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 产品介绍-》慕湖产品


1045 EPS-P型水泥灌浆剂

一、用途:由膨胀、减水组分配制而成,适用于-10℃至40℃气温下施工。用于后张法预应力管道压力灌注水泥净浆。
二、执行标准:JC476-2001、GB8076-1997
三、用量与用法

代号
1045
EPS-P型水泥净浆灌浆剂
用于预应力混凝土、后张法波纹管、压力浇灌水泥净浆。普通型灌浆剂用于15℃以上气温施工。
C×8%
粉体
4kg/包
48㎏/袋
代号
1046
EPS-C型水泥净浆灌浆剂
用于预应力混凝土、后张法波纹管、压力浇灌水泥净浆。防冻型灌浆剂用于-15℃~15℃气温施工。冬季施工,灌浆前不需用水先冲洗孔道。
C×9%
粉体
4.5kg/包
45㎏/袋
四、贮运及包装:1、内衬塑料袋外套编织袋。2、贮运中注意防潮,防破损。
五、压浆:压浆的目的是使预应力筋与混凝土结成整体。要求在张拉工作完毕后应尽快压浆,以防预应力筋在孔道内因潮湿生锈而降低强度。压浆之前要将夹片、锚环之间的空隙用水泥浆封实,水泥浆达到强度后即可进行封锚。
(1)水灰比的确定:压浆前首要工作是清孔,即用高压水冲洗孔道,使之充分湿润,以利压浆。压浆所用水泥全部采用42.5级普硅水泥(出厂期不宜超过20d)。规范规定水灰比范围为0.36±0.02,而在实际施工中若按此水灰比进行拌制,则灰浆过于稀薄且泌水率也较大,超过规范规定的4%。这样灰浆泌水后收缩产生间隙,孔道不能被填满,使之与混凝土不能有效地连成整体,从而影响共同承载能力。为了保证施工质量,工地经过反复试配得到的灰浆稠度在14~18s,符合规范要求并且得到确认。
(2)灰浆的拌制及压浆顺序:灰浆的拌制量受时间限制,一次拌制量不宜过多,要求随拌随用,一般间隔时间以不超过40min为宜。在压注过程中要不断搅动,防止因其沉淀、结块而堵塞真空泵,影响压浆质量。压浆要缓慢、均匀连续进行,压浆顺序由低至高。25m梁每片梁断面均有4个孔道分上、下2层,孔道成曲线布置,两端高中间低。压浆时为了更有效地排气和泌水,先由下层孔道开始注浆而后再上层孔道。制取边长为70.7mm的立方体试块28d的抗压强度均超过30MPa,符合设计要求。
(3)提高压浆质量的措施:出浆口有灰浆逸出时,为使孔道内灰浆密实应关闭出浆口,并保持0.7MPa的一个稳压期,时间不少于3min。出浆口的关闭要根据水泥浆的浑浊程度确定,初始出浆口往外逸的是清水,继而是混杂的浆水,最后是灰浆。待出浆口逸出的全部是灰浆时再用木塞将出浆口堵住,加压3min直至出现泌水。泌水应在24h内被灰浆全部吸收。压浆设备性能的好环对压浆质量有很大的影响。输浆管长度不宜过长。长度超过30m时,压力相应提高,则对设备的性能提出更高要求,加大了投入。灰浆稠度不能过稀也不能过稠,过稀则孔道填不饱满,过稠则真空泵吸管容易被堵塞。灰浆的稠度宜控制在14~18s。气温对压浆质量影响很大。压浆时气温不宜过高,也不能低于5℃,当气温高于35℃时,压浆应在夜间进行。张拉、压浆结束后即可进行封锚作业。封锚时需将锚具及梁体预留钢筋有机地结成整体,确保预应力梁的整体质量,同时加强养护工作。
采用EPS型水泥灌浆剂配制预应力梁管道灌浆液
试 验 报 告

试验目的:考察采用EPS-C型水泥灌浆剂与冀东42.5普通硅酸盐水泥混合配制预应力梁管道用的注浆液在负温养护条件下的性能。
试验方法:将秦沈线现场制梁所用的冀东42.5普通硅酸盐水泥与不同掺合料混合制成适合于施工使用的水泥净浆液,并制成强度试件和膨胀试件,经负温养护后测定试件的膨胀性能和力学性能指标。
试验依据:GB8077-2000混凝土外加剂匀质性试验方法
JC476-2001混凝土膨胀剂
JC475-2004混凝土防冻剂
养护条件:-12℃冰箱中养护7d,再在-3℃~5℃大气中放置至20d。
试验结果:见下表。
净浆配合比
流动度
(mm)
抗压强度(MPa)
限制膨胀率(%)
试件在-12℃冰箱中
养护后的表面状况
R-7
R-7+20
7d
20d
水泥∶MD减水剂;
UEA∶水=1∶0.006∶0.1∶0.36
222
2.6
23.4
0.000
0.004
表面平均凸起5mm
水泥∶EPS-C∶水=1∶0.09∶0.36
222
20.5
52.7
-0.006
-0.001
表面平整如初
试验: 审核: 报告单位:铁道部科学研究院铁建所

