預(yù)應(yīng)力孔道灌漿配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究

郝君亮　高建新　高銘鑫　郭皓琪　吳　建

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱　150000)

?

預(yù)應(yīng)力孔道灌漿配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)研究

郝君亮高建新高銘鑫郭皓琪吳建

(東北林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，黑龍江 哈爾濱150000)

為了研究不同配合比對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道灌漿材料的影響，向水泥中加入不同摻量的高效減水劑、膨脹劑以及外摻劑，并測(cè)得在不同養(yǎng)護(hù)時(shí)間下的抗折強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度以及靜止初始，30 min,60 min的流動(dòng)度，得到了最佳減水劑的摻量和不同種類摻合料對(duì)灌漿材料流動(dòng)度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律。

預(yù)應(yīng)力孔道，灌漿，流動(dòng)度，抗壓強(qiáng)度，抗折強(qiáng)度

0　引言

目前，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)在橋梁施工技術(shù)中得到了大量應(yīng)用，灌漿材料在預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)施工中擁有舉足輕重的地位。灌漿材料是以高強(qiáng)度材料作為骨料，以水泥作為結(jié)合劑，輔以高流態(tài)、微膨脹、防離析等物質(zhì)配制而成。它在施工現(xiàn)場(chǎng)加入一定量的水，攪拌均勻后即可使用。灌漿材料的重要作用包括以下三點(diǎn)：1)保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋免遭銹蝕，保證預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的安全壽命；2)使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土良好結(jié)合，保證預(yù)應(yīng)力的有效傳遞，使預(yù)應(yīng)力筋與混凝土共同工作；3)消除預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在反復(fù)荷載作用下，由于應(yīng)力變化對(duì)錨具造成的疲勞破壞，提高結(jié)構(gòu)的可靠度和耐久性。所以，灌漿材料是確保預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量，延長(zhǎng)預(yù)應(yīng)力橋梁結(jié)構(gòu)安全使用年限的關(guān)鍵因素。所使用的灌漿料應(yīng)具有以下特征：較好的流動(dòng)度；泌水率低、不離析、無(wú)沉降；適宜的凝結(jié)時(shí)間；具有一定保塑性能；凝固前應(yīng)具備塑性膨脹、硬化中后期微膨脹作用；具有一定抗折抗壓強(qiáng)度。

灌漿料普遍存在新拌漿體流動(dòng)性不好，可泵送能力差，后期強(qiáng)度不足，性能指標(biāo)不能達(dá)到國(guó)標(biāo)要求的技術(shù)指標(biāo)問(wèn)題。灌漿料的質(zhì)量問(wèn)題直接影響橋梁等結(jié)構(gòu)的耐久性及安全使用。在橋梁安全事故中，有部分橋梁就是因灌漿料質(zhì)量問(wèn)題而造成預(yù)應(yīng)力筋銹蝕、應(yīng)力損失、梁體裂縫等嚴(yán)重質(zhì)量問(wèn)題，造成重大財(cái)產(chǎn)損失。近年來(lái)隨著預(yù)應(yīng)力后張梁的廣泛采用，灌漿料的質(zhì)量日益受到重視。而良好的灌漿料必須具有較好的流動(dòng)性、漿液穩(wěn)定性、膨脹性及具有一定阻銹能力，這樣才能發(fā)揮出灌漿料的優(yōu)良作用。因此針對(duì)灌漿材料的流動(dòng)性問(wèn)題，制定合理的研究方案，進(jìn)行有效的試驗(yàn)研究。

1　國(guó)標(biāo)要求摘要

依據(jù)JTG/T F50—2011公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(見(jiàn)表1)。

2　材料介紹及試驗(yàn)方法

依據(jù)表1進(jìn)行設(shè)計(jì)試驗(yàn)，選取合適材料，以滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于灌漿料性能指標(biāo)的要求。試驗(yàn)選用虎鼎牌P.O42.5水泥，減水劑為聚羧酸系高效減水劑，以及鈣礬石(UEA)膨脹劑，外摻料選用一級(jí)粉煤灰與礦粉S95進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。

