后张预应力孔道压浆质量通病及其预防措施样本.doc

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后张预应力孔道压浆质量通病及其预防措施
李秀湘 李学良 梁文彬
(新疆路桥总公司桥梁工程处．乌鲁木齐)
摘 要 后张预应力孔道压浆质量密实度不可轻视, 它是后张预应力构件质量控制的主要环节, 孔道压浆密实与否, 直接关系到预应力构件永存内力的稳定性及耐久性, 必须经过事前、 事中、 事后质量控制措施使其得到根本的预防, 以达到预期的目的。
关键词 后张预应力 孔道压浆 质量通病 预防治施
前言
后张预应力孔道压浆是一道非常重要的工序, 它是在预应力筋张拉后, 利用压浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去。其作用有二: 一是保护预应力筋, 以免锈蚀; 二是使预应力筋与构件混凝土有效的粘接, 以控制超载时裂缝的间距与宽度, 并减轻梁端锚具的负荷状况。压浆密实与否, 直接关系到预应力构件永存内力的稳定性及耐久性。因而, 压浆的质量将直接影响预应力的效率和预应力的寿命, 而作为孔道压浆的密实度, 也就成为后张预应力构件质量控制的主要环节。可是, 在当前具体施工质量控制中, 由于压浆质量还没有最全面、 最有效的检测手段, 预应力孔道压浆质量就不能得到全面有效的监督。因此, 为了避免不堪设想的后果发生, 就应在施工前引起各有关方面
的重视。加强施工人员的责任心, 并在工程施工中加强质量控制, 避免事后查找原因, 寻找弥补办法, 将事故隐患消除在萌芽中, 以防患于未然。
1 后张预应力孔道压浆不密实的表现症状
(1)压浆初凝后, 从进浆孔或排气孔用探测棒可探测到欠饱满, 有7L洞。
(2)压进子L道内浆的实际数量小于孔道总孔隙量。
(3)对于竖向多波曲线孔道波峰顶排气孔未冒浆。
(4)压浆泵增压时、 恒定压力不能保证。
(5)封锚不严而漏浆。
(6)粱体因蜂窝、 狗洞、 裂缝等内部隐蔽缺陷而漏浆。
(7)上下或左右孔道串孔。
(8)压浆不足, 使得水泥浆未能将预应力筋完全包裹, 部分预应力筋裸露于空气中, 产生锈蚀。
(9)泌水过多, 使预应力孔道中部分区域积水, 又无法排出, 使得预应力筋长期在潮湿环境下发生锈蚀。
2 孔道压浆不密实的原因分析
(1)一是出浆孔的位置未开在孔道的最高点, 在出浆孔有浆体外溢时, 常常误以为孔道内浆已充满。二是由于出浆口淤塞, 残留空气无法排出, 实际浆液又未压进, 造成孔道已压密实的假象。
(2)施工人员责任心不强, 在压浆孔未冒出浓浆或刚冒出浓浆就立即停止压浆, 造成压浆不足。
(3)施工中成孔质量不好, 孔道直径粗细不均匀或有偏孔、 颈缩孔现象, 力筋勉强能够穿入, 但水泥浆无法经过。
(4)成孔材质选用不当, 造成孔壁粗糙、 坍落、 波浪、 皱褶等, 使水泥浆不能顺利经过。
(5)预应力筋编束、 捆扎时, 绑扎丝过密、 松弛, 易造成孔道不畅顺受阻, 再加之制浆不规范, 稀稠失控或过滤不好, 有硬块杂物造成孔道堵塞或过水过气而不过浆。
(6)水灰比不当, 水灰比过大, 不但强度低, 且泌水率增大, 水被吸收或蒸发后, 形成空洞, 造成这种情况的原因之一是水泥压浆配合比的试配结果不好, 不能满足规范要求的水泥浆水灰比控制在0.40～0.45, 流动度不大于20s, 3h后泌水率不大于2％的一个要求。另一种原因就是在施工过程中, 施工人员为了便于压浆, 擅自增大水泥浆水灰比造成。
(7)外加剂用量不当, 如膨胀剂, 用量过小膨胀效果不明显, 若膨胀系数小于水泥收缩系数, 就会造成压浆不饱满。
