后张法预应力结构孔道压浆不密实的病害分析

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1、后张法预应力结构孔道压浆不密实的病害分析王建峰(宁夏路桥工程股份有限公司桥梁工程公司宁夏银川750001）【摘要】现浇或预制梁板中后张法预应力管道压浆不密实是桥梁建设的质量通病之一，本文通过对这一质量病害分析指出，过程预防重于事后处理，在大跨径桥梁建设中推荐使用塑料波纹管及真空压浆工艺进行灌浆施工。【关键词】后张法预应力梁板；孔道压浆；不密实；分析；处理措施在现代桥梁工程建设过程中，后张法预应力管道压浆不密实是桥梁建设的质量通病之一，它将严重影响桥梁的极限承载能力和桥梁的使用年限。一、病害实例后张法预应力砼结构中，孔道压浆主要目的是防止预应力筋的腐蚀以及预应力筋与结构砼之间提供有效的粘结；孔道

2、压浆的密实性是孔道压浆成功与否的首要技术要点。常用的做法是在混凝土内预埋金属波纹管，预应力筋束张拉完成后，用压浆机压入水灰比为0.40～0.45左右的水泥浆，这种压浆工艺普遍存在着压过的浆体不密实、不饱满，容易产生离析，干硬收缩，产生空隙，导致预应力筋受到锈蚀，对桥梁的安全和耐久性有很大的影响。以传统压浆工艺建造的英国的Ynys-Gwas大桥和BicktouMeadeas大桥由于预应力筋束受到锈蚀，结构受到破坏而分别倒塌。同样，在美国康湿狄格洲的Bissell桥，始建于1957年，因预应力筋受到锈蚀而导致结构的安全性降低，在使用35年后，不得不炸毁重建，在我国以传统压浆工艺建造的大小桥已有几千

3、座危桥待修，在设计使用年限内不得不加固，往往桥梁加固的经费比造桥的费用还要高，人力物力浪费很大。各国对上述原因经过分析，发现后张预应力结构因孔道压浆不密实而造成的预应力筋锈蚀、断面锐减、断丝及应力损失严重等致命的质量问题，为此美国曾一度禁止后张预应力结构的应用。通过近几年的调查和调查资料证明，我国于80年代中期至90年代中期兴建的一批预应力混凝土梁桥，压浆不实是一个普遍存在的现象，个别桥梁该问题还十分突出，通过对破坏的预制梁的孔道部位进行破损检查发现大多数预制梁的预应力孔道存在空洞、预应力筋锈蚀现象。因此对后张法预应力结构孔道压浆不实的质量通病进行分析是很有现实意义的。二、预应力管道压浆不密实

4、造成的危害及原因分析钢筋锈蚀是钢筋混凝土结构损坏的原因之一，而孔道压浆的根本目的是排除孔道内的水和空气，防止预应力筋被腐蚀，保证预应力构件的耐久性。孔道压浆的另一个目的就是要求预应力筋通过灰浆与周围混凝土结成一个整体，将预应力筋上的力均匀地传入到结构物中，从而减轻锚具的受力，提高构件的承载能力、抗裂性能和耐久性。本文主要分析因孔道压浆不密实造成预应力筋腐蚀对结构物的损害。预应力筋的锈蚀分为一般腐蚀和应力腐蚀，应力腐蚀是特别危险的腐蚀形式。所谓应力腐蚀是预应力筋在处于受拉状态下受到腐蚀而发生的病害，它将引起预应力筋急剧地断裂。应力腐蚀断裂是金属材料在应力和腐蚀介质联合作用下产生的一种特殊破坏形式

5、。在不存在应力时腐蚀非常轻微，当应力超过某一临界值后预应力筋就会在腐蚀并不严重的情况下发生脆断。预应力筋的直径相对较小，强度较高，对腐蚀尤其是应力腐蚀更敏感，而且预应力筋发生的应力腐蚀不易从构件的外表察觉，其破坏性又呈高度脆性，造成构件的破坏呈现突然性。这是由于预应力构件本身的性质及预应力筋的性质共同造成的。众所周知，普通钢筋混凝土构件中的钢筋中的应力值在构件开裂前很小，而预应力混凝土构件中的预应力筋从张拉直到破坏始终处于受拉状态，所以发挥了高强钢材和混凝土两种材料各自的特长。预应力混凝土构件出现裂缝比普通钢筋混凝土构件迟得多，所以构件裂度大为提高，但裂缝出现的荷载与破坏荷载比较接近，延性较差

6、。预应力预应力筋对应力腐蚀具有敏感性，而且预应力筋抗拉强度越大敏感性越大。应力腐蚀是一种低应力脆性断裂，因为导致应力腐蚀开裂的最低应力远小于材料断裂强度，而且断裂前无明显的塑性变形，脆性断裂时其应力水平一般不会超出屈服点，宏观塑性变形很小，同时脆性破坏的断裂速度非常高，可达声速的1/3。这一点也是脆性破坏常导致灾难性事故的主要原因。综上可以看出，应力腐蚀产生的破坏具有突然性，从构件外表不易察觉，断裂速度特别快，因此预应力筋的防腐是后张预应力混凝土的关键问题，而预应力孔道内的压浆的质量成为防腐的重点。三、预应力管道压浆不实造成钢筋锈蚀的原因锈蚀是化学变化过程，必须有水分和氧气的参与，而预应力管道

7、压浆不实造成管道中存在气、水、或气水混合物，在一定条件下就会发生预应力筋应力腐蚀。1．孔道中的游离水在低温冻胀后，沿预应力孔道方向出现裂缝，这种裂缝是不可恢复的，如果此游离水不被排除则裂缝会越来越大，裂缝的存在增加了混凝土的渗透性，使预应力筋产生锈蚀；另一方面预应力钢筋腐蚀后，腐蚀产物体积膨胀，又会进一步加剧顺筋裂缝的扩展。如此恶性循环，将直接影响结构的耐久性；由于裂缝的产生，促使二氧化碳和水气侵