浅谈后张法预应力简支箱梁管道压浆质量控制
发布时间：
2022-10-21 10:08
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摘要：后张法预应力简支箱梁管道压浆施工质量的主要影响因素有压浆材料的品质和性能、浆体拌制、过程操作等，目前出现的压浆质量问题多是因为这几个方面的措施没做到位造成的，想要控制管道压浆质量，需要分析质量影响因素，然后针对不同的原因，采取应对措施。原材料检测、配合比验证、浆体拌制、压浆过程操作，几个环节是压浆质量控制的重点。
关键词： 管道压浆、质量控制
1.引言
在后张法预应力简支箱梁施工中，管道压浆是一道重要的施工工序。管道压浆的主要作用是使钢绞线处于碱性的保护环境中，保护钢绞线不受腐蚀，同时起到一定的应力发散的作用。如果管道压浆不饱满、不密实，对钢绞线的保护作用会减弱，可能会造成钢绞线锈蚀，影响梁体的使用寿命和结构性能。
对于后张法预应力梁管道压浆来说，质量控制的关键是饱满、密实，并且具有一定的强度能够承受应力发散的作用。在高效减水剂普遍使用的今天，压浆材料往往使用很低的水胶比，通常小于0.35，浆体达到或者超过设计强度不再困难事，所以，管道压浆的质量控制最主要应该是浆体是否饱满、均匀、密实，且与混凝土面有很好的结合，使压浆料能够与梁体混凝土形成一个整体。造成管道压浆质量缺陷的原因通常是配合比失当导致浆体性能劣化或者施工中的不规范操作。所以，要解决这些问题，需要充分了解压浆材料的性能、压浆工艺及施工过程操作，分析每个环节影响质量的因素，逐一克服。
2.影响压浆质量的因素分析
2.1压浆材料性能分析
上文中讲到压浆材料注入预应力孔道后，需要填充饱满、均匀密实、与混凝土结合良好、具有足够的强度，这是管道压浆需要达到的目标，压浆材料的性能需要围绕这一目标来解释才显得有意义。
任何一种压浆工艺，都是使用注浆机把拌制好的浆体在一定压力下注入孔道内，将孔道填充饱满，这种工艺决定了浆体必须具有很高的流动性和自填充能力，比如使用砌筑浆体和抹面浆体是不能够达到这一效果的，这是由施工工艺和材料所应用的结构决定的。所以，管道压浆使用的浆体都是具有很高的流动性，一般净浆漏斗试验控制在14～22s，如果流动性过低会出现孔道填充不饱满的情况。这种高流动性的浆体会给浆体的硬化性能带来很多问题，例如：泌水、浆体分层、收缩等，净浆漏斗试验时间越短这种问题就越突出。泌水后水分会聚集于管道的最上部形成空腔，泌水严重时会伴随着浆体分层，使硬化后的浆体不能形成均匀的整体；收缩过大浆体可能会出现裂缝，降低了对钢绞线的保护。
总的来说，浆体的性能既需要足够的流动性保证将孔道填充饱满，又能够在硬化后形成一个均匀密实的整体，否则压浆的质量将会降低。
2.2影响浆体性能的因素
为了保证高流动性，同时浆体又要具备相应的强度，浆体材料中必定会使用高效减水剂来降低水胶比，同时保证高流动性。这种情况下，浆体性能往往是不容易控制的，最常出现的问题是浆体泌水、分层、收缩过大等问题。为了克服这些问题，压浆材料中一般会使用增稠剂来抑制泌水、分层现象，使用膨胀剂来补偿浆体的收缩。由于管道压浆材料通常是工业化的成品，减水剂、膨胀剂、增稠剂等材料是按照比例预混好的，压浆材料成品的配比是否合适会对压浆材料的性能产生很大影响。
从这些方面来分析，影响浆体性能的因素可分为三方面：