电话:(010)63249535 邮编:100081 地 址:北京市西外大柳树路2号

后张预应力高性能灌浆料体积稳定性
  在后张有粘结预应力混凝土结构中,灌浆具有保护预应力筋不受锈蚀和传递应力等重要作用。但由于长期以来对灌浆料不够重视,灌浆料技术落后于整个预应力技术,限制了其发展应用。
  相比砂浆或混凝土,灌浆料由于不含砂石等骨料,其收缩相对较高。凝结前,由于不受约束,灌浆料的收缩会在预应力筋与管壁之间形成空隙;凝结后,在预应力筋和管壁的约束作用下,形成收缩应力,当收缩应力大于灌浆料本身的抗拉应力时,会形成裂缝。两者的结果均会导致灌浆料保护作用丧失,加速了预应力的锈蚀和结构的破坏。故后张预应力混凝土结构要求灌浆除需具备无泌水、可泵性良好和较长的施工时间、高抗氯化物渗透性等优良性能外,还应具备良好的体积稳定性。
  改善灌浆料体积稳定性的主要方法为加入早期膨胀剂和中后期膨胀剂。日前,一般用铝粉和UEA分别做早期和中后期膨胀剂。但铝粉反应过快,在灌注之前就已经大幅度膨胀,灌注后的有效膨胀低;增加铝粉含量又会增大气孔率、降低灌浆料的碱度,使灌浆料的抗渗性能差,削弱其保护效果。UEA属于钙矾石吸水膨胀,膨胀效果一般在28d内结束,有的甚至在14d左右即结束,无后期膨胀作用,另外UEA膨胀由于大量吸水,降低灌浆料的流动性,且养护条件较高,不利于施工。故先进膨胀剂的开发运用是灌浆料技术发展的关键..由于缺少水泥基材料的变形,尤其是塑性阶段变形的有效测试方法,此项技术的研究受到严重的阻碍。国内外有关灌浆料技术研究文献较少,多为结合重点工程进行的试验报告。
  本文在运用先进的外加剂技术、科学的测试方法的基础上,配制出高性能灌浆料并重点研究外加剂对灌浆料体积稳定性能的改善作用及机理、水灰比的变化对灌浆料体积变化率的影响和灌浆料体积变化率随龄期的变化关系等。
1、原材料与试验方法
  1.1试验材料
  (1)外加剂
  由于后张预应力混凝土结构对灌浆料质量有着较高的要求,外加剂需同时具备多种改善水泥浆体性能的功能,才能配制出满足要求的高性能灌浆料。本次试验选用一种灌浆料专用复合外加剂(简称外加剂),该外加剂为粉体,灰白色,密度约为2.5g/cm3,外加剂的主要组分如下:①抗泌水组分;②高效减水组分;③流变性能改性及稳定组分;④阻锈组分;⑤膨胀组分(早期和中后期)等。
(2)水泥
  由于外加剂中含有多种组分,外加剂改善水泥浆体的效果较难控制,故要求尽量选用不掺混合材或掺量较少的硅酸盐水泥,也可用普通硅酸盐水泥。本次试验选用P?O42 .5R普通硅酸盐水泥。
  1.2试验方法
  搅拌方法:高速离心搅拌机,转速为2 500r/in,搅拌时间为5min。
  凝结时间、强度和氯离子含量等测试方法可参考较成熟的混凝土或水泥净浆的相关标准,在此不作赘述。下面简单介绍灌浆料其它几个重要性能的较有效的测试方法。
  (1)流动性能
  Post Tensioning Grouts Specifications(PTGS)规定试验方法参照ASTM C939—97《Standard Test Method for Flow of Grouts for Preplaced—Aggregate Concrete(Flow Cone Method)》,用1 725mL新拌浆体从流锥中流下的时间即流动度来表示浆体的流动性能,并在浆体放置30min后,重新搅拌30s,再次测试其流锥时间。30min后的流动度可表示灌浆料保持流动性能的能力。
  (2)抗渗性能
  PTGS规定试验方法参照ASTM C 1202—97《Standard Test Method for Electrical Indication of Concrete’S Ability to Resist Chloride Ion penetration》,即目前普遍采用的电量法。而与之有所区别的是采用30V直流电。原因是水泥浆体由于不含骨料,其抗渗性能比混凝土较差,用30V的电压可避免产生过高温度。
  (3)泌水性能和早期膨胀率
  PTGS规定毛细泌水和早期膨胀率试验方法参照ASTMC940—98a《Standard Test Method for Expansion and Bleeding of Freshly Mixed Grouts for Preplaced—Aggregate Concrete in the Laborator》但作了少许修改,即试验通过测量在有预应力筋如存在的条件下,800mL新拌水泥浆体的3h内各阶段的膨胀率和泌水率。试验装置见图1.此试验方法更好地模拟了灌浆料的真实工作环境,测量得到的数据更具意义。
  (4)硬化后的体积变化率
  PTGS~规定试验方法参考ASTM C1090—96《Standard Test Method for Measuring Changes in Height of Cylindrical Specimens from Hydraulic—Cement Grouts》,试验通过测试圆柱体(直径:(76±1)mm,高度:(152±2)mm)硬化浆体不同养护龄期的高度变化率,来表示灌浆料的体积变化率。鉴于ASTM C1090—96中测试装置的复杂性,笔者根据其原理对测试装置做出以下改进,试验测试装置如图2。

