰(配比E)相比，对于各时间长度的流动性都有很大的改善作用，说明矿粉促进了各组分之间的反应与融合，更好的促进了减水剂与水泥的反应，使减水剂充分发挥作用。观察配比D，配比D矿粉用量达到了15%，这个时候，折线有一个明显的向上趋势(流动性变差)，说明矿粉用量与减水剂用量都有一个最佳掺入量，如果掺入量不足或者超过这个最佳值，都会使流动性降低，不利于施工。观察配比B与配比C，矿粉掺量对于这两个配比几乎没有太大影响，这也就说明了，矿粉最佳用量在10%左右，甚至低于10%。由图1纵向观察，随着时间的增长，流动性在降低，说明灌浆料在渐渐凝固，不论矿粉，还是粉煤灰，或是其他外加剂，都没有使灌浆料产生很好的缓凝现象。

表2　掺量配比及流动度测定表

表3　试验结果　MPa

图2试验结果表明：各个配比的抗压强度随着时间的增长都有不同程度的提高。针对相同龄期不同配比来讲，随着矿粉掺量的增加，强度有一定的下降，这就很有力的说明，矿粉对于抗压强度的影响有向下趋势，虽然提高了流动性，但是抗压强度并没有提高，然而完全满足了规范所要求的抗压强度。纵向观察，在3 d～7 d的时候，抗压强度都有很大的提升，但是从7 d到28 d强度的提升就比较缓慢。

图3试验结果表明：矿粉的掺入对于抗折强度有很大的影响，从配比A到配比B来讲，抗折强度大幅降低；7 d的抗折强度达到了最高，而28 d的抗折强度反而下降，甚至配比B和配比C的抗折强度不能满足规范的要求。由配比B～配比D可以看出，在一定范围内随着矿粉掺量的增加，抗折有明显的上升。这就说明，矿粉有无对于灌浆料抗折强度有较大的影响，而矿粉的不同掺量对灌浆料也具有较大影响。

4　结语

针对以上的试验结果与分析，得出以下结论：1)采用聚羧酸减水剂，最佳的掺入量占水泥总量2.5%，此掺量会使减水剂与水泥反应达到最佳的状态。2)矿粉对于灌浆料的抗压强度影响较小，对于抗折强度影响较大。3)矿粉对于灌浆料的抗折强度具有很大的影响。4)矿粉对于灌浆料的抗折强度的影响要分别考虑。考虑分为有矿粉和无矿粉，与不掺入矿粉相比，掺入矿粉会使抗折强度下降很大；但当掺入矿粉时，掺入量的增加对于抗折强度有正作用。

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Experimental study on the mix proportion design of prestressed channel grouting

Hao JunliangGao JianxinGao MingxinGuo HaoqiWu Jian

(CivilEngineeringCollege,NortheastForestryUniversity,Harbin150000,China)

In order to research different mixture ratio of prestressed duct grouting materials, to cement added with different dosage of water reducer, expansive agent and additive, and measured in curing time, the compressive strength and flexural strength, and static, 30 min, 60 min flow degree. Get the best reduction agent content and doped with different amount of powder of grouting material fluidity, compressive strength and flexural strength were investigated.

prestressed channel, grouting, degree of flow, compressive strength, bending strength

1009-6825(2016)23-0119-02

2016-06-06

郝君亮(1994- ),男，在读本科生

TU528.062

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