一是压浆材料本身质量有问题，也就是压浆材料本身的配比失当，不能够拌制出满足质量和工艺要求的浆体，如：压浆材料中添加的减水剂量过多，会造成浆体严重离析泌水，或者使用过低的水胶比使浆体过于粘稠；压浆材料中的膨胀剂不足会导致浆体收缩较大，出现微裂缝，强度不均匀等；增稠剂数量不足会导致浆体泌水或分层。
二是浆体拌制过程中的不当操作改变了配合比，例如，拌制时间不足使粉料不能分散均匀，甚至有结团的情况，搅拌机的转速不足也不能将浆体搅拌均匀；计量不准确也是改变了配合比，
三是环境温度对材料性能产生影响，使按照原配合比拌制的浆体不能满足质量要求。
2.3操作工艺的影响
由于大多数简支梁的预应力孔道类似于U型或V型，压浆过程中注浆的连续性对灌注是否饱满影响很大，如果注浆中断，已注入的浆体会沿着孔道自流，之后再次注入浆体时就会将一部分空气封闭在孔道内造成了空腔。钢绞线之间有很多较小的空隙，这些空隙仅靠浆体的自填充能力是不能够填充密实的，所以注浆过程中必须有一定的压力来保证这些小空隙填充饱满。因此，注浆的连续性和注浆压力也是是否能够压注饱满的关键。
3.管道压浆质量的控制措施
3.1压浆材料
由于压浆材料的组成比例会对浆体的质量产生重要的影响，所以质量控制的第一步应该是压浆材料的质量控制。但我们关注的重点不应该是它具体的组成比例，应该是拌制出浆体的性能。
压浆原材料质量控制本的目的是保证压浆材料最终能够满足施工和质量要求。所以，压浆材料质量控制可分为两方面：一是浆体性能，二是硬化后的性能。浆体性能主要是流动度、泌水性、填充性、含气量等几个指标，这几个指标主要反映浆体的工作性，如果可以达到一定范围（如流动度为14～22s），浆体的工作性通常是可以保证的。硬化后性能的重要指标为抗压强度、抗折强度和收缩率，评价力学性能和收缩。
一般情况下拌制浆液的配合比由三部分组成，即：水泥、压浆料和水。他们的比例是可以通过试验确定的，配合比只有两个参数：水泥和压浆料的比例、水胶比，确定这两个参数是根据上述的工作性指标和硬化性能指标。由于只有三种材料，配比的调整方法有两种，一是调整水泥和压浆料的比例，二是调整水胶比。在材料没有过多变化及压浆料的配方没有严重失当的情况下，水泥和压浆料的比例通常不变，而是通过调整水胶比获得符合要求的工作性与硬化性能的浆体，如果通过上述调整仍然不能够解决问题，就需要采取其他方式解决。例如：浆体太稠，流动度偏大，可以额外添加减水剂来增加浆体流动性；如果出现泌水分层问题，可以通过额外添加增稠剂来解决，羟丙基甲基纤维素对解决泌水问题非常有效。举例中所讲述的发方法通常用于施工应急时解决问题，由于减水剂和增稠剂的用量都非常少，需要专业技术人员添加，要保证压浆质量的长期稳定，最好让厂家重新调整压浆料的比例。
综上所述，在压浆材料控制环节，每批材料使用前，试验室需要检测压浆料的品质，并验证压浆配合比，只有这样才能保证按照配合比拌制出的浆体能够符合施工要求，硬化后能够满足受力和稳定性的要求。
3.2浆体质量拌制
在压浆料和压浆配合比通过验证以后，施工时浆体拌制过程中仍然时常出现不符合施工要求的浆体，上文的分析中已经阐明了原因：一是未严格执行配合比；二是环境温度变化影响了材料的性能。解决这一问题，需要技术人员向施工作业人员交底，这种交底不是一次性的，也并非一张纸。好的做法是，试验室验证完配合比后将调整后的配合比按照每盘拌制的数量计算好配合比，书面与口头共同交代工人，并且在拌制第一盘浆体时检测流动度指标，根据试验结果调整配比，知道浆体性能达到要求为止，这样浆体拌制的质量就不会有太多问题了。除此之外，拌制浆体的计量设备、搅拌设备及检测指标的控制对浆体的质量有重要影响，为了避免不合格的浆体出现应做到以下几点：
