后张法预应力混凝土梁管道压浆料的研究.pdf
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1、2 0 1 1 年第 1 1 期 1 1 月 混 凝 土 与 水 泥 制 品 C HI N A CONC RE T E AND C E ME NT P RO DUC T S 2 01 1 N o l 1 No v e mb e r 后张法预应力混凝土梁管道压浆料的研究 周 紫晨 , 曾 明, 冯 群 , 张 冰 ( 中冶武汉冶金建筑研究院有限公司 , 4 3 0 0 8 1 ) 摘要 : 对配制预 应力梁管道压浆料 常用的各种材料进 行 了对比试验 , 研 究 了各 组分对压浆料工作性和膨胀性 能 的 影 响 。 关键词 : 压浆料 ; 膨胀剂 ; 减 水剂 ; 缓凝剂 ; 稳 定剂 Ab s
2、 t r a c t : , I h e c o mp a r e d t e s t s o f s e v e r a l n o r ma l ma t e r i a l s o f p i p e l i n e g r o u t i n g f o r p r e s t r e s s e d c o n c r e t e b e a m a r e c a r r i e d o u t , a n d t h e i n fl u e n c e s o f c o mp o s i t i o n s O i l t h e wo r k a b i l i t y a
3、 n d e x p a n s i v e a b i l i t y o f g r o u t i n g a r e r e s e a r c h e d K e y wo r d s : Gr o u t i n g ; E x p a n s i v e a g e n t ; S u p e r p l a s t i c i z e r ;R e t a r d e r ; S t a b i l i z e r 中图分类号 : T U 5 2 5 文献标识码 : A 文章编号 : 1 0 0 0 4 6 3 7 ( 2 0 1 1 ) 1 1 5 1 0 5 0前 言 随着
4、现代桥梁工程的迅速发展 , 在预应力混凝 土的后张法张拉施工 中, 孔道压浆技术作为一项新 的技术 已得到了迅速的发展并 体现出极其关键 的 作用 。在实际压浆过程中, 除去机械施工的工艺外 , 压浆料质量 的优劣则起着决定性的作用。好的压浆 料所配制出来的浆体性能优 良, 具有 良好的流动性 与粘稠度 , 可以充分 密实地填充孔道 , 不会 出现泌 水 、 分层等现象 ; 具有适 宜的早 、 中后期膨胀作用 , 能够使孑 L 道填充饱满 , 浆体硬化后亦不会 因收缩而 出现与孔道壁分离的现象 ;具有很好 的粘结作用 , 使钢铰线与浆体进行强有力 的有效粘结 , 让桥梁 的 预应力结构更加具有
5、稳定性和耐久性 , 预应力结构 的特征得以显著地发挥 。 目前 , 应用在后张预应力管道压浆工程 中的压 浆料产 品 良莠不齐 , 普遍存 在浆体流动性差 , 匀质 性不 良, 泌水率过大, 缺少塑性期膨胀等 问题 , 从而 影响结构的安全性和耐久性 , 难以应用于管道压浆 工程 。本文对配制预应力梁管道压浆料常用的各种 材料进行 了对 比试验 , 研究 了各组分对压浆料性 能 的影 响。 1 原 材料 与实 验方 法 1 1 原材料 ( 1 ) 水泥 : 华新 P 0 4 2 5水泥 , 化学成分见表 1 。 表 1 水 泥的化学成分 ( 2 ) 膨胀组 分 : 市售 U E A型膨胀剂 、
6、 市售 C S A 型膨胀剂 、 自行研制的 C A S型膨胀剂 。 ( 3 ) 减水组分 : 市售 F D N、 P C A型高效减水剂。 ( 4 ) 缓凝组 分 : 常用水 泥基 缓凝剂 , 其 中 , G N a 为一种无机盐 ; S T P P为一种有机盐。 ( 5 ) 稳定组分 : 一种水溶性高分子化合物 H, 通 过增加拌合水的粘度来提高拌合物稠度 , 是一种亲 水性材料。 1 2 试验方法 1 2 1 流动度 3 0 rai n流动度 流动度试验参照 T B T 3 1 9 2 2 0 0 8 ( 附录 A) 进 行【” , 通过测试 马氏锥 中浆体全部流 出的流动 时间 来考查