針對(duì)試驗(yàn)?zāi)康模捎每刂谱兞康姆椒ㄟM(jìn)行試驗(yàn)。用水泥漿流動(dòng)度測(cè)定儀測(cè)定漿體的流動(dòng)度(以1 725 mL為標(biāo)準(zhǔn))。經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，分別測(cè)定3 d,7 d,28 d的抗折抗壓強(qiáng)度，分析數(shù)據(jù)得出結(jié)論。

3　結(jié)果及其分析

3.1減水劑、膨脹劑最佳摻量測(cè)定

表1　規(guī)范指標(biāo)要求表

依據(jù)已有資料數(shù)據(jù)，擬定減水劑與膨脹劑的用量占水泥用量的10%，從各占5%的用量開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，減水劑的用量有一個(gè)最佳適用值，當(dāng)減水劑的用量過(guò)多，會(huì)影響水泥與減水劑的充分接觸，反應(yīng)不完全，大大降低了減水劑很好的發(fā)揮作用。經(jīng)過(guò)改進(jìn)試驗(yàn)，將減水劑的用量調(diào)節(jié)到占水泥用量的2.5%，這個(gè)時(shí)候測(cè)得的初始流動(dòng)度達(dá)到最佳的狀態(tài)，因此初步認(rèn)定減水劑占水泥用量的2.5%最為合適。

3.2外摻劑選用測(cè)定

外摻劑擬采用礦粉與粉煤灰。依據(jù)現(xiàn)有資料，礦粉與粉煤灰都有改善流動(dòng)性的功能，但摻加外摻劑后要保證灌漿材料初始流動(dòng)度符合規(guī)范要求，所以進(jìn)行控制變量試驗(yàn)進(jìn)行比對(duì)。首先配制灌漿料，一種采用水泥用量10%的粉煤灰，一種采用水泥用量10%的礦粉。按標(biāo)準(zhǔn)拌和方式拌和后，粉煤灰(配比E)初始流動(dòng)度為31 s，不符合規(guī)定；另一種摻拌礦粉(配比B)初始流動(dòng)度僅有14 s，這就說(shuō)明礦粉更適合改善灌漿料的流動(dòng)性。

3.3礦粉最佳用量測(cè)定

在確定了減水劑、膨脹劑用量后，進(jìn)行對(duì)礦粉的最佳用量測(cè)定。各數(shù)據(jù)如表2，表3所示。

圖1試驗(yàn)結(jié)果表明：礦粉與粉煤灰(配比E)相比，對(duì)于各時(shí)間長(zhǎng)度的流動(dòng)性都有很大的改善作用，說(shuō)明礦粉促進(jìn)了各組分之間的反應(yīng)與融合，更好的促進(jìn)了減水劑與水泥的反應(yīng)，使減水劑充分發(fā)揮作用。觀察配比D，配比D礦粉用量達(dá)到了15%，這個(gè)時(shí)候，折線有一個(gè)明顯的向上趨勢(shì)(流動(dòng)性變差)，說(shuō)明礦粉用量與減水劑用量都有一個(gè)最佳摻入量，如果摻入量不足或者超過(guò)這個(gè)最佳值，都會(huì)使流動(dòng)性降低，不利于施工。觀察配比B與配比C，礦粉摻量對(duì)于這兩個(gè)配比幾乎沒(méi)有太大影響，這也就說(shuō)明了，礦粉最佳用量在10%左右，甚至低于10%。由圖1縱向觀察，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，流動(dòng)性在降低，說(shuō)明灌漿料在漸漸凝固，不論礦粉，還是粉煤灰，或是其他外加劑，都沒(méi)有使灌漿料產(chǎn)生很好的緩凝現(xiàn)象。

