预应力孔道压浆料试验检测几点问题的分析

龚金机、郭志杰

（华设设计集团股份有限公司，海南 儋州 571700）

0 引言

随着我国桥梁工程的发展，公路工程中预应力桥梁比例不断提高，预应力孔道压浆料在后张法桥梁施工中已得到广泛应用，其经历了从现场配制压浆料到工厂化批量生产专用压浆料的过程，对压浆料的试验检测也越来越重视，但是目前关于预应力孔道压浆料的规范不统一，试验步骤穿插在不同的规范里面，给试验员造成一定的困惑，现就预应力压浆料试验的一些实践经验结合规范分析预应力孔道压浆料试验检测的几点问题。

1 压浆料参考的规范和检测指标

跟压浆料试验相关的规范主要有《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）、《公路工程预应力孔道灌浆料（剂）》（JT/T 946—2014）、《预应力孔道灌浆剂》（GB∕T 25182—2010）、《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》（TB/T 3192—2008）。

这几本规范都给出预应力孔道压（灌）浆料浆液试验项目和性能指标，但是里面指标又不完全一致，如表1 所示，试验员在规范选择上存在一定的争议和困惑。

表1 不同的规范对预应力孔道压（灌）浆料浆液性能指标要求

表1续表

《预应力孔道灌浆剂》（GB/T 25182—2010）是十一年前的规范，适用于灌（压）浆剂，《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》（TB/T 3192—2008）适用于铁道行业，《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）和《公路工程预应力孔道灌浆料（剂）》（JT/T 946—2014）比较适用于公路工程的压浆料试验。

2 压浆料制浆问题

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG 3420—2020）在T 0517-2020 中写了两种制浆方式，一种是低速搅拌，即采用行星式胶砂搅拌机，另一种是高速搅拌。

在《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）条文说明里明确指出水胶比小于0.28 以内的净浆搅拌采用高速搅拌。使用后张法预应力孔道压浆料要求的水胶比为0.26～0.28，故需要选用高速搅拌。即便选用高速搅拌，不同的规范写的搅拌方式和速度要求不一样，如表2 所示。

表2 不同的规范对压浆料浆液制取搅拌方式和速度要求

为了探讨不同制浆方式对流动度的影响，对某项目三个备选压浆料厂家的压浆料按不同的搅拌方式制浆进行比对试验，见表3。

表3 不同的浆液制取搅拌方式和速度下的初始流动度

可见按方法1 和方法2 制取的浆液初始流动度差别不大，方法3 浆液初始流动度比方法1 和方法2 较差，原因是80%的水与压浆料发生水化热反应，经高速搅拌后形成浆体，后加的20% 水比较难融入浆体中，而且总的高速搅拌只有1min，浆体比较黏稠，初始流动度不理想。方法1 虽然浆体初始流动度跟方法2差不多，但是刚开始只加1/2 的水，加入压浆料后，底部与水接触的压浆料成团，部分黏附在转盘上，搅拌困难，对仪器转轴损伤较大。推荐使用方法2 的搅拌顺序和速度，浆液均匀，流动度较优。

3 线速度与转速的转换

目前试验室大多采用水泥压浆高速搅拌机，部分试验室使用分散搅拌机，需配有调速控制器。

规范里搅拌速度写的是线速度，但是试验室使用的仪器设备控制器一般只显示转速，需要进行线速度与转速的转换。线速度和转速关系公式如式（1）：

式（1）中：n 为转速（单位r/min）；

V 为线速度（单位m/s）；

r 为转盘半径；2r 即为转盘直径(单位m)。

以SYJ-10 型水泥压浆高速搅拌机和试验室用智能分散机为例，用直尺量取搅拌叶片直径均为95mm。线速度2.5m/s～5.0m/s，按公式计算出转速就是500r/min～1000r/min，线速度15.0m/s～20.0m/s 按公式计算转速就是3000r/min～4000r/min。

4 流动度试验

4.1 试验温度

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）表7.9.3 写明流动度25℃，但是《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG 3420—2020）关于水泥净浆流动度试验的要求是室温20℃±2℃。由于做凝结时间、试块成型和抗折抗压试验都按照室温20℃±2℃，那么《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）表7.9.3 中应该把25℃去掉或者改成20℃±2℃以达到一致性和体现规范的严谨性。

4.2 30min 和60min 流 动 度

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG 3420—2020）中水泥浆体流动度的测定方法中并未给出30min 和60min 浆液流动度的测定方法，此处参照《公路工程预应力孔道灌浆料（剂）》（JT/T 946—2014）附录A，具体内容如下：

A.2.2 初始流动度测试完毕，将所有水泥浆转入搅拌器，静置30min（从加水搅拌时开始计算），然后以不低于15m/s 的转速搅拌2min，测试其30min 流动度。连续测定两次（精确至0.1s)，取其平均值（精确至1s）作为30min 流动度。

A.2.3 初始或30min 流动度测试完毕，将所有水泥浆转入搅拌锅，静置60min（从加水搅拌时开始计算），以不低于15m/s 的转速搅拌2min，测试其60min流动度。连续测定两次（精确至0.1s)，取其平均值（精确至1s）作为60min 流动度。