(8)水泥浆减水剂品种选择不对、 致使所加减水剂对预应力筋有腐蚀作用, 对预应力筋有侵蚀性的有氯化物、 硫化物及硝酸盐等。
(9)分2次压浆时, 由于第1次压浆不当, 导致无法进行第2次压浆, 又没有采取必要的措施, 即放弃注浆。
(10)压浆机性能不好, 压力不够或无法保持持荷, 致使孔道内水泥浆不能长距离远送, 不能使水泥浆充实到孔道各处不易畅通的微细空间, 从而造成孔道压浆不饱满、 不密实。
(11)压浆过程中由于机械故障等原因, 导致压浆中止, 又无法尽快恢复压浆, 对前面压过的浆又未及时清洗。致使再想压浆时, 由于管道、 进出浆口堵塞等原因, 无法进行。
(12)压浆过程中及压浆后48h内, 结构混凝土的温度低于5℃, 未采取保温措施, 使得水泥浆受冻后发生膨胀, 或当气温高于35℃时, 未在夜间进行压浆, 或因其它原因造成的混凝土裂缝。
3 孔道压浆不密实的事前、 事中预防措施
针对以上所列的原因分析要对症下药, 正确处理各种存在的问题, 并在施工前首先检查好灌浆机具, 严格按照压浆操作程序操作, 以保证压浆饱满密实, 并对影响压浆质量的重要因素, 严格进行控制, 以求最佳施工工艺来达到最好的施工结果。
3．1 选择最优的配合比
孔道压浆配合比是压浆质量的关键。优良的施工配合比设计是控制孔道压浆质量的前提, 它既能保证足够的强度, 而且能有效地控制泌水率及有效膨胀系数, 近几年来, 经过多个施工项目的孔道压浆试验结果抽查, 效果都较理想。
3．2膨胀剂的选择
水泥浆中的膨胀剂, 是在水泥浆凝固过程中, 膨胀剂和水泥发生反应, 产生气体, 使水泥体积发生微膨胀。近几年来, 一般选用UEA—H膨胀剂。它是由硅铝酸盐、 氧化铝、 硫酸钙等无机化合物特制而成, 不含有害物质, 对钢筋无锈蚀, 对水质无影响, 其含碱量低, 膨胀效能较高, 坍落度损失小, 抗裂防水效果更好。可大大提高混凝土结构的抗裂防水能力, 防止大致积混凝土和高强混凝土温差裂缝的出现。UBA—H膨胀剂细度＜10％, 比重2．90, 性状为灰白色粉末, 其含碱量较低。
3．3 掺加UEA—H膨胀剂后对混凝土的性能影响
(1)工作性良好, 保水性能好, 易于流动, 坍落度损失较小。
(2)抗裂防渗性能好, 膨胀性能较高, 抗渗标号大于S30。
(3)降低水化热, 推迟水化热高峰和收缩起始时间, 削弱混凝土温差收缩, 抑制混凝土结构开裂。
3．4 适当提高压浆持荷压力
压浆过程中, 压力一般应保持在0.4～0.6MPa, 稳定持荷时间不少于5min, 稳定压力应保持在0.6～O.8MPa。
3．5 后期补浆补充密实
对于长线连续结构, 不论锚固点在什么位置, 其孔道最高点都有可能因泌水、 浆体收缩而形成局部空洞。
这种缺陷的处理方法是: 在孔道最高点事先设一排气、 压浆两用管, 压浆时排气, 压完浆后, 可用探条在此管内检测, 发现不密实, 可再用两用管接手动补浆泵后期补浆, 可达到较好的效果。
4 孔道压浆的质量控制措施
(1)预应力筋的孔道成型, 不论是采用预埋波纹管法、 还是胶管抽芯法, 其孔道成型的基本要求都是应该使孔道的尺寸与位置要正确, 孔道应平顺, 接头不漏浆, 端部预埋钢板要垂直孔道中心线, 因而, 孔道成型的质量要进行严格把关, 这也是对水泥浆能否顺利经过孔道的重要影响因之一, 促使子L道压浆的密实度大大提高。
(2)在压浆24h后, 及时检查出浆口水泥浆泌水是否过多, 以确定水泥浆泌水率是否符合规范要求, 对确定好的水灰比, 施工人员在施工过程中要严格执行。质检员、 试验员协同监理工程师在施工过程中增加对水泥浆的泌水率、 稠度的检查工作, 以保证孔道压浆的密实度不受影响。
