后张法预应力工程孔道灌浆及其孔隙防治

福州统建拆迁工程处 许宏政



后张法预应力工程孔道灌浆及其孔隙防治

福州统建拆迁工程处 许宏政

后张法预应力灌浆充实孔道的作用是保护预应力钢筋，提高整体结构的承载力。因材料、施工原因及灌浆材料泌水蒸发后，在浆体凝固时将产生一些孔隙，减少这些孔隙是提高预应力灌浆质量的关键。文章指出，通过对灌浆工艺关键点的控制，可以防止孔隙产生，保证灌浆的密实度。

预应力灌浆 孔隙防治 关键点控制

孔道灌浆是后张法预应力施工的最后一道工序,其质量直接影响到预应力的效率和结构的耐久性,在后张预应力构件中起着举足轻重的作用：防止预应力钢材锈蚀；使预应力钢材与混凝土有效粘结，实现整体应力效果，增强梁体的承载能力；减轻锚固体系的负荷。因此必须高度重视灌浆质量，压入孔道内的水泥浆在结硬后应有可靠的密实性，能起到预应力筋的防护作用，同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度，以便将预应力有效地传递给周围的砼。后张预应力孔道灌浆密实与否，直接关系到预应力构件永存内力的稳定性及耐久性。据有关资料介绍，美国从地震跨塌的后张预应力桥梁构件上截取若干断面解剖测试，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、断丝及内力损失严重等致命的质量问题。由此看来，后张预应力孔道压浆的密实度，是后张预应力构件质量控制的主要环节。

1 孔道灌浆孔隙表现症状

（1）浆体初凝后，从进浆孔或排气孔用探测棒探测到空洞。

（2）计算浆体压进孔道总量小于孔道总空隙量。

（3）多波曲线孔道，特别是竖向多波曲线孔道波峰顶排气孔未冒浆。

（4）灌浆保压操作时，压力不能恒定。

（5）梁体因蜂窝、狗洞、裂缝等内部隐蔽缺陷而漏浆。

（6）封锚不严而漏浆。

（7）上下或左右孔道串孔等。

2 灌浆的关键点

为保证灌浆的密实度，防止空隙，灌浆用的水泥浆，除应满足强度和粘结力的要求外，应具有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性。应采用强度等级不低于425的普通硅酸盐水泥；水灰比宜为0.4 左右。对于空隙大的孔道可采用水泥砂浆灌浆，水泥浆及水泥砂浆的强度均不得小于20N/mm2。为增加灌浆密实度和强度，可使用一定比例的膨胀剂和减水剂。减水剂和膨胀剂均应事前检验，不得含有导致预应力钢材锈蚀的物质。建议拌合后的收缩率应小于2％，自由膨胀率不大于5％。灌浆前孔道应湿润、洁净。对于水平孔道，灌浆顺序应先灌下层孔道，后灌上层孔道。对于竖直孔道，应自下而上分段灌注，每段高度视施工条件而定，下段顶部及上段底部应分别设置排气孔和灌浆孔。灌浆压力0.5～0.6MPa 为宜。灌浆应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通畅。不掺外加剂的水泥浆，可采用二次灌浆法，以提高密实度，防止空隙产生，施工控制关键点如下：

（1）水泥、水、外加剂和压浆设备符合规范要求。

（2）水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标符合规范要求。

（3）压浆前检查孔道是否畅通。

（4）压浆顺序正确。按孔道由低向高的顺序进行。

（5）严格控制压浆压力和速度。

（6）采用真空压浆技术。

3 孔道灌浆施工工艺

3.1 压浆前的准备工作

3.1.1冲洗孔道

孔道在压浆前应用压力水冲洗，以排除孔内粉渣等杂物，保证孔道畅通，冲洗后用空压机吹去孔内的积水，但要保持孔道湿润而使水泥浆与孔壁结合良好，在冲洗过程中，如发现有冒水、漏水现象，则应及时堵塞漏洞进行处理。

3.1.2水泥浆拌制

①水泥浆应有足够的流动性，流动度为150~200mm即可满足灌浆要求。

②水灰浆用水应是清洁水，不含对水泥或预应力钢绞线有害的物质，每升水不得含500mg以上的氯化物离子。

③外加剂：为了防止孔道中的水泥浆产生体积收缩，在水泥浆中渗入膨胀剂（铝粉），铝粉的渗量为水泥用量的0.01%，或渗入UEA膨胀剂，UEA的渗量为水泥用量的10%~12%。

3.1.3水泥浆的搅拌

水泥浆的配合比在搅拌前试配确定，也可根据以往的配合比复验确定。水泥浆的拌制，首先把水加入搅拌机中，开动搅拌机后，再加入水泥和膨胀剂，材料计量应以水泥重量为基数来计算水量和外加剂用量。搅拌时间应保证水泥浆混合均匀，一般需要3min 左右，灌浆过程中，水泥浆的搅拌应不间断，当灌浆过程短暂停顿时，应让水泥浆在搅拌机和灌浆机内循环流动，防止沉淀后堵塞管道和开关阀门。