2 、性能指标
  美国 Post Tensioning Institute (PTI) 规范和 Florida Depar-met of Transportation (FlaDOT) 规范是目前国际上对灌浆料技术性能指标规定相对系统、全面的规范,具体技术指标规定见表 1 。

表 1 性能指标

性能参数

测试方法

龄期

PTI 规范

FlaDOT 规范

初凝时间

 

抗压强度

 

流动性

 

泌水率

膨胀率

 

体积变化率

 

抗渗性

总氯离子含量

ASTM C953-87

 

C942-99

 

ASTM C939-97

 

ASTM C940 -98a

ASTM C940 -98a

 

ASTM C1090-96

 

ASTM C1202-97

ASTM C1152/C

3~12h

7d

28d

初始

30min

0~3h

0~3h

24h

28d

28d

28d

28d

3~12h

≥ 18.6MPa

≥ 30.9MPa

11~30s

≤ 30s

≤ 0.0%

未规定

0.0%~+0.1%

0.0%~+0.2%

≤ 2500C

未规定

3~12h

未规定

≥ 43.3MPa

11~30s

≤ 30s

≤ 0.0%

0.0%~+2.0%

0.0%~+0.2%

0.0%~+0.2%

≤ 2500C

≤ 0.08%

3 、试验结果与分析
  根据外加剂的性能,本文选定水泥掺量为 97% ,外加剂掺量为 3% ,每次搅拌两者总量为 3000g ,其中水泥为 2910g ,外加剂为 90g ,并以流变性能和泌水率为基础进行水灰比初选,满足指标要求的再进行其它性能的测试。
   3.1 灌浆料的流变性能和泌水率
   流变性能测试结果见表 2 ,泌水测试结果见表 3.

表 2 流动性能

组号

水灰比

水 /g

流动度 /s

初始

30min

1-1

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

0.26

0.27

0.28

0.29

0.30

0.31

780

810

840

870

900

930

33.0

23.0

19.6

17.5

16.7

16.2

34.5

23.4

19.0

17.9

17.3

16.4

表 3 泌水率

组号

泌水率 /%

15min

30min

45min

60min

2h

3h

1-2

1-3

1-4

1-5

1-6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0.12

0

0

0

0

0.24

0

0

0

0

0.24

0

0

0

0

0.24

0

0

0

0

0.24

  外加剂中的高效减水组分及流动性能改性组分通过分散、引气等作用,有效地降低了水灰比,提高了浆体的流动度。从试验结果可以看出,水灰比在 0.27 时,已满足流动度的要求,随着水灰比的增大,流动性能逐渐提高,但是变化相同的水灰比差值时,改善的幅度却明显降低。
   加入高效减水剂会导致浆体的流动度损失增大,为解决这个问题,外加剂中的流变性能稳定组分通过在水泥水化初期的熟料相 ( 主要是 C 3 S) 表面形成一层不溶性的物质,阻止水泥水化,从而延长灌浆料保持良好的流动性能的时间。从试验结果可知,灌浆料在静置 30min 、重新搅拌 30s 后流动度和初始流动度基本一致,即具有良好的保持流动性的能力。
   水泥浆体泌水是灌浆料失去对预应力钢筋保护作用的重要原因之一。水化水泥浆体的泌水实质上是胶结材表现。根据 Stokes 沉降理论,颗粒的沉降速度与悬浊液的固相含量、分散液的比重和粘度成反比。外加剂中的高效减水组分可以显著地降低水灰比、提高浆体比重,以此降低颗粒的沉降速度,达到抗泌水的目的;抗泌水组分通过引气和增稠作用来减少泌水,引入少量均匀的微小气泡可阻断泌水通道,增加浆体的保水性能,增稠作用使浆体粘度增加,颗粒下沉的阻力增大,也可以增加浆体的保水性,从而达到抗泌水的目的。试验结果可知,水灰比在 0.27 ~ 0.30 时,灌浆料均为零泌水,而当水灰比增大至 0.31 时,开始出现泌水。故水灰比初选范围为: 0.27 ~ 0.30 。
3.2 灌浆料的物理力学性能
  3.2.1 力学性能
  灌浆料 l 、 3 、 7 、 28d 强度的测试结果见表 4 。

