后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道壓漿用外加劑的選擇

【摘要】本文從后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道壓漿所用水泥漿配合比設(shè)計(jì)出發(fā)，根據(jù)水泥漿特性以及高效減水劑、膨脹劑作用機(jī)理，簡(jiǎn)要探討了水泥與外加劑的適應(yīng)性以及配合比設(shè)計(jì)中對(duì)水泥、外加劑的選擇。

【關(guān)鍵詞】孔道壓漿；水泥漿；水泥礦物成分；外加劑作用機(jī)理；適應(yīng)性

1 工程簡(jiǎn)介和水泥漿的技術(shù)要求

北京至珠海國(guó)道主干線新鄉(xiāng)至鄭州高速公路，黃河特大橋北引橋七合同段K49+405.350～K53+458.77由中國(guó)路橋集團(tuán)第一公路工程局第一公路工程公司承建。該合同段有后張法預(yù)應(yīng)力混凝土T型梁1296片，張拉后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力孔道壓漿。水泥漿的技術(shù)要求如下：

(1) 水泥，普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5MPa；

(2) 水膠比一般選擇0.40、0.45，摻減水劑可降至0.35；

(3) 泌水率最大不超過3%，拌合后3h控制在2%以內(nèi)，24h泌水全部被漿體吸收；

(4) 可摻入適當(dāng)?shù)呐蛎泟?，但不得摻入鋁粉等銹蝕預(yù)應(yīng)力鋼筋的膨脹劑。摻入膨脹劑后，水泥漿不受約束的自由膨脹率應(yīng)小于10%；

(5) 水泥漿稠度14s～18s，強(qiáng)度不低于40MPa。

后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)孔道壓漿，是預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，壓漿質(zhì)量的好壞，直接影響結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性?？椎缐簼{水泥漿配合比設(shè)計(jì)中各原材料(包括水泥、高效減水劑、膨脹劑等)的選擇涉及到一些外加劑與水泥的適應(yīng)性問題，這是本文探討的重點(diǎn)。

2 水泥和減水劑的選擇

首先考慮減水劑與水泥的適應(yīng)性。減水劑與水泥不適應(yīng)的主要表現(xiàn)：

(1) 減水效果不足，增加流動(dòng)性效果不明顯；

(2) 凝結(jié)速度異常以及保持流動(dòng)性效果不好；

(3) 泌水率較大以及強(qiáng)度降低。

不適應(yīng)的原因：

(1) 減水劑方面的原因包括：減水劑品種、作用機(jī)理、磺化程度、調(diào)凝劑、分子量、反離子性質(zhì)以及狀態(tài)(粉劑、液劑)。

(2) 水泥方面的原因包括：水泥礦物組成、堿含量、調(diào)凝石膏的形態(tài)、水泥的磨細(xì)程度、水泥中的混合材。

把以上因素作為選擇水泥和高效減水劑的依據(jù)，并將減水劑的減水率、拌合后水泥漿的泌水率比、收縮率比以及水泥漿流動(dòng)性經(jīng)時(shí)損失作為主要控制點(diǎn)。

水泥最初選擇了新鄉(xiāng)水泥廠生產(chǎn)的平原牌P·O 42.5。高效減水劑方面，氨基磺酸鹽系高效減水劑往往會(huì)產(chǎn)生較大的泌水，聚羧酸系高效減水劑雖然性能優(yōu)良但價(jià)格昂貴，所以初步選擇了UNF-lA萘系高效減水劑。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

從試驗(yàn)結(jié)果分析，稠度1h后損失嚴(yán)重。又選擇中國(guó)長(zhǎng)城鋁業(yè)公司水泥廠生產(chǎn)的建筑牌P·O 42.5，與UNF-lA的試驗(yàn)結(jié)果見表2。

試驗(yàn)結(jié)果表明UNF-lA對(duì)建筑牌水泥的減水效果要好于平原牌水泥。兩種水泥漿都有流動(dòng)度經(jīng)時(shí)損失，平原牌水泥的損失較嚴(yán)重。

水泥顆粒越細(xì)，其比表面積越大，則水泥顆粒對(duì)減水劑分子的吸附量也大。所以在減水劑摻量相同的情況下，對(duì)于細(xì)度大的水泥，減水劑的減水率相對(duì)要小一些。水泥熟料中四大礦物成分對(duì)減水劑分子的吸附程度大小順序?yàn)椋篊3A>C4AF>C3S>C2S。許多試驗(yàn)結(jié)果證明，鋁酸鹽相對(duì)減水劑分子的吸附大于硅酸鹽相。因此水泥中C3A和C4AF的比例越大，減水劑的減水效果就越差。兩種水泥的礦物成分及細(xì)度見表3。

平原牌水泥細(xì)度較大，礦物成分中C3A和C4AF含量比建筑牌水泥要大，這應(yīng)該是UNF-lA高效減水劑摻量相同時(shí)，對(duì)于兩種水泥出現(xiàn)減水率差異的原因。對(duì)于水泥的堿含量，有些文獻(xiàn)指出，水泥中堿含量在0.5%左右時(shí)，摻加萘系高效減水劑的水泥漿的流動(dòng)性最大，增加和減少堿含量都將降低水泥漿的流動(dòng)性。

水泥漿流動(dòng)性損失，考慮用緩凝高效減水劑來解決。因此，選擇NF-2-6緩凝萘系高效減水劑與兩種水泥進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表4。