預制梁封錨新技術在京臺高速改擴建中的應用

郭永智，王 昊，郭保林

（1.山東省交通科學研究院，山東 濟南 250031；2.山東高速股份有限公司，山東 濟南 250100）

引言

在公路橋梁工程中，預制預應力混凝土梁應用廣泛，近年深埋錨工藝被廣泛推廣。其封端位置有一定概率處于鹽凍環境，鹽、水、空氣一旦經過裂縫與鋼絞線接觸，會因其捻制形狀加速順鋼絞線的銹蝕。鋼絞線一旦銹蝕，會造成嚴重的工程事故。預應力體系的耐久性在預應力梁橋的服役性能中至關重要，封錨質量控制則是保證預應力體系耐久性的重要環節。因此，封錨材料應具備與梁體混凝土黏結牢固、無離縫，自身不開裂、抗鹽凍性能好等性能。

開發的TXTC-I 型封錨專用材料無收縮、不開裂，抗凍耐久性指數DF ≥98%，抗滲指標（28 d）DNEL≤3.0×10-12m2/s，采用支立專用模板、拌合機強制拌和、自流平澆筑的新工藝，在京臺高速改擴建工程中推廣應用。

1 國內公路工程中深埋錨的問題

公路工程中箱梁的腹板厚度小，深埋錨的錨穴尺寸小，鋼絞線切割難度大，鋼絞線保護層厚度小，因此，對封錨混凝土抗鹽凍性能要求高。封錨混凝土單次澆筑量小，施工過程未足夠重視，往往采用人工拌和半干硬性細石混凝土或低塑性水泥砂漿澆筑。該材料一般對養護要求較高，因其面積小，澆筑后往往不被重視，得不到充分養護，產生開裂；新舊混凝土收縮不一致，產生離縫，見圖1。封錨混凝土的裂縫，將成為水、空氣及鹽分的通道，使鋼絞線暴露在腐蝕環境中，鋼絞線一旦銹蝕，是預應力箱梁的質量隱患，因而亟需解決。

圖1 封錨混凝土自身開裂及混凝土離縫

萬惠文和謝春磊［1］介紹了使用聚合物改性砂漿（PMM）作為封錨砂漿；孫志剛等［2］介紹使用環氧封錨砂漿；馬洪忠［3］介紹封錨混凝土灌注4 h 后拆模，鑿除面層上0.5 ～1 cm 厚的混凝土，用水泥砂漿進行收面處理；李洪剛［4］介紹了鐵路軌道板封錨砂漿施工技術。但上述幾種方式在公路深埋錨施工中均不適用。

2 封錨材料性能測試

2.1 抗鹽凍性能

采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》（GB/T50082—2009）標準中抗凍試驗（鹽凍法）方法，通過測量TXTC-I 型封錨專用材料與C30、C40、C50 混凝土鹽凍循環后的剝落量表征各材料的抗鹽凍性能，試驗結果見圖2。

圖2 各材料鹽凍試驗對比

由圖2 可知，C30、C40、C50 混凝土的剝落量隨鹽凍循環次數的增加均有不同程度的增加，其中C30 混凝土剝落量最大，增幅最大，C50 混凝土剝落量最少，僅為C30 混凝土剝落量的11.34%，C40 混凝土稍差于C50 混凝土介于兩者之間，而TXTC-I 型封錨專用材料在經歷次循環后，剝落量為零，混凝土表面完好，無漿體剝落。試驗結果表明，混凝土的抗鹽凍性能與其強度等級有關，且強度等級越高，抗鹽凍性能越好。TXTC-I 型封錨專用材料的抗鹽凍性能優于C50 混凝土，在試驗室鹽凍環境中實現表面質量零損傷，更適合做公路橋梁的封錨材料。