表 4 抗压强度

组号

抗压强度 /MPa

1d

3d

7d

28d

1-2

1-3

1-4

1-5

28.9

29.2

30.4

29.4

46.8

47.0

49.3

48.5

57.3

62.3

67.6

64.1

71.9

75.8

81.3

74.2

  强度与孔隙率成反比。一般减小水灰比或增加水化程度会降低孔隙率、减小大的毛细管孔隙尺寸和体积,因此对强度有利。但当水灰比过低时,会影响水化程度。此外加剂中相关组分提高强度的途径主要有: (1) 高效减水组分大幅度降低水灰比、增加各种颗粒的分散均匀性,提高水化程度; (2) 中后期膨胀组分与水泥水化产物进行二次水化,水化产物可填充、切断水泥石中的毛细管孔隙,改善浆体的密实性。由试验结果可知,灌浆料具有很高的抗压强度, 28d 均在 70MPa 以上。水灰比在 0.29 时强度最高, 28d 可达 8lMPa 。
  3.2.2 抗氯离子渗透性能

  6h 电流测试曲线见图 3 ,电通量测试值见表 5 。 

表 5 电通量

组号

1-2

1-3

1-4

1-5

电通量 /C

531

609

838

919

  大毛细孔及一些气孔的数量、尺寸及连续决定性渗透性能。外加剂改善浆体密实性的机理如前所述。由试验结果可知,灌浆料浆体具有良好的抗渗透性,电通量值均小于 l 000C ,远低于控制指标。水灰比对电通量的影响较大,电通量值随着水灰比的降低而下降,灌浆料的抗渗能力提高。
  3.2.3 初凝时间和总氯离子浓度
  灌浆料的初凝时间和总氯离子含量测试结果见表 6 。

表 6 初凝时间和总氯离子含量

组号

1-2

1-3

1-4

1-5

初凝时间

总氯离子含量 /%

10h36min

0.0021

10h58min

0.0028

11h07min

0.0024

11h24min

0.0035

  由试验结果可知,外加剂中的缓凝组分使灌浆料的凝结时间延长到 10 ~ 12h ,很好的满足了施工的需要;总氯离子含量均小于 0.01 %,即外加剂在保证灌浆料综合性能的同时,没有引入有害杂质氯离子。
3.3 灌浆料的体积稳定性
  3.3.1 早期膨胀率
  灌浆料的早期膨胀率测试结果见图 4 。

  灌注后的灌浆料处在混凝土中心预应力孔道的一定空间下,由于凝结前的水化收缩,必将在预应力筋灌浆料孔道璧体系中产生空隙,产生的空隙则会成为氯离子等有害杂质渗入的快速通道,大幅度降低灌浆料的保护作用,导致预应力筋的过早锈蚀。另外,硅酸盐水泥浆体完全水化后体积减缩量非常大,导致硬化后的灌浆料内部产生较大的收缩应力,一旦应力大于抗拉强度,则会产生收缩裂缝,加速预应力筋的锈蚀,如果此化学减缩只依靠硬化后的膨胀组分的膨胀作用来补偿,势必导致中后期膨胀组分的使用量加大,一方面增大了成本,另外还可能由于膨胀应力过大而造成结构损伤,对系统结构的安全性不利。综上所述,后张预应力结构要求灌浆料具有良好的塑性阶段体积膨胀性能。
  本外加剂中加入了早期膨胀组分,它与水泥水化生成的氢氧化钙发生二次水化反应,在体系内产生了均匀的微细气泡,构成了灌浆料早期的膨胀源。由于膨胀量大于水化收缩量,故灌浆料在水化初期出现体积膨胀。一方面提高了预应力孔道浆体的饱满度,另外也在结构的作用下形成了一定的预压应力,抵消浆体硬化后的一部分收缩应力,保证了结构整体安全性。
  由试验结果可知,在多个水灰比下,灌浆料均具有良好的早期膨胀性能。随着时间的延长直至 3h ,膨胀率缓慢逐渐增大, 3h 末各组膨胀率在 0.7 %~ 1.1 %之间, lh 膨胀率均在 0.5 %以下,低于 3h 体积膨胀率的一半,保证了灌浆料灌注后的有效膨胀率,增加了施工操作的灵活性,是对用铝粉作早期膨胀剂的一项重大改进,为产品从试验室研究到应用作了良好的铺垫。
  水灰比对灌浆料的早期水化过程、水化程度、及水化水泥浆体的微观结构等均有一定的影响,进而影响灌浆料的早期体积变形。由试验结果可知,随着水灰比从 0.27 增大到 0.29 ,灌浆料体积膨胀率也逐渐增大,水灰比为 0.29 时,浆体膨胀率最大, 3h 可达 1.08 %,。继续增大水灰比到 0-30 ,浆体膨胀率开始减小。主要原因是:在水灰比很小的情况下,水泥水化反应较慢,生成的氢氧化钙较少,且由于各组分颗粒分散的均匀性稍差,不利于早期膨胀组分与氢氧化钙反应,限制了其膨胀作用发挥,随着水灰比的增大,水泥水化速度加快,生成的氢氧化钙数量增加,而又由于各种颗粒分散得更加均匀,膨胀组分与氢氧化钙发生充分、快速地反应,改善了早期膨胀组分的作用效果,膨胀率增大,而当水灰比增加到一定程度,、多余的水分反而阻碍了膨胀组分颗粒与水化产物氢氧化钙颗粒之间的接触反应,导致膨胀率减小。
  3.3.2 中后期体积稳定性
  硬化浆体体积变化率测试结果见图 5 。