表2　摻量配比及流動(dòng)度測(cè)定表

表3　試驗(yàn)結(jié)果　MPa

圖2試驗(yàn)結(jié)果表明：各個(gè)配比的抗壓強(qiáng)度隨著時(shí)間的增長(zhǎng)都有不同程度的提高。針對(duì)相同齡期不同配比來(lái)講，隨著礦粉摻量的增加，強(qiáng)度有一定的下降，這就很有力的說(shuō)明，礦粉對(duì)于抗壓強(qiáng)度的影響有向下趨勢(shì)，雖然提高了流動(dòng)性，但是抗壓強(qiáng)度并沒(méi)有提高，然而完全滿足了規(guī)范所要求的抗壓強(qiáng)度。縱向觀察，在3 d～7 d的時(shí)候，抗壓強(qiáng)度都有很大的提升，但是從7 d到28 d強(qiáng)度的提升就比較緩慢。

圖3試驗(yàn)結(jié)果表明：礦粉的摻入對(duì)于抗折強(qiáng)度有很大的影響，從配比A到配比B來(lái)講，抗折強(qiáng)度大幅降低；7 d的抗折強(qiáng)度達(dá)到了最高，而28 d的抗折強(qiáng)度反而下降，甚至配比B和配比C的抗折強(qiáng)度不能滿足規(guī)范的要求。由配比B～配比D可以看出，在一定范圍內(nèi)隨著礦粉摻量的增加，抗折有明顯的上升。這就說(shuō)明，礦粉有無(wú)對(duì)于灌漿料抗折強(qiáng)度有較大的影響，而礦粉的不同摻量對(duì)灌漿料也具有較大影響。

4　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)以上的試驗(yàn)結(jié)果與分析，得出以下結(jié)論：1)采用聚羧酸減水劑，最佳的摻入量占水泥總量2.5%，此摻量會(huì)使減水劑與水泥反應(yīng)達(dá)到最佳的狀態(tài)。2)礦粉對(duì)于灌漿料的抗壓強(qiáng)度影響較小，對(duì)于抗折強(qiáng)度影響較大。3)礦粉對(duì)于灌漿料的抗折強(qiáng)度具有很大的影響。4)礦粉對(duì)于灌漿料的抗折強(qiáng)度的影響要分別考慮。考慮分為有礦粉和無(wú)礦粉，與不摻入礦粉相比，摻入礦粉會(huì)使抗折強(qiáng)度下降很大；但當(dāng)摻入礦粉時(shí)，摻入量的增加對(duì)于抗折強(qiáng)度有正作用。

[1]李東,徐征杰,苑香剛.聚丙烯纖維增強(qiáng)混凝土早期抗裂性能及其評(píng)價(jià)[J].混凝土,2007(11):80-82.

[2]閻培渝.粉煤灰在復(fù)合膠凝材料水化過(guò)程中的作用機(jī)理[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2007，35(8):167-170.

[3]Alvardo A.M.,Wittmann F H..Shrinkage and Cracking of Normal and High Performance Concrete HPC[J].Materials properties and Design,1995(1):91-110.

[4]SABIR B B,WILD S,BAI J.Metakaolin and calcined clays as pozzolans for concrete[J].Cement and Concrete Composites，2001,23(6):441-454.

[5]龔愛(ài)民,孫海燕,彭玉林.聚丙烯纖維對(duì)新拌混凝土性能的影響[J].建筑材料學(xué)報(bào),2007,10(4):488-492.

[6]趙旭光,文梓蕓,趙三銀,等.高爐礦渣粉的粒度分布對(duì)其性能的影響[J].硅酸鹽學(xué)報(bào),2005,33(7):907-911.

[7]黃玉娟，侯書(shū)恩，靳洪允，等.預(yù)應(yīng)力孔道灌漿材料性能的影響因素[J].混凝土與水泥制品，2009(6)：32-34.

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，在讀本科生

TU528.062

A