近几年来, 由于我们逐步认识到后张预应力孔道压浆的重要性, 因而加强了对后张预应力孔道压浆的技术管理工作, 从压浆配合比设计、 外加剂选用、 机械设备、 施工工艺、 现场施工人员的操作等方面采取了预防控制措施, 使生产出的后张预应力混凝土结构的孔道压浆密实度饱满, 基本解决了后张预应力孔道压浆不密实的问题, 保证了工程施工质量。
(3)预应力孔道压浆的质量虽然控制起来有一定的难度, 可是要严格的按照施工规范, 并坚持科学的态度, 在进行后张预应力构件的施工时, 逐步完善工程质量的事前、 事中、 事后控制, 子L道压浆的质量问题就能够完全得到控制, 从混凝土构件预留孔道、 穿筋、 施加预应力、 压浆等每一道隐蔽工程做起, 尽快使当前尚未全面及最有效的事后质量检测方法逐步完善起来, 认真做好施工前的准备工作和施工过程中的质量检查控制工作, 变被动为主动, 生产出质量更好的产品来。

先简支后连续箱形梁桥负弯矩区孔道压浆不实的防治热
[ 作者: 于全吉, 徐 霄, 张 华 | 转贴自: 本站原创 | 点击数: 256 | 更新时间: -3-11 | 文章录入: imste     第 11 期 ]
(中原油田建设集团公司, 河南 濮阳 457001)
摘 要: 本文结合某大桥的工程实践, 分析了先简支后连续箱形梁桥负弯矩区预应力管道压浆不实的原因和造成的危害, 并提出相应的预防及处理措施。
关键词: 箱梁桥; 孔道压浆; 不密实; 防治措施
中图分类号: U448.21+7  文献标识码: C  文章编号: 1007—6921( )11—0093—02
先简支后连续箱形梁桥, 是近期随着桥梁发展应运而生的一种桥梁形式, 这种桥梁的结构特点是: 由预制梁段和现浇梁段组成, 跨中段为预制部分, 桥墩段为现浇部分; 在桥墩支承处由双排临时支座转为单排永久支座, 实现桥梁结构体系转换, 由简支梁桥变为连续梁桥。这种桥梁结构减少了桥墩上的伸缩缝, 增强了结构的整体性和行车的舒适性, 既施工方便又经济合理, 因而在大中桥梁中广泛采用。但这种桥梁结构较多地存在着负弯矩区压浆不密实的现象, 影响了桥梁的安全和使用寿命。
1 负弯矩区孔道压浆不实的原因
预应力混凝土连续箱梁在体系转换施工过程中, 负弯矩孔道压浆容易存在不饱满或局部空洞的现象, 主要有以下原因: ①有些施工人员甚至工程技术人员对负弯矩区预应力的作用不清楚,认为其仅仅只起联结作用, 张拉与压浆操作者主要为民工, 对负弯矩的作用也不清楚, 因而放松了对压浆的密实要求, 施工中常出现民工在压不过浆的情况下堵塞两端孔道的现象, 对负弯矩预应力的作用不了解是主要原因; ②压浆工艺问题, 出浆口没有止浆开关, 在压浆过程中没有持压阶段, 导致了不密实现象的存在; ③预制梁段尺寸不准确, 预制段和现浇段的扁波纹管连接成折线状(有水平方向折线和竖直方向折线二种), 波纹管处钢筋又较密, 容易使压浆堵塞; ④波纹管在混凝土浇筑和箱梁安装过程中发生变形, 湿接头浇注前没有对变形的波纹管进行有效的调整, 使压浆管道的有效空间减小; ⑤在压浆过程中, 水泥浆的配制没有按设计准确地掺配膨胀剂。
2 负弯矩区孔道压浆不密实的形式
整条孔道或半条孔道为空洞; 靠近压浆口1～2m处是密实的,而其余部分为空洞; 整条孔道下部是密实的,而上部存在不密实空隙。
3 负弯矩区孔道压浆不密实的危害
先简支后连续箱梁在体系转换后, 现浇湿接头处承受着最大的负弯矩和最大的剪力, 是连续箱梁的关键部位。负弯矩区的预应力直接关系到桥梁的安全和使用寿命, 桥面铺装的开裂也与其有很大的关系。孔道压浆是保证预应力实施有效作用的措施之一(起着防止钢绞线锈蚀、 传递应力、 约束钢绞线滑动、 减少预应力松弛等作用), 应予以高度重视。