  灌注后的灌浆料处于硬化混凝土孔道中心,根据现有的资料显示,即使在自干燥现象比较严重的混凝土中,硬化以后的混凝土核心,相对湿度也在 75 %~ 80 %以上,且孔道中的灌浆料水泥水化后的多余水分不宜排出,故尽管水分无法从外部得以补充,硬化后的灌浆料中后期变形主要原因仍然为自收缩。
   外加剂中引入的中后期膨胀组分,它与水泥水化产物发生反应,产生一定的体积膨胀,在结构的限制空间下,于内部产生一定的压应力,抵消收缩引起的拉应力,改善灌浆料的应力状态,使灌浆料具有良好的中后期体积稳定性。另外,中后期膨胀组分的水化产物可以填充、切断系统内的毛细孔隙,减少大孔的数量和尺寸提高硬化水泥浆体的抗渗、力学等性能。但如果膨胀过大则会产生膨胀应力,同样不利于灌浆料的体积稳定性。
  由试验结果可知:
   (1) 灌浆料具有良好的中后期体积稳定性。在不同水灰比下,灌浆料的 3 ~ 28d 的体积膨胀率均在 0.05 %~ 0.72 %之间,体积具有一定的膨胀作用且不至于过大。
   (2) 水灰比对灌浆料硬化后的体积膨胀率有一定的影响,其关系类似于跟早期膨胀率的关系。即随着水灰比从 0.27 增大到 0.29 , 1d 至 28d 各龄期灌浆料的膨胀率均随着增大,而继续增大水灰比到 0.30 ,膨胀率则开始减小。
   (3) 灌浆料中后期体积膨胀率与龄期呈一定的变化关系, 1d 时体积膨胀率较大, 1 ~ 3d 体积膨胀率减小幅度较大, 3d 后基本达到稳定。由于早期膨胀组分的残余膨胀,硬化浆体 ld 时膨胀率最大;而随着早期膨胀组分作用的逐渐消失,水泥浆体 3d 内的体积收缩率义较大,故 1 ~ 3d 龄期内,膨胀增长率小于浆体自收缩的增长率,浆体总体体积逐渐减小;而随着龄期的延长,中后期膨胀组分开始并发挥作用,并在 3d 后膨胀增长率与自收缩增长率基本达到平衡,灌浆料体积相对稳定。图 6 为典型的灌浆料体积变化率随龄期的变化关系网。



应用实例

真空灌浆在后张法预应力混凝土孔道灌浆中的应用

1、工程概况
天汕高速公路第四合同段箱形梁全部采用后张法预制,结构形式为单箱单室,跨度为30m,梁高150mm。预应力筋配置Φ15.24(7Φ5)高强低松弛钢绞线,强度为1860MPa,布置如图1所示。