3.1.4水泥浆主要技术指标

①水灰比为0.4~0.45。

②水泥浆拌和后3h 泌水率控制在2%，在24h 内泌水全部补浆吸收。

③水泥浆中掺入膨胀剂，其自由膨胀率应小于10%。

④水泥浆稠度控制在14~18s 之间。

⑤每升水中不得含500mg 以上的氯化物离子或任何一种其他有机物。

3.2 孔道灌浆

预应力钢绞线张拉后，孔道应尽早及时灌浆。孔道灌浆是利用灌浆泵将水泥浆压灌到预应力筋孔道中去，使之填满预应力钢绞线与孔道间的空隙，让预应力纲绞线与砼牢固地粘结为一整体。灌浆工艺：灌浆一般采用活塞式压浆泵，灌浆的压力以保证压入孔内的水泥浆密实为准，压浆的最大压力一般宜控制在0.5~0.7MPa，采用一次性灌浆时，适当加大压力，但最大压力不宜超过1.0MPa。灌浆应缓慢、均匀地进行，不得中断，开始压力要小，逐步增压，灌浆应达到孔道另一端排气孔饱满和冒出浓浆（应与规定的稠度相同的水泥浆）为止，然后采用螺栓堵头堵塞出浆口。为了保证孔道中充满灰浆，每个孔道灌浆至最大压力后，应保持一般不小于0.5MPa的一个稳压期，该稳压期不少于2min。关闭进浆口阀门，压浆机回浆，待水泥浆凝固后，再拆卸连接接头，即时清理。为检查孔道内水泥浆的实际密度，压浆后应从检查孔抽查压浆的密实情况，如不实应及时处理，处理方法可采用二次灌浆。在拌制水泥浆的同时，制作标准试块，经与梁同等条件养护。水泥浆抗压强度：水泥浆强度不低于M30级，水泥浆试块用边长为70.7mm立方体砂浆试模制作。

4 工程实例

某项目位于福州市晋安区，钢筋混凝土结构，砼强度等级C40。预应力梁配置15.2高强低松弛钢绞线束，抗拉强度标准值fpth＝1860MPa，预应力梁采用55金属波纹管，接头管采用相应大一号规格的波纹管，灌浆水泥采用强度等级425的普通硅酸盐水泥，张拉方式为一端张拉，采用AEA，减水剂采用FDN，张拉端设在框架梁外侧。锚具型号采用YM15-5型锚具及相配套的锚垫板。强度等级为M20，水灰比为0.45，掺入0.01%水泥用量的铝粉，根据工程特点，依据规范，制定了灌浆施工组织计划，保证了灌浆的密实度，其工艺概述如下：

4.1 灌浆工艺流程（见图1）

4.2 灌浆准备

（1）灌浆设备必须提前调试，主要设备施工现场应有备件，以保证灌浆能够连续进行。

（2）灌浆前全面检查灌浆孔、泌水孔、排气孔是否畅通，并采用压缩空气清孔。

（3）灌浆前对锚具夹片空隙和其他可能产生的漏浆处采用高强度水泥浆或结构胶等方法封堵。封堵材料的抗压强度大于10 MPa时，方可灌浆。

（4）严格按照上述要求拌制水泥浆，水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间，视气温而定，正常情况下（25℃左右）在30～45min范围内即可灌浆。

4.3 灌浆

（1）灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆把下层孔道堵塞。灌浆从构件一端进行，另一端封闭，水气由排气孔排出。

（2）水泥浆或水泥砂浆要经过滤网，使用活塞式灌浆泵进行灌浆，不得使用压缩空气。

（3）灌浆中不断搅拌浆液，以免沉淀析水。灌浆工作应缓慢均匀进行，不得中断，并应将所有最高点的排气孔一一放开和关闭，使孔内排气通畅。如孔道排气不畅，应检查原因，待故障排除后重压。灌浆压力宜为1.0 MPa，灌浆达到孔道另一端饱满出浆，以及达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5 MPa的一个稳压期，该稳压期不宜少于2min。

（4）如遇灌浆不畅通，更换灌浆孔，应将第一次灌入的水泥浆排出，以免两次灌浆之间有空气存在。

（5）灌浆过程中及灌浆48h内，结构砼的温度不得低于5℃，否则应采取保温措施。当气温高于35℃时，灌浆应在夜间进行。

4.4 封闭锚具

对需封锚的锚具，灌浆后应先将其周围冲洗干净并对两端砼凿毛，然后设置钢筋网浇筑封锚砼。封锚砼的强度应符合设计要求，设计无要求时不宜低于构件砼强度等级值的80%。

由于在施工中加强了对后张预应力孔道压浆技术质量管理的力度，在施工中通过应用孔道灌浆技术，从配合比设计、外加剂选用、机械设备、施工工艺、现场操作等方面改进，确保灌浆质量，取得了良好的效果。

[1] 马强:浅谈后张法预应力孔道灌浆施工技术[EB/OL]. http://down.zhulong. com/tech/detailprof238508SG.htm.

[2] 孙商民.后张预应力结构管道压浆不实及防止措施[EB/OL]. http://down. zhulong.com/tech/detailprof146165LQ.htm.

[3] 王承玮.预应力工艺质量通病及其防治[EB/OL]. http://down.zhulong.com/ tech/detailprof158465LQ.htm.