7、浆体 的流动度 ,单位 S ;出机流动度测试完 毕 ,将所 有 浆体 转入 搅拌 锅 内 ,附湿 布放 置至 3 0 m i n , 慢速搅拌 l m i n , 测试 3 0 mi n流动度。 1 2 2 自由泌水率 自由泌水率试验参照 T B 厂 I 1 3 1 9 2 2 0 0 8 ( 附录 B ) 进行 。试验容器如图 1 , , 容器采用 1 0 0 0 m l 的量筒。 I J h 2 h 3 h l 1 r 1 图 1自由泌水率试 验示意图 一 5l一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年第 1 1 期 混凝土与水泥制品 总第 1
8、8 7期 将搅拌均匀的浆体缓慢注入试验容器 中, 装入 浆体体积 8 0 0 m l _+ l O m l 。浆体注入后 , 使用保水薄膜 密封容器上 口, 静置于水平面上。静置 l m i n后记录 浆体高度 h , ,静置 3 h后量测其离析水水面高度 h 和浆体膨胀面高度 h , 。 L一 泌水率( ) = 1 0 0 凡 1 2 _ 3 早期膨胀率 A S T M C 8 2 7非接触式测量法是 国际上普遍应 用 于测试灌浆料早期膨胀的实验方法l 2 l , 试 验结果 可靠但测试仪器费用较高 , 国内仅见 中冶建筑研究 总院有 限公司利用德 国 S h r i n k a g e -
9、 C o n e测试仪 的 研究l 3 l 。 此外 , 还有美国后张预应力协会( I ) 规范以 及美 国佛罗里达交通局 ( F l a D O T ) 制定 的管道灌浆 技术规范 P T G S中的量筒法试 验 , 笔者经过研究 发 现 , 该法虽能对膨胀情况进行判定 , 但测定精度 不高 , 宜作为膨胀性能的定性判断方法 。 本 试 验 中 早 期 膨 胀 率 测 试 方 法 参 考 G B T 5 0 4 4 8 2 0 0 8中架百分表法进行同, 仪器设备如 图 2 所示 。将玻璃板平放在试模中间位置 , 并轻轻压住 玻璃板 , 拌合料一次性从一侧倒满试模 , 至另一侧 溢出并高于试
10、模边缘约 2 m m。 用湿棉丝覆盖玻璃板 两侧的浆体。把 百分表测量头垂直放在玻璃板 中 央 , 并安装牢固。在 3 0 s 内读取百分表初始读数 h 。 ; 成型过程应在搅拌结束后 3 rai n内完成 。 自加水拌 合时起于 时间读取百分表的读数 h 。整个测量过 程 中应保持棉丝湿润, 装置不得受震动。成型养护 温度均为 2 O o C 2 c c 。 图 2 早 期 膨 胀 率 试 验 竖向膨胀率按下式进行计算 : 1 0 0 h 其 中, 为竖 向膨胀率 , ; 为试件高度 的初 始读数, m l n ; 为试件龄期为 时的高度读数 , mm; h 为试件基准高度 1 0 0 ,
11、mm。 1 2 4 中后期膨胀率 一 5 2一 中后期膨胀率的测试方 法采用 自由膨胀率测 试方法进行 。自由膨胀率参照 J C T 6 0 3 2 0 0 4方法 进行 。试件采用两端带有钉头 4 0 m mx 4 0 m mx 1 6 0 mm 的试模成型 , 脱模后试体采取标准养护 。通过测定 规定龄期试件 长度 的变化率来确定浆体的膨胀性 能。 自由膨胀率按下式进行计算 : r r = xl O 0 loU 其中 , 5 为 自由膨胀率 , ; , J 。 为试 件的初始长 度 , mm; 厶为试件龄期为 t 时的长度 , mm; 试件基 准 长 度为 1 6 0 mm。 2 试验结果
12、与讨论 水泥浆 由于化学收缩 、 自收缩 、 干燥收缩等原 因, 压入管道后会 产生较大 的体积收缩 , 无 法密实 填充管道而导致结构上的缺陷。伴随着水泥浆体水 化 的进行 ,浆体 的工作性随时间的推移发生损失 。 膨胀剂材料在减少收缩 的同时 , 由于针柱状反应产 物的生成会导致浆体流动性能的降低。本文通过对 配制压浆料所常用 的膨胀剂 、 减水剂 、 缓凝剂和稳 定剂等各组分的对 比试验 , 研究了各组分对压浆料 性 能的影 响 。 2 1 膨胀剂对压浆料性能的影响 试验研究 了不 同膨胀剂对配制压浆料膨胀性 和工作性能的影响, 结果见表 2 。 试验中膨胀剂的掺 量均为 8 , 减水剂
