在后张预应力结构中,灌浆材料的配合比设计需要综合考虑流动性、强度、膨胀性、耐久性等关键特性,同时满足施工工艺要求(如普通灌浆或真空辅助灌浆)。基于规范和工程实践的配合比设计要点和例子:
配合比设计原则
水胶比控制:
一般0.26~0.28,以保证浆体的流动性和强度平衡。
水胶比过低会导致流动性差,过高会导致泌水、离析或强度不足。
胶凝成品材料构成:
水泥:优先选用普通硅酸盐类物质水泥:(P·O 基础强度为42.5或更高强度等级。
矿物混合物:与粉煤灰、硅灰或矿渣混合(占10%~30%),提高工作性能,降低水化热。
膨胀剂:补偿收缩(例如硫铝酸性物质钙膨胀剂,掺量6%~8%),防止浆体硬化后开裂。
外加剂的选择:
减水剂:聚羧酸性减水剂(掺量0.5%~1.5%),提高流动性。
消泡剂:消除混合气泡(掺量0.01%~0.05%),提高压实度。
延迟剂:根据施工温度调节(如葡萄糖酸性物质钠,掺量0.03%~0.1%),增加操作时间。
配合比例的典型例子
1. 普通浆料配比(水胶比0.27)
成品材料质量配合比例(%) 作用说明
普通硅酸盐水泥水泥水泥水泥 70 基础结构强度及凝胶性
Ⅰ级粉煤灰 20 提高流动性,降低水化热
钙膨胀剂是硫酸性物质 8 补偿收缩,防止开裂
聚羧酸减水剂 1.2(胶总量%) 提高流动性,减少用水量
水 27(胶总量%) 调节浆稠度
特性指标:
初始流量:14s
抗压强度28d:58MPa
24小时自由膨胀率:1.2%
泌水率:0%
2. 真空辅助压浆配合比(水胶比0.26)
成品材料质量配合比例(%) 作用说明
普通硅酸盐水泥水泥水泥水泥 75 高强度基材
硅灰 10 密实孔隙,提高压实度
钙膨胀剂是硫酸性物质 6 控制膨胀率
聚羧酸减水剂 1.5(胶总量%) 满足高流动性要求
消泡剂 0.03(胶总量%) 消除气泡
水 26(胶总量%) 精确控制用水量
特性指标:
初始流量:12s
28d抗压强度:65MPa
24小时自由膨胀率:0.8%
充盈:无收缩或过度膨胀
配比调整方法三
流动性不足:
增加减水剂的掺量(每次调整0.1%~0.2%),或微调水胶比(不超过0.01)。
注意:防止过量加水导致泌水或强度下降。
泌水或离析:
减少用水量,或加入增稠剂(如羟丙基甲基纤维素)。
对减水剂与水泥的相容性进行测试,必要时更换减水剂。
膨胀率不足:
增加膨胀剂掺量(每次调整1%~2%),或选择膨胀效率较高的产品。
注意:膨胀剂掺量过高会导致过度膨胀,破坏结构。
强度发展缓慢:
提高水泥强度等级,或降低矿物掺合料级配合比。
加强早期养护(如涂保水膜或喷洒养护剂)。
四是施工作业配合比验证
试拌试验:
对初始流动性、泌水率、膨胀率进行测试,按设计配合比制备浆体。
制作3组标准试件(40毫米)×40mm×测试1d160mm)、3d、抗压强度为28d。
模拟压浆试验:
使用与实际孔道相同的管道(如金属波纹管)进行压浆模拟。
检测排气孔冒浆情况,确认浆体充盈。
调整优化:
根据试验结果,在满足规范要求之前,进行微配合比。
参考工程案例5
案例1:高速公路桥梁工程
配合比例:72%的水泥 + 粉煤灰20% + 膨胀剂6% + 减水剂1.2% + 水27%。
施工工艺:真空辅助压浆,压力0.6MPa,持压5分钟。
检测结果:
13s流量,62MPa28d强度。
通道充盈度为100%,无泌水或离析。
案例2:某铁路客运专线箱梁
配合比例:78%的水泥 + 硅灰8% + 膨胀剂5% + 减水剂1.5% + 消泡剂0.03% + 水26%。
施工工艺:普通压浆,压力0.5MPa,稳压3分钟。
检测结果:
15s流量,70MPa28d强度。
Cl-0.02%的含量符合严寒地区的持久性要求。
六是操作要点
成品材料一致性:
混凝土、掺合料、外加剂需要对厂家和批次进行固定,以防止特性波动。
计量精度:
使用微电子秤称重,误差控制在±1%以内。
搅拌时间:
搅拌1分钟,加水3分钟,静置2分钟排气,再搅拌1分钟。
环境气温:
施工温度应为5℃~35℃,冬季应采取保温措施(如蒸汽养护)。
七、
后压浆料的配合比设计应以标准为基础,优化成品材料的特性、施工工艺和环境条件。通过混合试验和模拟压浆验证配合比的可行性,确保浆体满足流动性、强度、膨胀性和持久性的要求。在实际工程中,建议参考类似工程的经验,加强施工过程中的质量控制,保证预应力结构的长期运行。
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