据报载, 英国的Ynys-Gwas桥梁于1985年12月4日突然倒塌, 经过英国运输与道路研究实验室(TRRL)对倒塌的桥梁进行研究, 发现桥梁倒塌是由于预应力灌浆不密实, 使预应力筋锈蚀所致。中国80%的预应力桥梁存在着混凝土开裂现象, 专家们也怀疑与灌浆不密实有关。
4 负弯矩区孔道压浆不密实的预防
当前预应力混凝土灌浆技术只有两种:①原始压浆法; ②真空吸浆法,前种方法经过大量的事实证明难以保证孔道内水泥浆的密实性,而后种方法是当前改进灌浆密实性的最佳方案。
真空吸浆法采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气, 再在另一端以压力将水泥浆压入孔道, 提高了压浆饱满度, 减少了气泡的影响, 因此在负弯矩区压浆应尽可能使用真空吸浆法。
因条件限制只能使用原始压浆法时, 压浆前应对孔道进行冲洗, 因为经过冲洗能够发现某些孔道的堵塞, 从而进行开窗疏通。
出浆口应设有止浆开关, 保证出浆端压浆密实。在压浆过程中应有持压阶段, 在止浆开关关闭后才能关闭压浆泵。
箱梁负弯矩区的张拉锚具均安装在预制段内, 加大这部分箱梁顶板的厚度, 使之能安装尺寸大的波纹管和扁锚。
保证预制梁段尺寸的准确, 使预制段和现浇段的波纹管连接顺畅, 避免因波纹管连接成折线状(有水平方向折线和竖直方向折线二种)而增加压浆困难。如确已发生了较大的尺寸误差, 在安装时也要优先保证波纹管连接顺畅。确保接头处波纹管连接紧密, 波纹管与波纹管及波纹管与锚下垫板的连接应用防水胶带封闭, 避免混凝土进入波纹管堵塞孔道。
5 负弯矩区孔道压浆不密实的处理
北方某严寒地区有一座4×25m的先简支后连续大桥, 发现压浆不实时箱梁都已张拉完毕, 已完成压浆3孔(尚未安装), 有一孔张拉后等待压浆。发现时间为10月底, 气温为-10℃～5℃, 经多方论证采取了如下的处理措施:
当发现压浆有问题后立即停止了张拉和压浆, 对已张拉但未压浆的梁进行张拉复检, 具体方法是在未进行压浆的钢绞束按一定比例进行松锚检核张拉力试验, 用千斤顶配卸力环进行操作, 当张拉力达到设计应力值的95%时, 观察夹片是否松动, 如果在此时夹片才开始松动即视为合格, 因为夹片在锚固时有约6mm的回缩值, 存在约5%的应力损失, 如不合格则重新进行二次张拉至设计应力值即可, 可不进行重新换束, 因为箱梁设计采用的均为低松弛的钢绞线, 两次张拉不会影响钢绞线的受力性能; 对未切割的钢绞线, 根据工作夹片在张拉时的刻痕能够大致量测出实际伸长值, 也能够作为第二个指标进行确认应力值是否达到。但相对而言应以应力检验为准, 因为钢绞线的张拉是以应力值和伸长值作为双控指标, 但应力值是精确的, 而伸长值有±6%的允许偏差。
按上述方法对张拉进行现场检查,确认预应力施工不存在质量问题,但由于当时已进入冬季,对于孔道压浆工作已非常不利,为确保负弯矩施工的质量,决定等到第二年气温回升时再进行压浆工作,以免强行施工又留下新的质量隐患。对于尚未压浆的孔道用高压气把原孔道进行通风检查, 如高压气经过,说明孔道畅通,则用胶泥或黏土把压浆孔、 锚具头乃至整个齿口槽进行密闭, 确保没有外界水流入孔道,如果高压气没有经过, 表明该孔道堵塞,则应在湿接头与梁板的接头处进行开窗疏通(因为该处在穿钢绞线后进行湿接头混凝土施工时极易堵塞)再用高压气冲, 确保孔道畅通, 再用上述方法进行封堵。第二年压浆前进行检查, 发现孔道中无液体水, 钢绞线也未锈蚀, 证明该方案是可行的。