钢束
起弯半径
起弯角
长度/㎝
1
6000
7.5
3103.4
2
4500
7.5
3103.6
3
4000
5.5
3103.8
4
4000
1.8
3135.6
  为了防止预应力筋被腐蚀,提高结构的安全度和耐久性,消除传统压力灌浆的质量通病。
2、基本原理
真空灌浆是在孔道的一端采用真空泵抽预应力孔道中的空气,使之产生-0.1MPa左右的真空度,然后在孔道另一端用灌浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入,直至充满整条孔道,并加以≥0.7MPa的正压力,以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度,从而提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性。
3、施工设备
采用由某公司研制生产的专用真空灌浆设备,它主要由空气管道系统、搅拌系统、灌浆系统等组成,主要设备如图2所示。
(1)输送量为3m3Ph的UBL3螺杆式灌浆泵,配套高压橡胶管1根(抗压能力≥2MPa)。
(2)排量为120m3Ph的SZ02型水环式真空泵,真空压力表1个,QSL020型空气过滤器1个,15kg左右秤1台。
(3)灰浆搅拌机1台。
(4)预应力箱梁中采用了弯曲的布筋方式,原设计的<50金属波纹管虽能满足小半径的布筋要求,但是金属管没有永久的防腐能力,压口接缝不很紧密,不足以抵抗水的渗漏和到达浆体以及预应力筋,故采用更能体现真空灌浆优越性的HVMSBG050的塑料波纹管,在强度和耐腐蚀方面,有更好的保护作用。同时塑料波纹管为挤出成型,接头处用内垫密封圈的卡套连接,全管能达到不漏气。
4、水泥浆配合比试验研究
水泥浆的配合比直接影响到灰浆强度和灌注密度,尤其对于真空灌浆来说,是施工工艺的一个关键环节。配合比主要遵循低水灰比和多成分的原则,以达到减少空隙、泌水和水泥浆在凝结硬化过程中的收缩变形的目的。
(1)水泥浆体的性能要求
1)有较好的流动性能,流动度>140mm。初凝时间为3~4h,在1.725L漏斗中,水泥浆的稠度15~45s,最多不得大于50s。
2)灌注后泌水率低,小于水泥浆初始体积的2%,4次连续测试的结果平均值<1%,拌和后24h水泥浆能自吸收。
3)水泥浆体在凝固前应具备一定膨胀作用,使浆体灌入后胀满整个孔道。以克服预应力纵向、斜向、上弯曲部位压浆不饱满不密实的缺点。浆体应具备硬化中期(14d左右)微膨胀性,以补偿中后期水泥浆体的自然收缩。
4)浆体应具有足够的抗压强度和粘结强度,不低于30MPa,最好和梁混凝土相匹配,满足预应力钢筋和混凝土构件间的有效应力传递。
(2)水泥浆原材料选择
金刚牌42.5级普硅水泥,符合技术标准的地下水。考虑到夏季温度高的因素,采用了EPS-P剂。
(3)试验方法
灌浆材料泌水率、膨胀率和的试验方法分别参照JTJ04102000《公路桥涵施工技术规范》附录G010、G011;膨胀试验参照JG476092《混凝土膨胀剂标准》;抗压强度试验参照GB50203098《砖石工程施工及验收规范》。
(4)试验结果分析
1)流动度试验
  固定水灰比为0.38试验测定在不同掺量下对水泥静浆流动度的影响和在0.4%掺量下20℃与40℃下流动度随时间的变化,结果如图3、图4所示。泥浆的流动度,水灰比愈大,流动度愈大,同时泌水率也愈大,初凝时间越长;减水剂掺量增加,流动度明显地增大,同时泌水率也增大。缓凝高效减水剂掺量大于0.55%会引入过量空气而使初凝缓慢,降低混凝土强度。因此本试验采用缓凝高效减水剂掺量为0.4%。
相同环境温度下,水泥浆的出机温度不同,对浆体的流动度影响较小,但在储存一定时间(大约为40min)后,流动度明显减小,同时出机温度越高流动度下降越快,因此要严格出机温度在22℃左右,并在40min内水泥浆全部用完。缓凝高效减水剂同时具有的缓凝作用,可以使在高温条件下的水泥浆体具有良好的保塑性。
2)膨胀试验
本试验根据采用了铝粉和UEAOH两种混凝土膨胀剂,分别作用于浆体的凝结前膨胀和中期膨胀,使浆体凝结前的膨胀率和中期膨胀率大有提高。
a)凝结前试验:凝结前膨胀是在水泥凝结前加入铝粉,利用水泥水化过程中不断析出氢氧化碳,水泥水化初期浆液中Ca(OH)2处于饱和状态,亦即处于高碱状态,此时铝粉与碱溶液的OHO反应生成氢气,形成许多分散均匀的气泡,使浆体发生膨胀,从而使灌浆孔道的弯处和钢绞线的空隙处胀满。试验采用掺不同量的铝粉,测3h体积膨胀率,要求凝结前膨胀率为1%左右,因为1%的含气量对水泥浆的强度损失不大。试验分析得出铝粉掺量以0.005%为宜,铝粉反应在3h内基本完成,第2、3h膨胀很小,因此掺铝粉的水泥浆必须在加水拌和后立即灌注,否则对凝结前膨胀率影响较大。
b)中期膨胀试验:中期膨胀是利用UEA加入水泥浆中生成大量的膨胀性结晶物水化硫铝酸钙(即钙钒石),使浆体产生适当膨胀,在钢筋和混凝土预留孔道的约束下,在浆体结构中建立0.2~0.7MPa预压应力,这一膨胀应力可大致抵消浆体在硬化过程中产生的收缩应力,从而防止或减少浆体收缩开裂,并使浆体致密,提高结构的强度,并增加浆体与预应力筋的握裹力。但如果膨胀率过高,则有可能使浆体产生较大的膨胀应力,反而不利于整体结构,因此要严格控制自由膨胀率小于10%。试验分析得出UEA的掺量为5%时,其28d限制膨胀率为0.04%~0.06%,适合水泥浆体补偿收缩功能。UEA的掺量是按等量取代胶凝材料的内掺法,这一点必须在配合比时引起注意。
(5)浆体配合比的选择
经过室内试验,最后确定的配合比和有关性能见下表。
浆体配合比和有关性能
材料用量/g
水/ml
水灰比
性 能
水 泥
EPS-P
稠度/s
泌水率/%(3h)
凝结前膨胀率/%(3h)
中期膨胀率
抗压强度/MPa(28d)
1d
28d
42.5级1500
120
600
0.38
16
1.2
1.03
0.047
0.055
53.8
5、施工工艺
(1)灌浆前准备工作:①张拉完成后,切断外露的钢绞线(钢绞线外漏30~50mm),清水冲洗,高压风吹干,然后进行封锚。②清理锚垫板上的灌浆孔,保证灌浆通道通畅。③定出抽吸真空端及灌浆端,抽吸真空端位于高处锚座上的灌浆孔,灌浆端置于低处锚座上的灌浆孔。
(2)按真空灌浆施工设备连接图连接装好各部件,并检查其功能,进行试抽真空。
(3)试抽真空:将灌浆阀、排气阀都关闭,抽真空阀、出浆端阀门打开,启动真空泵抽真空,观察真空压力表读数,真空度达到-0.08~-0.1MPa并保持稳定,停泵1min,压力要能保持不变。
(4)搅拌水泥浆:搅拌水泥浆之前加水空转数分钟,将积水倒净,使搅拌机内壁充分润湿。装料时首先将称量好的EPS-P倒入搅拌机,之后边搅拌边倒入水泥,再搅拌3~5min直至均匀。搅拌水泥浆应注意:①水泥浆出料后应马上进行泵送,否则要不停地进行搅拌;②必须严格控制用水量,否则多加的水全部泌出,容易造成管道顶端出现空隙;③对未及时使用而降低了流动性的水泥浆严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性;④拌和水泥浆的水温不能超过7℃,必要时采用冰块投入水中。
(5)灌浆:将灰浆加到灌浆泵中,在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体,待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时,关掉灌浆泵,将高压橡胶管接到孔道的灌浆管上,扎牢。关掉灌浆阀,打开真空阀、出浆端阀门,启动真空泵抽真空,使真空度达-0.08~-0.1MPa并保持稳定,启动灌浆泵,打开灌浆阀,开始灌浆,当浆体经过空气过滤器时,关掉真空泵及真空阀,打开排气阀。观察排气管的出浆情况,检查所压出水泥浆稠度,直至稠度与灌入的浆体相当时及流动顺畅后,关闭排气阀和出浆端阀门,灌浆泵继续工作,在≥0.7MPa下,持压2~3min。关闭灌浆泵及灌浆端阀们,完成灌浆。拆卸外接管路、附件,清洗空气滤清器及沾有灰浆的设备。按3N4→2N3→2N2→2N1的顺序依次灌浆。
(6)注意事项:①严格掌握材料配合比,误差不能超过l%。②灰浆进入灌浆泵之前应通过1.2mm的筛子。③真空泵应低于整条管道,启动时先将连接的真空泵的水阀打开,然后开泵;关泵时先开水阀,后停泵。④灌浆工作宜在灰浆流动性下降前的30~45min内进行,孔道一次灌浆要连续。
6、结论与体会
真空灌浆的关键在于合理确定水泥浆的配合比,严格按照加料顺序进行搅拌。在灌浆过程中,保证出浆温度在25℃以下,水泥浆在真空辅助下,快速灌浆口流向出浆口时,关掉真空装置时,必须让排气孔冒浆一段时间,测定浓度达到进浆口水泥浆浓度后才能关闭出浆口阀门。判定真空灌浆是否成功的条件是:两端均冒出与进浆相同稠度的浆液,且无明显气泡,在≥017MPa情况下持压2~3min为标准。值得注意的是灌浆前孔道用压力水冲洗的问题,必须采取有效措施排(高压风)除孔道中的积水,否则在灌浆初期增大了水灰比,这一步切不可忽视。
后张法预应力混凝土结构普遍采用压力灌浆,由于浆体中含有气泡,渗水后易腐蚀钢筋,对于通过灌浆握裹钢材来传递预加应力给结构混凝土的作用将有所削弱。在严寒地区,这些水会结成冰,胀裂构件,造成严重的后果;另外水泥浆容易离析、析水,干硬后收缩,析水会产生孔隙,致使强度不够,粘结不好,为工程留下隐患。

