后张法预应力孔道的压浆技术探讨
2017-05-15
后张法预应力在现代桥梁中应用广泛，特别是在现代标准跨径的简支桥梁中发挥着重要的作用。后张法预应力施工，是指先浇筑水泥混凝土，待其达到设计强度的75%以上后再张拉预应力钢束以形成预应力混凝土构件的施工方法。后张法预应力也可分为有粘结式和无粘结式，有粘结式是指混凝土构件中通过压浆技术将预应力钢束与混凝土构件直接粘结在一起，预应力钢束是被浆体牢固包裹着的。无粘结式是指混凝土构件中通过薄锡纸等隔绝材料将预应力钢束与混凝土分隔开来，预应力钢束是被隔绝材料牢固包裹着的。本文仅对后张法中有粘结式的压浆工艺进行论述。
一、压浆技术的重要性
后张法预应力孔道的压浆，是后张法有粘结预应力工艺中的重要步骤，同时也是预应力钢束与预制混凝土之间粘结质量的有力保障。后张法预应力孔道压浆的目的是使预应力钢束与混凝土构件紧密粘结而形成整体，并防护预应力钢束使其免受锈蚀。主要作用是防止预应力筋锈蚀、使预应力筋与构件混凝土有效粘结、控制超载时裂缝的间距与宽度、减轻构件两端锚的负荷状况等。这些作用也是后张法预应力孔道的压浆技术之所以重要的原因。
二、压浆不善带来的病害
后张法预应力孔道压浆的目的是使预应力钢束与混凝土构件紧密粘结而形成整体，并防护预应力钢束使其免受锈蚀。预应力孔道压浆技术在施工过程中如果控制不善，将会由此产生一些质量隐患，甚至产生相应的病害。
主要的质量隐患或相应病害包括有：第一点是降低了预制构件与预应力钢束之间的粘结程度，两者没有紧密粘结而形成一个整体；第二点是可能会导致孔道内的泥浆凝结体开裂、破碎、脱落等，使粘结程度降低为零，并对预应力钢束的自身质量形成损伤；第三点是可能导致雨水、油污等进入预应力孔道中，对预应力钢束进行锈蚀。
三、压浆工艺的一般流程
后张法预应力孔道压浆技术的工艺流程，一般情况下如下图所示：
图1 后张法预应力孔道压浆工艺流程示意图
四、压浆技术的工艺要点
（一）压浆前的施工准备
保证预留孔道位置的精确，浇筑混凝土前应保证端模板与侧模板和底模紧密贴合，并与孔道轴线垂直。根据设计要求在规定的位置上留设灌浆孔，在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水管。灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。压浆前，必须切除锚具外侧多余的钢绞线，用水泥砂浆或细石混凝土封锚，检查压浆孔是否已做好防漏浆措施，压浆管是否够长等，最后用压力水冲洗和湿润孔道，确保孔道内无油污或其他杂物。
在拌制水泥浆时，其强度应符合设计规范，一般应不低于30Mpa；水灰比宜为0.40～0.45，掺入适量减水剂时，水灰比可减小到0.35；如掺入占水泥重0.25%的木质素硫酸钙、0.25%的FDN，水灰比降到0.36～0.40，对保证浆液质量有明显效果。水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆吸回；另外，水泥浆稠度宜控制在14～18s之间。
水泥浆中可掺入适量的膨胀剂，但其自由膨胀率应小于10%。当采用铝粉做膨胀剂时，掺入量约为水泥用量的0.01%；当采用专用膨胀剂时，应根据试验而定。对于截面较大的孔道，水泥浆中可掺入适量的细砂。总之，尽量采用专用的外加剂，以及其他符合规范要求的各类材料（水泥、水）和压浆机具，以确保水泥浆有足够的粘结力，且具有较大的流动性，较小的干缩性和泌水性。
（二）压浆中的施工要点
预应力筋张拉完后应尽早进行孔道压浆，以减少预应力损失，一般不得超过14d。压浆时，对于曲线孔道和竖向孔道应从最低点的压浆孔压入，由最高点的排气孔排气和泌水。压浆顺序宜先压注下层孔道。对于曲线预应力孔道，设置泌水管是必要的。
压浆宜使用活塞式压浆泵，压浆的最大压力宜为0.5～0.7Mpa；当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0Mpa。梁体竖向预应力筋孔道的压浆最大压力可控制在0.3～0.4Mpa。压浆要求饱满密实，压浆过程应缓慢、均匀地进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔依次一一放开和关闭，使孔道内排气通畅。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5Mpa的一个稳压期，该稳压期不宜少于2min。
孔道压浆后，再用人工从泌水管内徐徐补入水泥浆，并用细钢丝插捣，直到补满为止。人工补浆用的水泥浆流动性应比压浆用的水泥浆略大一些，以利于水泥浆的灌入。压浆后将所有锚头用混凝土封闭，完成预制工作，并注意养护工作。
压浆过程中及压浆后48h内，结构混凝土的温度不得低于5℃，否则应采取保暖措施。当气温高于35℃时，压浆宜在夜间进行。
值得注意的是，采用连接器连接的多跨连续预应力筋的孔道灌浆，应张拉完一跨就压浆一跨，不得在各跨全部张拉完毕后一次压浆。对掺入外加剂泌水率较小的水泥浆，当试验证明能使孔道内饱满时，可采用一次压浆的方法；不掺入外加剂的水泥浆，可采用二次压浆法，两次压浆的间隔时间宜为30～45min。
（三）压浆后的质量检查
压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如有不实，应及时处理和纠正。务必认真填写施工记录及其他相关资料。
使用地质雷达和声波反射法对预应力孔道进行综合检测，可以准确检测预应力孔道位置以及孔道内压浆的密实度。
为保证水泥浆的强度能符合设计或施工规范的规定， 压浆时每一个工作班都应留取不少于3组的70.7mm×70.7mm×70.7mm的立方体试件，标准养护28d，检查其抗压强度，作为评定水泥浆质量的依据。
（四）压浆的安全文明施工要点
设立专职安全员并建立旁站制度，及时发现及消除施工中存在的安全隐患。对施工人员定期进行安全教育和安全知识的考核，各类机械设备操作人员必须持证上岗，无证人员或非本机人员不得上机操作。张拉时，严禁非工作人员进场，操作人员不得站在张拉千斤顶后，以防飞锚伤人。高压油管接头要紧密，要随时检查，防止高压油喷出伤人。压浆人员操作时要戴防护眼镜、口罩和安全帽。
加强环境管理，全面推行污染排放控制原则，将污染降低到最低限度。工程完工后，及时进行现场彻底清理。
结束语：
近些年来，后张法预应力孔道的压浆技术得到了长足的发展与应用，例如真空辅助压浆工艺等的新工艺、新方法、新科技不断涌现与完善，将使压浆技术得到更好地发展与应用。本文针对后张法预应力孔道压浆技术的一些探讨，希望能够为今后后张法预应力孔道的压浆施工有所帮助。
【参考文献】
[1] JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范[S]，人民交通出版社.2011.
[2] JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准[S]，人民交通出版社.2004.
[3] JTG E30-2005，公路工程水泥及水泥混凝土试验规程[S]，人民交通出版社.2005.
[4] 刘吉士，张俊义，陈亚军，桥梁施工百问[M]，人民交通出版社.2003.