因此，《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）表7.9.3 中流动度测定的试验标准仅写《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG 3420—2020）不够完整，建议加上《公路工程预应力孔道灌浆料（剂）》（JT/T 946—2014）附录A 的A.2.2 和A.2.3 内容。

4.3 平行试验

《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTG 3420—2020）T0508—2005 水泥浆体流动度试验方法中的4.5 提到“同一种材料至少进行两次试验，且浆体不得重复使用”。但是《公路工程预应力孔道灌浆料（剂）》（JT/T 946—2014）中对初始流动度平行测定没有写明，30min 和60min 流动度测定分别是“连续测定两次”。在实际操作中发现，用同一锅料连续测定两次的时候，第二次的流动度值都比第一次流动度值大，建议拌制两锅料，分别进行试验。

5 试模的选择、试块成型与养护

由于压浆浆液流动度大，倒入40mm×40mm×160mm 的铁制试模的时候往往会出现漏浆的情况，有的试验员直接给试模外侧堵一层压浆料或者水泥干粉，这是不可取的，因为干的压浆料会吸取浆液的水分，影响浆液性能。有的试验员为了避免漏浆采用塑料试模，然而由于压浆料有微膨胀性能，塑料试模刚性不够，容易变形，试块也跟着变形，而且脱模的时候总会被卡住，用脱模气泵也很难把试块吹出来，部分试件在脱模过程中容易产生磕碰导致缺棱掉角。正确的做法是采用铁制试模，用干性黄油涂覆试模的外接缝防止漏浆。

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）表7.9.3 中抗折抗压试验要求采用《水泥胶砂强度检测 方 法（ISO 法）》（GB/T 17671—1999），这 是 针 对 已到龄期试件的试验方法。另外，试验员在成型试块时需要参照《公路工程预应力孔道灌浆料（剂）》（JT/T 946—2014）中的5.2.12：先将制备好的压浆浆液倒入40mm×40mm×160mm 试模，静置水泥浆初凝后，刮掉表面多余的水泥浆，24h 拆模后放入标准养护室于水中养护至试验龄期，再按照《水泥胶砂强度检测方法（ISO 法）》（GB/T 17671—1999）进行试验和计算。

在实践中发现静置水泥浆初凝后再刮掉表面多余的水泥浆会造成压浆料试件表面粗糙，边缘不平滑，如果稍微有点缝隙会降低抗折强度。在临近初凝，水泥浆还有一定的流动性时刮除表面浆液，以保持试块表面平整光滑比较好。

6 抗折抗压试验

在实践中会发现，无论是试验室成型的压浆试块还是现场压浆成型的压浆试块，其抗折抗压结果容易出现无效的情况，即使是同一批压浆液，同一个试验员，相同的制作工艺，相同的养护条件，相同的试验方式，其试块间的强度区别还是很大，容易造成结果无效。为此查阅相关文献资料，发现这是普遍存在的现象，有学者通过对水泥胶砂和预应力孔道压浆试块内部的范德华力和化学键进行比较，发现两者的破坏方式和机理不尽相同，强度区间不同，偏差的区间也不同，将评价水泥胶砂强度的方法用于评价预应力孔道压浆强度评定是不太合适的，应寻找另外一种标准来用于预应力孔道压浆液强度的评定。建议把结果判定异常值的剔除从平均值的±10%提高到±20%。

通过某在建项目备选的四个厂家的压浆料进行多批次跟踪试验发现，其中有一个厂家的抗折和抗压结果比较稳定，也会偶尔出现无效的情况，但是出现的概率比其他三个厂家少，其价格也比另外三家高。可见压浆料抗折抗压强度离散性大的情况也是可以改善的，关键是在厂家的掺和料调配技术。目前，有很多对预应力孔道压浆料的研究，比如以普通硅酸盐水泥为基础，把硫铝酸盐水泥掺入其中，研究不同复掺比例对孔道压浆料流动度、抗折强度和抗压强度的影响，初步确定孔道压浆料的基准配合比。通过得到的基准配合比，分别对粉煤灰、矿粉、精细沉珠进行试验，研究三种材料对孔道压浆料的性能影响。研究纳米硅灰、超强吸水树脂(SAP)、聚乙烯醇(PVA)、橡胶粉四种材料对抗折强度的影响，并确定四个因素的最佳配比。同时配合外加剂的使用得到符合规范要求的压浆料。

《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650—2020）表7.9.3 下面的条文说明对预应力孔道压浆浆液的性能指标提出较高的技术要求，通过几年的推广应用和工程实践，证明这些技术要求在实际工程中不仅能做到，而且对提供桥梁预应力混凝土结构的安全性、可靠性和耐久性，保证工程质量，均具有良好的促进作用。目前的预应力孔道压浆料抗折抗压强度离散性大的问题，相信在不久的将来也能得到改进。

7 结语

孔道压浆材料的性能是影响孔道压浆质量的主要因素，而孔道压浆的质量直接影响结构的安全性和耐久性。预应力孔道压浆料朝商品化和绿色化发展，需要用有效的试验检测手段进行筛选，相关的试验检测规范规程也应与时俱进，希望能发布适合商品压浆料试验检测方面的规范规程，以指导试验检测人员更好地开展压浆材料质量把关工作。