后張法預應力工程孔道灌漿及其孔隙防治

福州統建拆遷工程處 許宏政

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后張法預應力工程孔道灌漿及其孔隙防治

福州統建拆遷工程處 許宏政

后張法預應力灌漿充實孔道的作用是保護預應力鋼筋，提高整體結構的承載力。因材料、施工原因及灌漿材料泌水蒸發后，在漿體凝固時將產生一些孔隙，減少這些孔隙是提高預應力灌漿質量的關鍵。文章指出，通過對灌漿工藝關鍵點的控制，可以防止孔隙產生，保證灌漿的密實度。

預應力灌漿 孔隙防治 關鍵點控制

孔道灌漿是后張法預應力施工的最后一道工序,其質量直接影響到預應力的效率和結構的耐久性,在后張預應力構件中起著舉足輕重的作用：防止預應力鋼材銹蝕；使預應力鋼材與混凝土有效粘結，實現整體應力效果，增強梁體的承載能力；減輕錨固體系的負荷。因此必須高度重視灌漿質量，壓入孔道內的水泥漿在結硬后應有可靠的密實性，能起到預應力筋的防護作用，同時也要具備一定的粘結強度和剪切強度，以便將預應力有效地傳遞給周圍的砼。后張預應力孔道灌漿密實與否，直接關系到預應力構件永存內力的穩定性及耐久性。據有關資料介紹，美國從地震跨塌的后張預應力橋梁構件上截取若干斷面解剖測試，發現后張預應力結構因孔道壓漿不密實而造成的預應力筋銹蝕、斷面銳減、斷絲及內力損失嚴重等致命的質量問題。由此看來，后張預應力孔道壓漿的密實度，是后張預應力構件質量控制的主要環節。

1 孔道灌漿孔隙表現癥狀

（1）漿體初凝后，從進漿孔或排氣孔用探測棒探測到空洞。

（2）計算漿體壓進孔道總量小于孔道總空隙量。

（3）多波曲線孔道，特別是豎向多波曲線孔道波峰頂排氣孔未冒漿。

（4）灌漿保壓操作時，壓力不能恒定。

（5）梁體因蜂窩、狗洞、裂縫等內部隱蔽缺陷而漏漿。

（6）封錨不嚴而漏漿。

（7）上下或左右孔道串孔等。

2 灌漿的關鍵點

為保證灌漿的密實度，防止空隙，灌漿用的水泥漿，除應滿足強度和粘結力的要求外，應具有較大的流動性和較小的干縮性、泌水性。應采用強度等級不低于425的普通硅酸鹽水泥；水灰比宜為0.4 左右。對于空隙大的孔道可采用水泥砂漿灌漿，水泥漿及水泥砂漿的強度均不得小于20N/mm2。為增加灌漿密實度和強度，可使用一定比例的膨脹劑和減水劑。減水劑和膨脹劑均應事前檢驗，不得含有導致預應力鋼材銹蝕的物質。建議拌合后的收縮率應小于2％，自由膨脹率不大于5％。灌漿前孔道應濕潤、潔凈。對于水平孔道，灌漿順序應先灌下層孔道，后灌上層孔道。對于豎直孔道，應自下而上分段灌注，每段高度視施工條件而定，下段頂部及上段底部應分別設置排氣孔和灌漿孔。灌漿壓力0.5～0.6MPa 為宜。灌漿應緩慢均勻地進行，不得中斷，并應排氣通暢。不摻外加劑的水泥漿，可采用二次灌漿法，以提高密實度，防止空隙產生，施工控制關鍵點如下：

（1）水泥、水、外加劑和壓漿設備符合規范要求。

（2）水泥漿的水灰比、泌水率、膨脹率和稠度等指標符合規范要求。

（3）壓漿前檢查孔道是否暢通。

（4）壓漿順序正確。按孔道由低向高的順序進行。

（5）嚴格控制壓漿壓力和速度。

（6）采用真空壓漿技術。

3 孔道灌漿施工工藝

3.1 壓漿前的準備工作

3.1.1沖洗孔道

孔道在壓漿前應用壓力水沖洗，以排除孔內粉渣等雜物，保證孔道暢通，沖洗后用空壓機吹去孔內的積水，但要保持孔道濕潤而使水泥漿與孔壁結合良好，在沖洗過程中，如發現有冒水、漏水現象，則應及時堵塞漏洞進行處理。

3.1.2水泥漿拌制

①水泥漿應有足夠的流動性，流動度為150~200mm即可滿足灌漿要求。

②水灰漿用水應是清潔水，不含對水泥或預應力鋼絞線有害的物質，每升水不得含500mg以上的氯化物離子。

③外加劑：為了防止孔道中的水泥漿產生體積收縮，在水泥漿中滲入膨脹劑（鋁粉），鋁粉的滲量為水泥用量的0.01%，或滲入UEA膨脹劑，UEA的滲量為水泥用量的10%~12%。

3.1.3水泥漿的攪拌

水泥漿的配合比在攪拌前試配確定，也可根據以往的配合比復驗確定。水泥漿的拌制，首先把水加入攪拌機中，開動攪拌機后，再加入水泥和膨脹劑，材料計量應以水泥重量為基數來計算水量和外加劑用量。攪拌時間應保證水泥漿混合均勻，一般需要3min 左右，灌漿過程中，水泥漿的攪拌應不間斷，當灌漿過程短暫停頓時，應讓水泥漿在攪拌機和灌漿機內循環流動，防止沉淀后堵塞管道和開關閥門。

