上海隧道工程质量检测有限公司 上海 201109
摘要：本文针对《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011（附录C4压浆浆液自由泌水率和自由膨胀率试验）试验方法存在的问题进行分析，提出试验方法的改进建议，提高试验的可操作性、试验结果的准确性以及试验的复现性。
关键词：压浆料；自由泌水率；自由膨胀率
1、引言：
压浆料是一种专用于后张法预应力管（孔）道压浆施工的产品，由多种优质水泥基材料和高性能外加剂优化配制而成，具有优异的流动性，浆体稳定，充盈度好，凝结时间可调，无收缩、微膨胀，强度高，不含对钢筋有害物质等特点。中华人民共和国交通运输部2011年第32号公告宣布《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011作为公路工程行业推荐性标准，自2011年8月1日起实施。但是在实际检测试验中，发现附录C4试验方法在操作性上存在诸多问题。
2、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011中自由泌水率和自由膨胀率试验方法：
用于孔道压浆搅拌的搅拌机转速应不低于1000r/min，搅拌叶片的线速度不宜小于10m/s，最高线速度宜限制在20 m/s以内，且应能满足在规定时间内搅拌均匀的要求。搅拌结束后往容器内倒入约100mm深的浆液，记录浆液高度后严盖。放置3h和24h后测量其离析水水面和浆液膨胀面。容器用有机玻璃制成，带有密封盖，高度为120mm。
上式中a1——最初填灌浆液面；
a2——水面；
a3——膨胀后的浆液面。
3、自由泌水率和自由膨胀率试验方法中存在的问题：
根据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011（附录C4）方法，通过肉眼观察浆液的浆液面、离析水面和膨胀面。按有机玻璃容器刻度测量高度，计算自由泌水率和自由膨胀率。按此方法进行试验操作时，过程中产生的人为误差和仪器设备误差较大，同时容易对浆液状况产生误判。试验结果的客观性、准确性和复现性影响受到。其具体问题主要有以下几点：
3.1在放置24h试验结束后浆体已经凝结硬化难以与容器分离，使得试验容器成为一次性的易耗品。试验是按有机玻璃容器上的刻度测量高度，所以应对容器进行计量检定。但对于易耗品进行检定计量和管理会大量提高试验的成本和人工。现有能够买到的容器精度为1mm，难以精确测量液面高度。根据《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011表7.9.2规定：3h自由膨胀率的要求为（0~2）%，24h自由膨胀率的要求为（0~3）%。即当3h膨胀后浆液面高度减去最初填灌浆液面高度大于2mm，24h膨胀后浆液面高度减去最初填灌浆液面高度大于3mm时，压浆料的自由膨胀率就不符合要求了。在现有的精度下很难对接近合格边界的试样做出准确的判定。
3.2实际工程中，部分施工方会自己配制孔道压浆料的配合比。但是这些配合比大多质量不稳定，出现大量泌水、缓凝甚至24h后仍无法凝结的状况。这时由于压浆料浆液颜色较深与硬化后的浆体颜色相似，浆液表面又结有一层薄膜，肉眼难以直观的判断浆液是否凝结，容易产生误判，也无法区分未凝结的部分与硬化部分的分界线。很可能将未完全凝结的浆液判断为已硬化浆体，对于压浆料的质量无法起到严格把控的作用。
3.3压浆料泌水水面常有悬浮物或细微粉末粘附在容器内壁，是的很难从容器外壁刻度处准确测量泌水水面的数值。
3.4当浆液面产生膨胀时，膨胀面呈现“凸”面，最高点分布不均，且往往靠近浆液面中心。按附录C的方法只能从容器外观察，试验人员观察时视线应平行于“凸”面顶端，才能得到最准确的数值。但是在没有任何参照标准的情况下难以保证视线不低于或高于膨胀面顶端，使得观测到的数值偏大或偏小，试验结果受人为因素影响严重。同一试验人员对于同一样品的多次观测都会得到不同结果，不同试验人员进行复现性试验时，更是容易产生偏差。
