后张法预应力孔道灌浆孔隙防治论文_张伟

云南云路工程监理咨询有限公司

摘要：后张法采用预应力灌浆填充孔隙，保护预应力钢筋，并提高整体结构的承载能力。因材料、施工原因及灌浆材料泌水蒸发后，而在浆体凝固时产生一些孔隙[1]。针对这一情况可知，减少这些孔隙是应用预应力灌浆的重点内容。本文通过控制灌浆过程的关键点，确保灌浆的致密性，防止孔隙的出现。

关键词：预应力灌浆；孔隙防治

引言

在后张的预应力构件中预应力管道灌浆起着非常关键的作用：其能够有效避免预应力钢的腐蚀；使预应力钢材与混凝土有效粘结，实现整体应力效果，增强梁体的承载能力；减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视灌浆质量。从而压入孔道之中的水泥浆经过结硬后应具有可靠的致密性，能起到预应力筋的防护作用，同时还要具有一定的粘合强度和抗切割性。以便将预应力有效的传递给周围的砼。后张预应力孔道灌浆密实与否，直接关系到预应力构件永存内力的稳定性及耐久性。据有关资料介绍，在美国，采取了一系列地震预应力桥梁构件的横断面解剖学试验，通过试验发现，预应力的后张拉结构通过不完全压实隧道部分中的预应力筋氧化被明显减小、断丝和内部强度损失比较严重，将会产生致命问题，从而预应力后张拉结构一度禁止使用。从这个角度来看，预应力后张拉孔道的致密性是预应力后张构件质量控制的主要环节。

1孔道灌浆孔隙表现症状：

1.1在初步凝结浆体之后，使用探测棒由进浆孔或者是排气孔向空洞进行探测。

1.2对浆体进入孔道总量不超过孔道总体空隙量进行计算。

1.3多波曲线孔道，特别是竖向多波曲线孔道波峰顶排气孔未冒浆。

1.4进行灌浆的保压操作过程中，无法使压力恒定。

1.5梁体因蜂窝、狗洞、裂缝等内部隐蔽缺陷而漏浆。

1.6封锚不严而漏浆。

1.7左右或者是上下孔道出现串孔等现象。[1]

2 灌浆的关键点

要想确保灌浆的致密性，避免产生空隙，灌浆中应用的水泥浆，应具有强度较大的粘结力，其具备的流动性应较大，并且具备的干缩性以及泌水性应较小。应使用普通的硅酸盐水泥，其强度等级不小于425；水灰配比应该在0.4 左右。对于空隙大的孔道可采用水泥砂浆灌浆，水泥浆及水泥砂浆的强度均不得小于20N/mm2。为增加灌浆密实度和强度，可使用一定比例的膨胀剂和减水剂。在事前应加强仔细检验减水剂以及膨胀剂，保证其不能含有影响预应力钢材腐蚀的物质。在搅拌均匀后建议收缩率不超过2％，以及自由膨胀率不超过5％。灌浆前孔道应湿润、洁净。针对水平的孔道进行灌浆，其顺序首先是对下层孔道进行灌浆，后是上层孔道灌浆。针对竖直孔道，关键顺序应由下自上分阶段灌注，每一段的灌注高度根据施工条件决定，应分别设置上段底部和下段顶部的灌浆孔以及排气孔。灌浆压力0.5～0.6MPa 为宜。缓慢均匀开展灌浆工作，不可出现中断的情况，保证通常的排气。水泥浆不应掺和其他添加剂，运用二次灌浆法，将其紧密型提升，避免出现空隙，以下为施工关键点的控制：

2.1选用与要求相符合的、规范的水泥、水、添加剂以及压浆设备。

2.2按照相应要求，配备符合规定的水泥浆的泌水率、稠度、水灰比以及膨胀率。

2.3压浆前检查孔道是否畅通。

2.4保证有正确的压浆顺序，根据由低到高孔道的顺序进行压浆。

2.5严格控制压浆压力和速度。

2.6采用真空压浆技术。 [2]

3 孔道灌浆施工工艺：

3.1压浆前的准备工作

⑴冲洗孔道

在压浆前可使用压力水对孔道进行冲洗，以排除孔内粉渣等杂物，保证孔道畅通，冲洗后用空压机吹去孔内的积水，但应保证孔道湿润，并可以使水泥浆良好的结合孔壁，在冲洗过程中，如发现有冒水、漏水现象，则应及时堵塞漏洞进行处理。

⑵水泥浆拌制

①水泥浆的流动性应该比较充足，流动度在150-200mm之间，即能够达到灌浆要求。

②水灰浆用水应是清洁水，不含对水泥或预应力钢绞线有害的物质，每升水不得含500mg以上的氯化物离子。

③外加剂：

为了防止孔道中的水泥浆产生体积收缩，将膨胀剂（铝粉）掺入到水泥浆之中，渗入铝粉的量在水泥总量的0.01%，或渗入UEA膨胀剂，渗入UEA的量在水泥总量的10%-12%。

⑶水泥浆的搅拌：

在搅拌试配前应该明确水泥浆的配合比，也可按照过往的配合比复验进行明确。水泥浆的拌制，首先把水加入搅拌机中，开动搅拌机后，再加入水泥和膨胀剂，材料计量应以水泥重量为基数来计算水量和外加剂用量。搅拌时间应保证水泥浆混合均匀，一般需要3min 左右，灌浆过程中，水泥浆的搅拌应不间断，当灌浆过程短暂停顿时，应使水泥浆在搅拌机以及灌浆机内充分的流动和搅动，避免沉淀后将管道与开关阀门堵塞住。

