橋梁預應(yīng)力管道CG-100高性能灌漿材料現(xiàn)場工藝試驗研究
1.概述 隨著我國基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施的蓬勃發(fā)展
2.管道灌漿問題分析及現(xiàn)狀
據(jù)有關(guān)文獻資料研究結(jié)果
,導致我國預應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)管道灌漿質(zhì)量普遍較差的主要原因有以下幾點:
(1)灌漿材料:灌漿用的水泥漿質(zhì)量好壞將直接關(guān)系到管道灌漿質(zhì)量的好壞
,目前國內(nèi)市場上充斥著良莠不齊的灌漿料產(chǎn)品,由于沒有專門的質(zhì)量要求及檢測方法,很難考證其質(zhì)量的優(yōu)劣,更無法判定其對預應(yīng)力筋耐久性的影響。
(2)灌漿工藝:由于缺乏系統(tǒng)試驗資料
(3)管道灌漿技術(shù)規(guī)范:我國現(xiàn)行的管道灌漿技術(shù)規(guī)范對灌漿材料、灌漿設(shè)備和灌漿工藝要求都十分低
(4)缺乏對灌漿質(zhì)量的優(yōu)劣進行評價的有效檢測手段:缺少有效的檢測手段致使預應(yīng)力管道灌漿質(zhì)量得不到有效的監(jiān)督
(5)思想上重視不夠:在具體施工質(zhì)量控制中
,業(yè)主、監(jiān)理、施工單位往往將預應(yīng)力工程的質(zhì)量重點放在預應(yīng)力鋼筋的張拉上,很少人關(guān)注灌漿的質(zhì)量。
2.1.管道灌漿料現(xiàn)狀
在國內(nèi)
,預應(yīng)力管道灌漿所使用的傳統(tǒng)灌漿料一般為純水泥漿,施工時,采用水泥、水、減水劑、膨脹劑、增稠劑等進行現(xiàn)場配制?div id="4qifd00" class="flower right">
近年來,國內(nèi)對現(xiàn)場配制的傳統(tǒng)灌漿料進行了一定的改善
,采用水泥、水和外加劑包進行配制
在國外
目前,對預拌商品灌漿料的研究主要集中在灌漿料的改性
美國的工程實踐表明超細水泥灌漿是一種極好的方法,可以灌入細砂和細裂縫的巖石與混凝土中
在國內(nèi),高校
對比國內(nèi)外管道灌漿料應(yīng)用和研究現(xiàn)狀可知
2.2.管道灌漿設(shè)備及工藝現(xiàn)狀
(1)漿體的拌制
國內(nèi)拌制灌漿料漿體時
(2)常規(guī)灌漿工藝
常規(guī)灌漿工藝是壓力灌漿
(3)真空灌漿工藝
真空灌漿工藝不同于常規(guī)灌漿工藝
,它是采用真空泵抽吸預應(yīng)力管道中的空氣,使管道達到負壓0.1MPa左右的真空度,然后在管道的另一端用壓漿機以不小于0.7MPa的正壓力將水泥漿壓入預應(yīng)力管道,以此提高管道灌漿的密實度。
真空灌漿工藝和傳統(tǒng)的常規(guī)灌漿工藝相比
,灌漿過程連續(xù)迅速,減小了曲線管道中將體自身引起的壓力差,特別對于一些異形管道的關(guān)鍵部位,提高了管道灌漿的密實性,在鋼束曲率半徑較小及鋼束過長的情況下、常規(guī)灌漿工藝不好施工的結(jié)構(gòu)中取得了良好的效果。
必須引起重視的是
,真空灌漿工藝并不是萬能的。潤揚長江大橋研究表明:在兩端高差較大的情況下,真空灌漿工藝的效果比常規(guī)灌漿工藝的效果差,鋼管頂部出現(xiàn)空管現(xiàn)象,需要采用二次補漿的措施
綜合常規(guī)灌漿工藝和真空灌漿工藝的研究現(xiàn)狀
2.3管道灌漿相關(guān)技術(shù)規(guī)范現(xiàn)狀 2.3.1國外管道灌漿技術(shù)規(guī)范
(一)歐盟規(guī)范
歐盟規(guī)范BS EN 445446447:2007——Grout for prestressing tendons詳細規(guī)定了管道灌漿料的技術(shù)指標要求
、灌漿料各種性能指標測試方法以及管道灌漿施工工藝,是目前國際上**為先進的預應(yīng)力管道灌漿技術(shù)規(guī)范,本節(jié)將重點介紹。
歐盟標準BS EN 445446447:2007——Grout for prestressing tendons中規(guī)定用于預應(yīng)力管道灌漿的灌漿料技術(shù)指標包括有害離子含量
、細度、流動性、泌水性、體積穩(wěn)定性、強度、凝結(jié)時間和密度八大指標,具體技術(shù)要求及測試方法如下:
(1)有害離子含量