对于孔道压浆已完成, 但怀疑有质量问题的梁逐片逐条孔道进行排查, 排查方法主要采用钻孔充气法。
首先对于已压浆的孔道先用墨线把波纹管孔道中心线弹绘出来, 然后用电动冲击锤按图1所示钻孔。

考虑到对压浆不密实的孔道要进行二次补压浆处理, 能够用φ28mm的钻头进行冲钻, 在钻孔过程中应严格控制钻孔深度, 以刚到波纹管为宜。随后用空压机采用高压气进行冲孔检验。
如上图所示从2点位进风, 观察1点位是否出风, 如出风则表示1-2段压浆不成功。用红油漆做出明显标记, 以备后期处理; 如未出风则应该确认1-2段压浆是成功的。再由3点位进风, 按如上方法观察4点位是否出风, 进而判定3-4段压浆是否成功, 如果1-2段和3-4段均压浆成功,则应确认2-3段也是成功的,因为压浆工作是从一端压入的,不可能在中间局部夹有空洞。
如果1-2段或是3-4段压浆未成功的话,则应对该孔道在湿接头的这一段中间再加钻两个孔(5、 6点位),再分别从2、 3点位进风,堵塞1、 4孔,观察5、 6孔是否出风,从而判定到底是哪一处的湿接头波纹管联结处漏浆堵塞。
如果2或3点位能够明显看到钢绞线, 而1-2段或3-4段又未通风, 则表明该孔道靠近压浆口1～2m处是密实的, 而其余部分是空洞, 则应在距压浆口2m处补钻1孔, 再从2点或3点往里压气, 观察新补钻的孔是否通气, 如仍未通气, 则在离压浆口2.5m处再补1孔, 看是否通气。如通气, 则可把该断面视为临界面, 如未通气, 则继续按上述方法(即向2点3点方向每次移50cm)进行排查, 直至找出临界断面。反之, 如果第一个补钻孔通风, 则应向压浆口方向移动50cm进行钻孔,同时封闭第一个补钻孔,再向新钻孔通气,看是否密实,以此类推,直至找出临界断面。
找出压浆不密实或空洞的段落后,则对该段落压浆不密实或空洞的段落采取补压浆的方法进行处理, 在该段的原钻孔点位上埋设压浆管或出浆管, 用环氧树脂砂浆进行堵塞。
压浆管和出浆管均用φ20mm的镀锌钢管加工, 约20cm长即可(见图2), 两端车丝, 埋入端的车丝是为了确保该管与环氧树脂砂浆的有效连接, 外露端的车丝是为了在压浆时接上开关阀, 压浆管和出浆管的埋设位置则应视堵塞而定。如果是2-5段堵塞, 6-3段不堵, 则在2、 3点位处埋设压浆管。1、 5、 4点位处埋设出浆管, 同时用环氧树脂砂浆封闭6点位, 如果是6-3处堵塞而2-5段不堵, 则仍在2-3点处埋设压浆管, 但出浆管则应埋在1、 6、 4点位处, 封闭5点位。如果2-5, 6-3段均堵塞, 则应在2、 5、 3处埋设压浆管, 1、 4、 6处埋设出浆管。今年冬季在压浆管, 出浆管埋设成功后, 用高压气吹风, 再用黄油把各预埋管口进行封堵, 待明年气温回升后再清除黄油进行第二次压浆即可。
对于已发现强度不够的两条孔道, 加大开窗面积, 看是否是全孔内水泥砂浆强度不够, 或是由于开窗位置处于压浆密实与不密实的临界面, 由于孔道内水对水泥浆的稀释作用造成的局部强度不够, 则对该段孔道进行凿开, 把强度不合格的水泥浆块清除出去, 然后直接用环氧树脂砂浆进行填充封闭, 如果是全孔道的水泥厂砂浆不够, 则应考虑换束重新布设孔道的方案进行处理。
效果检查。按上述方法处理后, 发现压浆不实部位基本上是从湿接头波纹管连接处开始, 主要是预制梁错位造成波纹管成折线状, 使压浆出现困难。笔者认为: 加大扁波纹管和扁锚的尺寸、 保证预制段结构尺寸的准确、 采取真空压浆, 是确保压浆密实的有效途径。
［参考文献］
［1］ 朱方荣.后张法中的灌浆技术—真空吸浆法［J］.湖南交通科技, , (2): 54～55.