3.1.4水泥漿主要技術指標

①水灰比為0.4~0.45。

②水泥漿拌和后3h 泌水率控制在2%，在24h 內泌水全部補漿吸收。

③水泥漿中摻入膨脹劑，其自由膨脹率應小于10%。

④水泥漿稠度控制在14~18s 之間。

⑤每升水中不得含500mg 以上的氯化物離子或任何一種其他有機物。

3.2 孔道灌漿

預應力鋼絞線張拉后，孔道應盡早及時灌漿。孔道灌漿是利用灌漿泵將水泥漿壓灌到預應力筋孔道中去，使之填滿預應力鋼絞線與孔道間的空隙，讓預應力綱絞線與砼牢固地粘結為一整體。灌漿工藝：灌漿一般采用活塞式壓漿泵，灌漿的壓力以保證壓入孔內的水泥漿密實為準，壓漿的最大壓力一般宜控制在0.5~0.7MPa，采用一次性灌漿時，適當加大壓力，但最大壓力不宜超過1.0MPa。灌漿應緩慢、均勻地進行，不得中斷，開始壓力要小，逐步增壓，灌漿應達到孔道另一端排氣孔飽滿和冒出濃漿（應與規定的稠度相同的水泥漿）為止，然后采用螺栓堵頭堵塞出漿口。為了保證孔道中充滿灰漿，每個孔道灌漿至最大壓力后，應保持一般不小于0.5MPa的一個穩壓期，該穩壓期不少于2min。關閉進漿口閥門，壓漿機回漿，待水泥漿凝固后，再拆卸連接接頭，即時清理。為檢查孔道內水泥漿的實際密度，壓漿后應從檢查孔抽查壓漿的密實情況，如不實應及時處理，處理方法可采用二次灌漿。在拌制水泥漿的同時，制作標準試塊，經與梁同等條件養護。水泥漿抗壓強度：水泥漿強度不低于M30級，水泥漿試塊用邊長為70.7mm立方體砂漿試模制作。

4 工程實例

某項目位于福州市晉安區，鋼筋混凝土結構，砼強度等級C40。預應力梁配置15.2高強低松弛鋼絞線束，抗拉強度標準值fpth＝1860MPa，預應力梁采用55金屬波紋管，接頭管采用相應大一號規格的波紋管，灌漿水泥采用強度等級425的普通硅酸鹽水泥，張拉方式為一端張拉，采用AEA，減水劑采用FDN，張拉端設在框架梁外側。錨具型號采用YM15-5型錨具及相配套的錨墊板。強度等級為M20，水灰比為0.45，摻入0.01%水泥用量的鋁粉，根據工程特點，依據規范，制定了灌漿施工組織計劃，保證了灌漿的密實度，其工藝概述如下：

4.1 灌漿工藝流程（見圖1）

4.2 灌漿準備

（1）灌漿設備必須提前調試，主要設備施工現場應有備件，以保證灌漿能夠連續進行。

（2）灌漿前全面檢查灌漿孔、泌水孔、排氣孔是否暢通，并采用壓縮空氣清孔。

（3）灌漿前對錨具夾片空隙和其他可能產生的漏漿處采用高強度水泥漿或結構膠等方法封堵。封堵材料的抗壓強度大于10 MPa時，方可灌漿。

（4）嚴格按照上述要求拌制水泥漿，水泥漿自拌制至壓入孔道的延續時間，視氣溫而定，正常情況下（25℃左右）在30～45min范圍內即可灌漿。

4.3 灌漿

（1）灌漿順序應先下后上，以避免上層孔道漏漿把下層孔道堵塞。灌漿從構件一端進行，另一端封閉，水氣由排氣孔排出。

（2）水泥漿或水泥砂漿要經過濾網，使用活塞式灌漿泵進行灌漿，不得使用壓縮空氣。

（3）灌漿中不斷攪拌漿液，以免沉淀析水。灌漿工作應緩慢均勻進行，不得中斷，并應將所有最高點的排氣孔一一放開和關閉，使孔內排氣通暢。如孔道排氣不暢，應檢查原因，待故障排除后重壓。灌漿壓力宜為1.0 MPa，灌漿達到孔道另一端飽滿出漿，以及達到排氣孔排出與規定稠度相同的水泥漿為止。為保證管道中充滿灰漿，關閉出漿口后，應保持不小于0.5 MPa的一個穩壓期，該穩壓期不宜少于2min。

（4）如遇灌漿不暢通，更換灌漿孔，應將第一次灌入的水泥漿排出，以免兩次灌漿之間有空氣存在。

（5）灌漿過程中及灌漿48h內，結構砼的溫度不得低于5℃，否則應采取保溫措施。當氣溫高于35℃時，灌漿應在夜間進行。

4.4 封閉錨具

對需封錨的錨具，灌漿后應先將其周圍沖洗干凈并對兩端砼鑿毛，然后設置鋼筋網澆筑封錨砼。封錨砼的強度應符合設計要求，設計無要求時不宜低于構件砼強度等級值的80%。

由于在施工中加強了對后張預應力孔道壓漿技術質量管理的力度，在施工中通過應用孔道灌漿技術，從配合比設計、外加劑選用、機械設備、施工工藝、現場操作等方面改進，確保灌漿質量，取得了良好的效果。

[1] 馬強:淺談后張法預應力孔道灌漿施工技術[EB/OL]. http://down.zhulong. com/tech/detailprof238508SG.htm.

[2] 孫商民.后張預應力結構管道壓漿不實及防止措施[EB/OL]. http://down. zhulong.com/tech/detailprof146165LQ.htm.

[3] 王承瑋.預應力工藝質量通病及其防治[EB/OL]. http://down.zhulong.com/ tech/detailprof158465LQ.htm.