3.5当浆液面产生膨胀时，由于浆液面凸起，离析水会汇聚到较低的边缘部分，在水量不变的情况下增加了容器外测量到的水面高度，根据此高度计算泌水率得到的试验结果比真实数据大，试验结果的准确性受到影响。
4、自由泌水率和自由膨胀率试验改进：
对于自由泌水率和自由膨胀率试验的改进主要有两个方面，一是仪器设备，原本试验数据由容器上的刻度测量，得出的数值粗大，且难以溯源。现改进试验后，数据测量由量筒和游标卡尺进行，数据的精度更精确，仪器设备更便于检定计量，试验的结果可以溯源。二是将人为因素产生的误差减小了。原试验数据的测量取值多靠肉眼观测，这会受到人员、环境、设备等多重因素的干扰。改进后的试验，数值直接取自量筒和游标卡尺读数。最大限度的取消了人为因素对试验结果的影响，提高了试验操作的客观性和复现性。
4.1改进的自由泌水率试验方法：
试验室温度为（20±2）℃，相对湿度≥50%。搅拌机和容器符合《公路桥涵施工技术规范》要求。容器应放置在水平面上，在整个试验过程中应静置不宜移动，保持与水平面的垂直。倒入800ml搅拌好的浆液至容器内盖严。静置24h后将容器一边垫高约10mm左右，用胶头滴管将泌水小心吸出，用精度为0.1ml的10ml量筒量取泌水体积V1，按下式计算24h自由泌水率。
泌水率=V1/V×100%；
V——灌入容器的压浆料体积（ml）；
V1——泌水总体积（ml）。
如果需测量龄期不到24h的浆液的泌水率，或浆液尚未完全凝结时，容器不须垫高。在水平放置的情况下，用胶头滴管将泌水小心吸出，用精度为0.1ml的10ml量筒量取泌水体积V1，计算24h自由泌水率。
4.2改进的自由膨胀率试验方法：
试验环境、搅拌机要求和容器要求与自由泌水率试验相同。游标卡尺量程为（0~200）mm，精度要求为0.02mm。容器应放置在水平面上，在整个试验过程中不宜移动，保持与水平面的垂直。将钢直尺水平放置在容器口上，游标卡尺保持垂直于水平面将尾部贴紧钢直尺，将游标卡尺深度测针向下直至容器底部，测量记录容器口到容器底部的距离a1。倒入800ml搅拌好的浆液至容器内，将钢直尺水平放置在容器口上，游标卡尺保持垂直于水平面将尾部贴紧钢直尺，将游标卡尺深度测针向下直至接触浆液表面，记录容器口至初灌入浆液表面的距离a2。测量距离后，将盖子盖严。静置3h后，打开盖子将钢直尺水平放置在容器口上，游标卡尺保持垂直于水平面将尾部贴紧钢直尺，将游标卡尺深度测针向下直至接触浆液表面。应变换钢直尺的位置，在浆液面不同部位进行测量，记录膨胀面最高点到容器口的距离a3。测量距离后，将盖子盖严。静置24h后，重复测量过程记录膨胀面最高点到容器口的距离a3。
a1——容器口到容器底部的距离（mm）；
a2——容器口至初灌入浆液表面的距离（mm）；
a3——容器口至膨胀面最高点的距离（mm）。
5结论：
结合多年孔道压浆料自由泌水率和自由膨胀率试验中遇到的实际问题，对试验提出改进建议。解决了试验仪器设备精度问题，提高了数据的准确性、客观性和复现性。有助于压浆料质量的检测监督，促进了压浆料产品质量的进一步提升，有助于对工程整体质量的控制与监督。
参考文献：
[1]弓天云等.《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50-2011，人民交通出版社, 2011.
[2]尹科等.《后张预应力孔道压浆料性能提升技术研究》，桥隧工程, 2016.
[3] 任蓬勃.华鹏.《关于对公路工程预应力孔道压浆料浆液自由泌水率和自由膨胀率试验方法的改进和建议》，科技论坛, 2017.
论文作者:边洁
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年2期
论文发表时间:2019/5/16
标签：浆液论文; 容器论文; 自由论文; 浆料论文; 测量论文; 直尺论文; 桥涵论文; 《建筑学研究前沿》2019年2期论文;