2.2 黏結性能

利用100 mm×100 mm×400 mm 試模，成型C50混凝土長方體試塊，標準養護28 d 后折斷并將其中一端切掉1 cm，放入原混凝土試模，將斷面處潤濕，澆筑TXTC-I 型封錨專用材料將兩處斷塊黏結，標準養護28 d 后用相同的方法將試塊再次折斷，斷面并不順黏結面，而在C50 混凝土上，表明TXTC-I 型封錨專用材料與混凝土的黏結強度大于C50 混凝土本身內聚力，使用該專用材料做封錨不易產生離縫。

2.3 足尺試驗

根據實體結構物孔穴尺寸，在試驗室制作1 ∶1模型，分別選用傳統砂漿工藝、灌漿料工藝、TC-I型封錨專用材料模擬實體澆筑。養護拆模后置于室外條件進行長期暴露試驗，同時在新舊混凝土交接處各取一個10 cm 直徑的芯樣進行凍融循環試驗。

傳統砂漿芯樣，取出后即沿交接面分為兩塊，見圖3。灌漿料芯樣取出時完整，經過25 次凍融循環后分為兩塊，200 次凍融循環后，質量損失達到22.69%。鉆取的TXTC-I 型封錨專用材料芯樣見圖4。經過200 次凍融循環后，芯樣仍保持完整無破裂且無明顯剝蝕，質量損失僅為0.89%。試驗結果表明，TXTC-I 型封錨專用材料與主體混凝土粘結性強，自身的抗凍性能好，不易受外界惡劣環境影響。

圖3 傳統砂漿封錨效果

圖4 TXTC-I 型封錨專用材料封錨效果

3 工程應用

3.1 工程概況

京臺高速德齊段改擴建工程項目起于魯冀界主線收費站，止于京臺高速與濟聊高速交叉的晏城樞紐，由雙向四車道拓寬至雙向八車道，拓寬里程全長93.143 km。沿線穿過省內中西部地區多條河流，混凝土結構處于凍融循環、干濕循環等環境作用中，高速公路冬季撒布除冰鹽。該項目預制箱梁多采用深埋錨工藝，亟需提升該處混凝土耐久性。

3.2 施工工藝

（1）錨穴清理：使用電錘對錨穴鑿毛，使露出堅硬石子，徹底去除混凝土碎屑、砂粒、粉塵等雜物，保證新舊混凝土界面粗糙潔凈。（2）支架模板：模板架設要確保不漏漿，盡量使施工過程簡便。（3）攪拌及澆筑TC-I 型封錨專用材料：采用立式圓盤強制式攪拌機，攪拌速度≮50 轉/min。按照實驗室驗證確定的配合比，對各原料準確稱量，攪拌量依據攪拌機具的攪拌能力及封錨施工效率確定。投料前潤濕攪拌機內表面及葉片，加入干粉料，預攪1 min 左右；然后均勻加入減水劑和90%的水，攪拌約3 min 左右（拌合物變成很多小團狀）；最后加入剩下10%的水，攪拌3 min 使拌合料呈現很好的流動狀態即可；繼續攪拌，均勻、緩慢加入鋼纖維，繼續攪拌1 min，即可卸料。順澆筑口將材料澆筑到模板內，澆筑時，用橡膠錘敲擊模板。（4）模板拆除及養護：澆筑48 h 后可以拆除模板，模板拆除后采用高分子養護膜覆蓋，該養護膜以SAP（超強吸水樹脂，一種新型可控含特種官能團的高分子吸收材料為核心原料，可吸收自重數百倍的水分，吸水后形成一個微型小水庫，緊貼混凝土）進行保濕養護。

5 結語

（1）TXTC-I 型封錨專用材料，抗鹽凍性能以及與原混凝土黏結效果均優于C50 混凝土，滿足封錨材料的各項要求，提高了封錨質量。（2）采用新材料及新工藝澆筑公路深埋錨，無裂縫與離縫，提高了預應力結構的耐久性。（3）TXTC-I 型封錨專用材料及配套施工工藝在京臺高速改擴建工程中應用并取得了很好的使用效果。