后張預應力混凝土結構孔道壓漿用外加劑的選擇

【摘要】本文從后張預應力混凝土結構孔道壓漿所用水泥漿配合比設計出發(fā)，根據水泥漿特性以及高效減水劑、膨脹劑作用機理，簡要探討了水泥與外加劑的適應性以及配合比設計中對水泥、外加劑的選擇。

【關鍵詞】孔道壓漿；水泥漿；水泥礦物成分；外加劑作用機理；適應性

1 工程簡介和水泥漿的技術要求

北京至珠海國道主干線新鄉(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由中國路橋集團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應力混凝土T型梁1296片，張拉后進行預應力孔道壓漿。水泥漿的技術要求如下：

(1) 水泥，普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，強度等級不低于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，24h泌水全部被漿體吸收；

(4) 可摻入適當的膨脹劑，但不得摻入鋁粉等銹蝕預應力鋼筋的膨脹劑。摻入膨脹劑后，水泥漿不受約束的自由膨脹率應小于10%；

(5) 水泥漿稠度14s～18s，強度不低于40MPa。

后張預應力混凝土結構孔道壓漿，是預應力混凝土結構施工過程中的一個重要環(huán)節(jié)，壓漿質量的好壞，直接影響結構的安全性和可靠性。孔道壓漿水泥漿配合比設計中各原材料(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性問題，這是本文探討的重點。

2 水泥和減水劑的選擇

首先考慮減水劑與水泥的適應性。減水劑與水泥不適應的主要表現：

(1) 減水效果不足，增加流動性效果不明顯；

(2) 凝結速度異常以及保持流動性效果不好；

(3) 泌水率較大以及強度降低。

不適應的原因：

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

(2) 水泥方面的原因包括：水泥礦物組成、堿含量、調凝石膏的形態(tài)、水泥的磨細程度、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，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性經時損失作為主要控制點。

水泥最初選擇了新鄉(xiāng)水泥廠生產的平原牌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產生較大的泌水，聚羧酸系高效減水劑雖然性能優(yōu)良但價格昂貴，所以初步選擇了UNF-lA萘系高效減水劑。試驗結果見表1。

從試驗結果分析，稠度1h后損失嚴重。又選擇中國長城鋁業(yè)公司水泥廠生產的建筑牌P·O 42.5，與UNF-lA的試驗結果見表2。

試驗結果表明UNF-lA對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度經時損失，平原牌水泥的損失較嚴重。

水泥顆粒越細，其比表面積越大，則水泥顆粒對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，對于細度大的水泥，減水劑的減水率相對要小一些。水泥熟料中四大礦物成分對減水劑分子的吸附程度大小順序為：C3A>C4AF>C3S>C2S。許多試驗結果證明，鋁酸鹽相對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度見表3。

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

水泥漿流動性損失，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行試驗。試驗結果見表4。