应用实例2

岭澳核电站预应力灌浆用EPS-P型灌浆剂配制水泥浆

1、缓凝水泥浆用原材料
(1)水泥
要求用硅酸盐水泥,氯离子含量≤0.02%,不含硫化物中的硫离子,并无假凝现象,而且要进行硝酸盐含量的分析。通过试验选用广州水泥厂产P?Ⅱ型525号水泥。
(2)外加剂
外加剂中不得含有氯化物的氯离子和不含有硫化物的硫离子,还要进行硝酸盐含量的分析。
(3)拌合水(包括冰)
拌合水(包括冰)除氯离子的含量≤250mg/L和其他有害物质含量应符合混凝土用拌合水的规定外,对硝酸盐的含量也要进行分析。
2、缓凝水泥浆的性能试验及分析
(1)试验方法
本试验的流动度及其随时间的变化、泌水、膨胀率、孔隙率、毛细吸水的测定均按法国试验方法进行;凝结时间和机械强度试验按中国水泥的有关试验方法进行,收缩亦按中国砂浆的收缩试验方法进行。
(2)缓凝水泥浆配合比的初步试验
考虑本工程在环境温度5~35℃、浆体出机温度15~35℃下的可施工性,采用将水与外加剂先拌合再加入水泥拌合5min的相同工艺,对外加剂的同一个掺量与多个水灰比及一个水灰比与外加剂多个掺量进行了出机温度为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃五种浆体分别存放在5℃、10℃、20℃、25℃、30℃和35℃六种环境温度中的流动度随时间的变化和泌水率的交叉对比试验。试验数据见表1,分析于下。
表1 缓凝水泥浆配合比试验数据