預應(yīng)力管道灌漿料中的有害離子包括Cl-、SO32-和S2-,規(guī)范規(guī)定Cl-、SO32-和S2-含量分別不超過水泥重量的0.1%、4.5%和0.01%。
(2)細度
采用篩孔通過率來表征灌漿料細度
(3)流動性
采用流出時間或擴展度來表征灌漿料流動性
(4)泌水性
采用泌水率來表征灌漿料泌水性。規(guī)定灌漿料3h后泌水率不大于0.3%
(5)體積穩(wěn)定性
采用體積變化率表征灌漿料體積穩(wěn)定性
(6)強度
成型40×40×160mm棱柱體用于測定灌漿料抗壓強度
(7)凝結(jié)時間
規(guī)定初凝時間不小于3h
(8)密度
要求測試灌漿料密度
(二)美國后張預應(yīng)力協(xié)會(PTI) 規(guī)范
美國后張預應(yīng)力協(xié)會(PTI) 規(guī)范"Specification for Grouting of Post-Tensioned Structures"中對預應(yīng)力管道灌漿料技術(shù)指標規(guī)定包括流動性、泌水性
表2-1 后張預應(yīng)力協(xié)會(PTI) 規(guī)范規(guī)定的管道灌漿料技術(shù)指標要求
技術(shù)指標
指標要求
初始流動度t0s
11s~30s
30min后流動度t30s
≤30s
抗壓強度MPa
7d
≥21
28d
≥35
泌水率%
0~3h
0
體積變化率%
0%~0.1%
凝結(jié)時間h
初凝
3~12h
終凝
——
抗?jié)B性C
≤2500
(三)美國佛羅里達交通局規(guī)范
美國佛羅里達交通局(FlaDOT)制定的管道灌漿技術(shù)規(guī)范
表2-2 美國佛羅里達交通局(FlaDOT)規(guī)范規(guī)定的管道灌漿料技術(shù)指標要求
技術(shù)指標
指標要求
測試方法
初凝時間h
3-12
ASTM C953-87
抗壓強度MPa
7d
----
ASTM C942-99
28d
≥43.3
流動性s
初始
11-30
ASTM C939-97
30min
≤30
泌水率%
0~3h
0
ASTM C940-98a
膨脹率%
0~3h
0.0~2.0
體積變化率%
24h
0.0-0.2
ASTM C1090-96
28d
0.0-0.2
抗?jié)B性C
28d
≤2500
ASTM C1202-97
總氯離子含量
28d
≤0.08
ASTM C1152C
2.3.2國內(nèi)管道灌漿技術(shù)規(guī)范
2000年交通部對原有《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》進行了修訂,形成修訂版《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000)
縱觀《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》(JTJ041-2000)對管道灌漿料的規(guī)定
(二)國家標準(GBT504482-2008)
2008年3月31日
表2-3 水泥基灌漿材料技術(shù)指標要求(GBT504482-2008)
類別
Ⅰ類
Ⅱ類
Ⅲ類
Ⅳ類
**大集料粒徑(mm)
≤4.75
>4.75且≤16
流動度(mm)
初始值
≥380
≥340
≥290
≥270
≥650
30min保留值
≥340
≥310
≥260
≥240
≥550
豎向膨脹率(%)
3h
0.1-3.5
24h與3h膨脹值之差
0.02-0.5
抗壓強度(MPa)
1d
≥20.0
3d
≥40.0
28d
≥60.0
對鋼筋有無銹蝕作用
無
泌水率(%)
0
(四)鐵道部技術(shù)規(guī)范
2008年7月1日
表2-4 漿體性能技術(shù)指標要求(TBT 3192-2008)
技術(shù)指標
指標要求
凝結(jié)時間
h
初凝
≥4
終凝
≤24
流動度
s
初始流動度
18±4
30min流動度
≤30
泌水率
%
24h自由泌水率
0
3h毛細泌水率
≤0.1
壓力泌水率
%
0.22MPa(當管道垂直高度小于等于1.8m時)
≤3.5
0.36MPa(當管道垂直高度大于1.8m時)
充盈度
合格
7d強度
MPa
抗折
≥6.5
抗壓
≥35
28d強度
MPa
抗折
≥10
抗壓
≥50
24h自由膨脹率%
0-3
對鋼筋銹蝕作用
對鋼筋無銹蝕作用
含氣量%
1-3
2.3.3國內(nèi)外管道灌漿技術(shù)規(guī)范對比
(1)國外對管道灌漿十分重視,歐盟制定了3個標準
(2)國外管道灌漿技術(shù)規(guī)范對灌漿料的技術(shù)指標控制更為全面