13、的掺量为 0 2 5 , 水胶比为 0 3 3 。 搅拌方式按照 T B T 3 1 9 2 2 0 0 8 铁路后张法预应力 混凝土梁管道压浆技术条件 中搅拌工艺进行 。 表 2 膨胀剂对压浆料早期膨胀性 和流动度 的影响 试验结果表 明, 三种膨胀剂在 8 掺量时 , U E A 及 C S A型膨胀剂均只能减小浆体 的自由收缩率 , 其 中 C S A 的 膨 胀 效 果 要 优 于 U E A, 2 4 h收 缩 为 1 2 7 , 水泥基灌浆材料应用技术规范 中明确提 出水泥基灌浆材料在 1 3 h内必须具有 0 1 一 3 5 竖向膨胀率6 3 , 由此可 以看 出, 上述两种膨胀
14、剂都没 有很好的解决水泥基材料早期收缩过大的问题 。而 C A S型复合膨胀剂能使浆体在 2 4 h内产 生稳 定的 体积膨胀 ,密实填充压浆料与预应力筋间的空隙 , 对凝结前的收缩具有 良好的约束作用 。不同膨胀剂 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 周紫晨 , 曾 明, 冯群 , 等 后张法预应力混凝土梁管道压浆料的研究 掺人下浆体 硬化后各龄期 自由膨胀率试 验结果见 图 3 。从图中可以看 出, 随着浆体龄期的增长 , 各浆 体 的 自由膨胀率值逐渐增大 , 其 中, 掺加 C A S膨胀 剂浆体各龄期的膨胀力要 明显优于 U E A和 C S A, 同 时
15、掺加 C A S膨胀剂 的浆体 膨胀稳定期短 , 7 d后体 积变化明显变缓。 0 7 0 O 6 0 0 5 0 警0 4 O 蛰 0 3 0 趣O 2 0 皿0 1 0 O 0 o 图 3不 同膨胀剂掺入 下浆体各龄期 的 自由膨胀率 掺入三种膨胀剂后较水泥净浆相 比流动度 均 有一定程度 的降低 , 其 中, 掺人 C A S组的降幅最小 , 掺人 U E A组降幅的最为明显 , 但均能满足压浆料流 动度指标的要求【 ” 。上述膨胀剂 中主要是硫铝酸钙 类 、 氧化钙类或复合类无机膨胀剂 , 反应中 A f t 相 的 迅速生成 , 在产生膨胀应 力的同时 , 由于其针柱状 的几何外形
16、, 增加 了浆体 的流动度损失 。综合考虑 膨胀 剂对压浆料早 、中后期膨胀 率和工作性 的影 响, 在后面的研究 中, 膨胀剂 皆采用 C A S型复合膨 胀剂。 2 2 减水剂对压浆料性能的影响 主要对 比研究 了 F D N和 P C A减水剂在不 同掺 量下对配制压浆料膨胀性能和工作性能的影响。膨 胀剂掺量为 8 , 水胶 比为 0 3 3 , 减水剂掺量及其对 压浆料早期膨胀性能 和工作性 的影 响试验结果 见 表 3所示 表 3 减水剂对压浆料早期膨胀性和流动度 的影响 从上述试验结果可 以看出 , 随着减水剂掺量的 增加 , 浆体 的出机流动度和 3 0 m i n流动度损失均得
17、 到一定程度的改善 , 同时 , 聚羧 酸减水剂 的效 果要 明显优于萘系减水剂 。由于聚羧酸减水剂具有更大 的减水率和一定的缓凝作用 ,其 3 h自由泌水率要 大于掺萘系减水剂 的浆体。 对于早期膨胀性能而言, 随着减水剂掺量的增 加 , 浆体 3 h膨胀率基本呈现减小的趋势 , 该现象在 掺加 聚羧酸减水剂 的浆体中尤为显著 , 而 2 4 h膨胀 率则出现增大的趋势。究其原因, 笔者认为, 较萘系 减水剂相比聚羧酸减水剂具有更高 的减水率 , 同时 会 引入更多 的微气泡 , 掺量越高 , 结构体 中引入微 气泡也就越多 , 同时结构的孔隙率也就越 大 , 膨胀 能过多的消耗于内部孔 隙
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- 后张法 预应力 混凝土 管道 浆料 研究
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