环境温度/℃
5
20
35
浆体出机温度/℃
15 25 35
15 25 35
15 25 35
初凝/h:min
- 75:30 83:05
27:05 28:03 41:10
- - 25:37
终凝/h:min
- 94:05 94:40
30:48 32:02 48:00
- 24:42 27:32
3h泌水率/%
0 0.6 0.8
0 0 0.4
0 0 0.3
浆体出机流动度/s
10.6 9.7 9.3
10h流动度增加数/s
9.4 10.7 12.2
- 3.8 4.6
2.9 3.0 4.3
1)同一配合比浆体存放环境温度相同时,凝结时间随浆体出机温度的提高而延长,浆体出机温度相同时,凝结时间随存放环境温度的提高而缩短。
2)同一配合比浆体的泌水率也受浆体出机温度和存放环境温度影响。浆体出机温度相同时,3h的泌水率随存放环境温度的提高而减小;在存放环境温度相同时,3h的泌水率随出机温度的提高而增大。
3)同一配合比浆体的出机流动度随出机温度的提高而变小。10h的流动度与出机流动度差值和存放的环境温度与出机温度相关,其随环境温度的提高而变小,而随出机温度的提高而变大。
4)在试验室小批量缓凝浆体试验中发现,浆体温度在出机6h左右基本与环境温度相近;当环境温度低于30℃时,浆体10h的温度总是高于环境温度1~3℃。此种外加剂的某掺量和某水灰比的配合比的缓凝浆体,只适合于出机温度和环境温度为某一区间的特定情况下的施工。所以岭澳核电站由试验中筛选出适用于大气温度为5~35℃、浆体出机温度为≤15℃~35℃。其外加剂掺量和水灰比均不相同。出机温度为20℃存放于20℃环境(按技术规格书规定)的性能见表2。
表2 浆体的性能
项 目
凝结时间/ h:min
泌水率/%
28d强度/MPa
孔隙率/%
毛细吸水/(g/cm2)
收缩/(μm/m)
流动度/s
初凝
终凝
3h
24h
抗折
抗压
出机
6h
10h
技术要求
<50h
+5℃<80h
≯2
≯2
≥4.0
≥30.0
≤40
≤1.5
≤3500
9~13
≤14
≤25
EPS-P
36:14
39:49
0
0
10.5
90.0
33.9
0.76
2870
9.3
11.1
13.1
可行性试验
35:29
37:22
0.1
0
7.8
88.4
35.9
0.71
1860
9.6
11.8
14.1
全比例试验
 
 
0
0
10
96.4
 
 
 
9.5
10.9
12.9
生产中的检验
25:27
27:22
0
0
9.6
91.7
 
 
 
9.3
13.2
15.3
(3)缓凝水泥浆配合比的可行性试验
本试验的目的是在现场检查用初步试验所规定的搅拌程序和确定的配合比按现场生产设施大批量生产的浆体,是否符合初步试验中所得出的合格标准,如有必要,便对配合比进行适当的修正。现场所用搅拌机为螺旋式搅拌机,搅拌功率7.5kW,叶片转速1500r/min,容量为0.36m,。按现场当时的环境温度只能对EPS-P配合比进行试验,结果令人满意,缓凝水泥浆的性能良好,可行性试验与初步试验结果相吻合,见表2。
3、全比例模拟孔道灌浆试验
为检验已通过可行性试验的缓凝水泥浆是否适合于安全壳预应力水平管、穹顶管和竖向管的填充,各选择灌浆难度最大的管道进行1:1模拟灌浆试验。水平管及穹顶管各两根在专门搭设的平台上进行,均为Φ101.6×2㎜钢管内穿19T16钢绞线,装有承压板和灌浆帽,但不张拉。水平管长125.6m,穹顶管长46m。竖向管为Φ139.7×2.9㎜,穿入36T16钢绞线,装有承压板和灌浆帽,但不张拉。竖向管长为46.9m并通过特制的三角架固定在安全壳的扶壁柱一侧。水平管的灌浆方向从最接近拱起端向另一端进行,穹顶管从一端到另一端,竖向管由下往上,灌浆泵采用法国产PH125泵,最大压力11MPa,泵量143m3/h,浆体流动度要求进浆口和出浆口均为9~14s。竖向管的上端装有重力罐,进行重力自动补浆。
试验过程中环境温度最低为22.2℃,最高到30℃,进浆口的浆体温度最低为20.7℃,最高达29.9℃,浆体的流动度为9.5~12.5s。试验比较顺利,从按规定所锯的截面和所开的窗口观察浆体填充密实,符合技术规格书的要求,浆体性能试验结果见表2。
4、预应力灌浆用缓凝浆施工实践
岭澳核电站1号反应堆安全壳预应力孔道共556根,一次灌浆均用缓凝水泥浆,共用289.9m3,没有报废过一次,灌浆速度快、顺利。本工程预应力于1999年10月26日开始至2000年4月29日施工完毕,施工期间环境温度最高达30.5℃,最低11℃。施工时的浆体温度最低为9.9℃,最高达31℃;流动度最小9.5s,最大11.7s,均在控制范围内。




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