预应力混凝土孔道灌浆材料的配制及硬化后灌浆质量检测

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1、预应力混凝土孔道灌浆材料的配制及硬化后灌浆质量检测研究中交三航局三公司李宝枝1陈剑2摘要预应力混凝土孔道灌浆技术一直受到国内外学者的关注，但在实际工程中，灌浆材料的配制往往得不到足够的重视，灌浆材料的性能一方面直接影响灌浆的效果，另一方面也降低硬化后浆体的作用效果。本文从灌浆材料各组分的性质出发，阐述了选取各组分的方法，并对如何优化灌浆材料的配比作出了论述。同时，在各组分本身性能的基础上，研究了其对灌浆材料的影响，从材料方面对提高灌浆效果提出了建议。关键字孔道灌浆胶凝材料外加剂灌浆材料配制孔道缺陷检测前言预应力混凝土在土木工程中的得到了广泛的应用，特别是在

2、桥梁工程中，后张法预应力混凝土梁是使用最广泛的一种结构形式。而预应力混凝土孔道灌浆技术一直是国内外研究者对于后张法有粘结力预应力混凝土研究中的一个重要课题。灌浆质量的好坏是影响预应力混凝土结构耐久性的至关重要的因素，此问题最早是在1953年由瑞士大学的R.H.EVANS[1]提出，而且首次提出水泥浆质量提高的解决方法。在1975年加拿大多伦多CN塔的建设中，首次提出使用铝粉作为膨胀剂来消除水泥浆体塑性收缩和干燥收缩造成对灌浆质量的影响，但由于结果不理想，最终没有使用。随着减水剂在工程中的大量使用和膨胀剂的逐渐成熟，在当前的材料和技术条件下，已经能够配制出方

3、便施工抗压强度为50MPa的水泥净浆。用于灌浆的水泥净浆存在泌水、收缩、流动性差、强度较低等问题，在施工过程中又存在灌浆不密实的可能，因此，国内外学者对施工技术以及缺陷检测方法做了一定的研究，但很少对水泥砂浆配制各个方面做出全面的研究并提出解决方案，尤其在施工过程中，该方面往往不能够引起足够的重视。本文旨在指导水泥浆体的配制，以水泥水化的机理及各组分作用原理出发，研究各外加剂的掺入对水泥浆体的影响，结合工程实际，提出了有效的提高灌浆质量的方法，并对缺陷检测做了介绍，对预应力混凝土孔道灌浆施工有一定的意义。1.灌浆材料性能研究及其选用灌浆材料的主要组成是胶凝

4、材料，水以及外加剂。胶凝材料是灌浆材料的最重要组成部分，而水是胶凝材料水化必不可少的中要组分，外加剂的掺入也不容忽视。外加剂不但能有效减小水胶比，提高硬化浆体的强度，而且能减少收缩。1.1胶凝材料通常情况下，灌浆用材料中使用的胶凝材料是水泥，水泥的主要组成成分为C3S、C2S、C3A、C3AF，此外，水泥中还有少量的自由氧化钙、氧化镁、含碱矿物和玻璃体等。相关研究表明[2]，C3S占水泥组成的50%左右，是水泥中含量最大的矿物成分，该成分水化速度较快，在水化前48小时内，C3S的水化已经达到相当高的程度，是提高早期强度的关键因素，但也存在早期放热较多的问题

5、。就用于灌浆的浆体来讲，C3S是保证其强度的关键组成。C2S的水化较慢，其早期强度较低但后期强度较高，在水化1年以后，其强度可以赶上C3S。如果在孔道灌浆过程中，由于灌浆量较大或其他因素造成灌浆时间较长的情况下，C2S的含量较大时是有益的。此外C3A的水化是迅速的，但强度不高，最关键的问题是，C3A水化产物的干缩变形较大，当C3A含量较大时，水泥硬化浆体的干缩很明显。而如果用于灌浆的水泥中C3A的含量较大时，会造成灌浆不密实的后果，对预应力混凝土耐久性产生较大的不良影响，所以在灌浆用水泥选择时，要严格控制水泥中C3A的含量，控制水泥硬化浆体的收缩量。同时，

6、水泥的凝结时间、细度和安定性也会对灌浆质量造成影响，在施工过程中，灌浆必须在水泥浆体初凝之前完成，而水泥细度是影响水泥凝结时间的重要因素，如果水泥安定性出现问题的话，裂缝的出现会使钢绞线暴露出来，失去水泥浆体的保护作用，引发钢绞线的生锈。由此，水泥的选择是水泥浆体配制的第一个问题，首先要严格控制水泥C3A的含量，对于C3A含量较高的水泥一定不能使用，通常情况下，夏季施工宜选用普通硅酸盐水泥，或者在硅酸盐水泥中适量掺入粉煤灰、矿粉等矿物掺合料，而冬季施工的话，尽量选择C3S含量相对高的硅酸盐水泥或早强水泥，不易掺入太多的矿物掺合料。1.2外加剂混凝土外加剂的

7、正确使用可有效提高混凝土的性能，在当前的工程实际中，外加剂已经是混凝土工程中必不可少的一个组分，但市场上外加剂的种类繁多，在外加剂选择之前，了解其作用机理是相当关键的。工程中用于灌浆的水泥净浆的要求是非常高的，没有外加剂的掺入是很难达到工程中对水泥浆体各项性能的要求的。1.2.1减水剂当前工程中最广泛使用的高效减水剂主要有两类，一是萘系高效减水剂，另一种是聚羧酸高效减水剂。萘系减水剂在使用过程中存在两个问题，一是塌落度损失过快，萘系减水剂加到水泥拌合物中，可较快的被吸附与水泥颗粒表面，由于静电斥力的作用，使水泥颗粒得以分散，由此水泥净浆的初始流动度大。随着

8、水化的进行，吸附在水泥颗粒表面的减水剂的量大大减少，使得混凝土塌落