（1）计量系统校验
在施工前应对搅拌机计量系统进行校验，校验误差达标后方可进行下一步浆体搅拌制备；对校验不合格的重新进行自校准，直至计量系统误差达标为止。
（2）流动性
采用叶片式搅拌机，使得浆体搅拌更为均匀，但搅拌叶片中线速度应严格控制，否则搅拌出来浆体流动性很难满足规范要求，现场严格控制浆体搅拌机机型及性能参数，保证浆体流动度满足规范及施工要求的（18±4）S；由于压浆工序连续，因此浆体量的储备至少满足单个孔道压浆所需理论的浆体数量的1.2倍以上，在浆体制备锅与浆体储备锅中间加一层过滤网，及时过滤因搅拌不均等因素而造成的固体颗粒，以免影响浆体质量，同时储备锅中具有搅拌功能，保证浆体均匀一致。
（3）入模温度
浆体的温度会对混合材料中减水剂的作用产生影响，进而影响到浆体性能，所以按照规范严格控制浆体入模温度，即5-30℃，且浆体温度不大范围变动，避免浆体质量产生严重波动。控制浆体入模温度可采用插入式温度计直观测量，温度过高时采用冰水进行浆体制备，温度过低时采用温水进行浆体制备，控制拌制水温，降低浆体与梁体温差，保证孔道压浆的质量。
（4）其他指标
对浆体的泌水率、毛细泌水率、含气量进行每五盘检测一次，尽量控制入模浆体指标，发现不合适的浆体及时查找原因对浆体进行调整或废弃。
3.3注浆过程操作
上文中分析中讲到，压注过程中重要的是压力的保持和压浆的持续性。看似这两条内容是比较容易实现的，但是如果没有向操作者讲清楚或者不明白其中的作用，就很容易被忽视。所以制浆的速度必须要满足压浆速度需要，以保证连续压注，还需要保持压力能够将管道压注密实，具体应做到以下几点：
（1）浆体制备
水泥浆制备，严格按照试验确定的水泥压浆配合比进行拌制，拌制前应及时检查称量是否准确，称量误差是否满足要求，在确定无误后进行开机拌制，压入单个孔道的浆体必须保证连续压注，中间不得出现压浆间隔，同时由于压入管道浆体流动性指标要求控制在（18±4）S之间，浆体进入孔道前应连续拌制。
（2）预抽真空
对管道口进行密封处理，确保抽真空达到要求，密封锚具采用可塑性水泥浆进行密封，密封后及时覆盖塑料薄膜进行养生，避免水泥浆水分蒸发过快导致出现裂纹且压浆前准备工作应准确安装真空辅助设备并进行抽真空操作，使真空度达到(-0.06～-0.08)Mpa。
（3）真空压力保持
管道压浆充满整个管道并溢出到真空泵前的透明管道时即可停止抽真空，待管道末端浆体流动度与进浆口相近时，进行稳压3min，关闭进浆阀门，压浆工序完毕。
（4）压力控制
在预抽真空、压浆阶段及压浆结束3min内，压浆孔道压力必须控制稳定，注浆压力应保持在0.5～0.7MPa，在关闭出浆口前，管道另一端能够排除均匀饱满的浆体，不在有空气排出，排出的浆体达到与注浆相似的流动度，关闭出浆口后，需要保持一个稳定器，注浆机持压在0.5MPa，保持时间3～5分钟。
4.结语
后张法预应力简支箱梁管道压浆施工质量的主要影响因素有压浆材料的品质和性能、浆体拌制、过程操作等，目前出现的压浆质量问题多是因为这几个方面的措施没做到位造成的，想要控制管道压浆质量，需要分析质量影响因素，然后针对不同的原因，采取针对的措施。原材料检测、配合比验证、浆体拌制、压浆过程操作，几个环节是压浆质量控制的重点，只有做好这几方面的工作，梁体压浆的质量才能有保证。
管道压浆,后张法预应力简支箱梁施工,高效减水剂,影响压浆质量的因素
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