⑷水泥浆主要技术指标：

①水灰配比应该为0.4-0.45。

②拌和水泥浆3小时后控制泌水率应该在2%，在24小时内补浆全部吸收泌水。

③将膨胀剂掺入水泥浆之中，使其自由膨胀率不高于10%。

④控制水泥浆的稠度应该在14-18s 间。

⑤一生水中不可以含有500mg及以上的氯化物离子以及其他任何有机物。

3.2孔道灌浆

张拉预应力的钢绞线之后，应及时对孔道进行灌浆。孔道灌浆是利用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去，使之填满预应力钢绞线与孔道间的空隙，让预应力纲绞线与砼牢固地粘结为一整体。孔道及时灌浆，灌浆工艺：灌浆一般采用活塞式压浆泵，灌浆压力取决于压入空隙内的水泥浆紧密程度，压浆的最大压力一般宜控制在0.5-0.7Mpa，采用一次性灌浆时，适当加大压力，但压力最大不可大于1.0Mpa。灌浆应缓慢，均匀地进行，不得中断，开始压力要小，逐步增压，灌浆应该满足孔道另一方的排气孔充满或是冒出浓浆为止，然后采用螺栓堵头堵塞出浆口。为确保孔道中有充足的灰浆，各个孔道灌浆到压力最大后，一般情况下将维持不低于0.5Mpa的稳压期，这一稳压期应超过2min。在进浆口阀门关闭后，压浆机开始回浆，等到水泥浆凝固之后，将连接接头拆卸掉，应马上进行清理。为检查孔道内水泥浆的实际密度，压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如不实应及时处理，处理方法可采用二次灌浆。在拌制水泥浆的同时，制作标准试块，经与梁同等条件养护。水泥浆的抗压强度：强度不小于M30级，水泥浆试块使用边长70.7mm立方体砂浆进行试模制作。

4 工程实例

钢筋混凝土结构，砼强度等级C40。预应力梁应配备φ15.2低松弛高强钢绞线束，抗拉强度标准值fpth＝1860MPa，预应力梁使用φ55金属波纹管，接头管使用大一号规格的波纹管，灌浆水泥采用强度等级425的普通硅酸盐水泥,张拉方式为一端张拉，采用AEA，减水剂采用FDN，张拉端设在框架梁外侧。锚具型号采用YM15-5型锚具及相配套的锚垫板。强度等级为M20，水灰比为0.45，加入水泥总量0.01%的铝粉，根据工程特点，依据规范，制定了灌浆施工组织计划，保证了灌浆的密实度，其工艺概述如下：

4.1灌浆工艺流程（见图1）

4.2灌浆准备

（1）灌浆设备必须提前调试，主要设备施工现场应有备件，以保证灌浆能够连续进行。

（2）在施加灌浆之前，确认灌浆孔，排水孔和通风孔是否畅通，并使用压缩空气清理孔。

（3）在灌浆之前，锚固夹与其他可能的泄漏之间的空间将被高强度水泥悬浮液或结构胶堵塞。当抗压强度大于10MPa时，可以注入密封材料。

（4）严格根据上述规定拌制水泥浆，在孔道之中水泥浆自拌制的持续时间取决于温度。在正常条件下（约25℃），浆料可以在30至45分钟的范围内施加。

图1 灌浆工艺流程图

4.3灌浆

（1）应首先建立注入顺序，以避免上通道中污泥泄漏对下通道的阻塞。浆料从构件的一端进行，在另一端封闭，水气从通气孔排出。

（2）水泥浆或水泥砂浆要经过滤网，使用活塞式灌浆泵进行灌浆，不得使用压缩空气。

（3）在灌浆过程中连续搅拌浆液，以避免沉淀。注浆工作必须缓慢均匀地进行，不可产生中断的情况。所有最高点的通风孔必须逐个释放和关闭，以便孔中的排气不受阻碍，如果隧道排气不平稳，必须验证原因并在消除故障后降低压力。浆料的压力应为1.0MPa，浆料到达填充泥浆的孔道的另一端，通风孔以相同的稠度排放到同一水泥中，为确保管道充满砂浆，关闭灌浆出口后，必须保持不低于0.5 MPa的稳压期，且调节期不应少于2分钟。

（4）如遇灌浆不畅通，更换灌浆孔，应将第一次灌入的水泥浆排出，以免两次灌浆之间有空气存在。

（5）灌浆过程中及灌浆48h内，结构砼的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当气温高于35℃时，灌浆应在夜间进行。[3]

4.4 封闭锚具

对需封锚的锚具，灌浆后应先将其周围冲洗干净并对两端砼凿毛，然后设置钢筋网浇筑封锚砼。封锚砼的强度要与设计规定相符合，无设计要求时不能小于构件砼强度等级值的80%。

由于在煮海都会施工中加强了对后张预应力孔道压浆技术质量管理的力度，在施工中通过应用孔道灌浆技术，从配合比设计、外加剂选用、机械设备、施工工艺、现场操作等方面改进，确保灌浆质量，取得了非常好的效果，下附工程图片。