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在桥梁支座或设备基础施工中,二次灌浆灌浆的成败直接决定了结构的安全与寿命。简单来说,它就是在新旧混凝土之间或设备底板与基础之间填充高强流态材料,以传递荷载并保证密实接触。本文结合我15年的现场经验,专门聊聊如何选材、施工和避免常见坑点。
很多刚入行的朋友容易把它和普通混凝土搞混。从本质上讲,二次灌浆料是一种经过特殊级配的水泥基干混砂浆,核心特点是流动性高、早期强度上得快、微膨胀。根据GB/T 50448-2015《水泥基灌浆材料应用技术规范》,这类材料按流动度可分为I类(≥380mm)和II类(≥340mm),实际项目中多用I类来保证狭窄空间的填充效果。
以某跨海大桥的支座灌浆项目为例,设计要求28天抗压强度达到60MPa,且24小时内必须达到30MPa才能进行后续张拉。我们选用的就是标准型C60灌浆料,实测24小时强度达到34.5MPa,完全满足工期要求。这里要注意,不同厂家对流动度和强度的标定有差异,施工前一定要看检测报告上的实际数据,不能只看型号。
实际操作中,我建议采购人员重点核对两个参数:初始流动度是否大于300mm,以及3小时后的流动度保留值。如果这两个数据达不到,说明材料的保水性和抗离析能力差,容易在灌浆过程中堵管或分层。
最直接的原因就是收缩。普通混凝土在硬化过程中会有0.04%-0.06%的干缩,这个收缩量对于几十厘米厚的结构可能问题不大,但对于几厘米厚的灌浆层,一旦收缩就会在设备底板和基础之间产生缝隙,导致荷载传递不均,严重时螺栓会松动甚至断裂。
以某化工厂压缩机基础的灌浆为例,之前有人用了C40细石混凝土,结果三个月后检查发现,设备底板下出现了1.5mm的缝隙,压缩机运行时振动明显增大。后来我们换成专用的二次灌浆料,利用材料中的膨胀组分(如钙矾石)产生0.02%-0.05%的微膨胀,正好补偿了收缩,彻底解决了这个问题。
另外,普通混凝土的流动性也不够。在设备底板下这种高度受限的空间(通常只有50-100mm),混凝土很难靠自重流平,必须用振捣棒,但振捣又容易导致骨料下沉、浆液上浮,形成离析。而灌浆料的自流平特性,让它在不需要振捣的情况下就能填满所有角落。
第一个坑是基础不润湿。很多施工队图省事,直接把干基础灌浆。结果灌浆料里的水分被基础快速吸走,导致表层失水、强度上不去,甚至出现起砂。正确做法是在灌浆前24小时开始洒水润湿,灌浆前1小时用空压机吹净明水,保持基础表面“饱和面干”。
第二个坑是用水量超标。现场工人有时觉得料太稠,就多加水。但每多加1%的水,28天强度可能下降5-8MPa。以C60灌浆料为例,标准用水量是13%-14%,如果加到16%,强度可能掉到45MPa以下,完全不符合设计。
第三个坑是灌浆速度太快。特别是对于长度超过2米的支座,如果从一个方向猛灌,空气排不出去就会形成气泡,影响密实度。经验上,灌浆速度控制在每分钟20-30升,从一侧缓慢推进,让气体从另一侧排出。某高铁箱梁支座灌浆时,我们特意在模板上预留了排气孔,灌浆过程中看到浆液从排气孔流出才封堵,保证了密实。
第四个坑是养护不到位。二次灌浆层厚度小,失水快。灌浆完成后,必须在初凝后(约2-3小时)立即覆盖湿麻袋或塑料薄膜,并保持湿润养护至少7天。冬季施工时,环境温度低于5℃必须采取保温措施,否则强度发展会停滞。
第五个坑是冬季施工温度控制。很多规范要求施工温度在5℃-35℃之间,但实际在北方冬天,就算用热水搅拌,料温也容易掉下来。我的做法是:在搅拌前把干料和搅拌水都放在暖棚里预热到15℃以上,灌浆后立即覆盖保温棉,并监测24小时内的温度曲线,确保不出现负温。
同样是二次灌浆,用在设备基础、桥梁支座和风电塔筒上,要求完全不同。以某风电塔筒基础为例,塔筒与基础之间需要灌浆高度达1.2米,而且是一次性灌完。这种情况下,如果材料膨胀率控制不好,膨胀压力会把塔筒顶起来。我们选用的就是低膨胀型灌浆料,膨胀率控制在0.02%-0.03%,同时要求流动度保持时间在45分钟以上,确保有足够时间完成灌浆。
再比如某钢厂轧机基础的灌浆,设备运行时振动频率高、冲击大。这里就不能用普通C60,而要用抗冲击型灌浆料,其弹性模量要控制在30-35GPa之间,同时添加了聚丙烯纤维来增强韧性。实测在100万次疲劳荷载下,没有出现裂缝。
对于设备基础的二次灌浆,还有一个容易被忽略的点:灌浆层厚度。规范要求最小厚度不低于30mm,最大厚度不超过100mm。如果超过100mm,建议分层灌浆,中间间隔不少于4小时,否则内部水化热积聚会导致温度裂缝。
养护时间不是固定的。夏季高温时,灌浆料强度发展快,但失水也快。以30℃环境为例,灌浆后2小时就要开始洒水养护,前3天每天洒水不少于6次。冬季低温时,强度发展慢,养护期要延长到14天,而且不能直接洒冷水,要用40℃左右的温水,避免温差裂缝。
验收时最直观的检查方法就是敲击法。用小锤轻敲灌浆层表面,如果声音清脆,说明密实;如果声音发闷,说明有空鼓。对于重要结构,比如桥梁支座,还要用超声波检测密实度,空鼓面积不能超过总面积的5%。
强度验收按GB/T 50448执行,试块尺寸为100mm×100mm×100mm,标准养护条件下检测28天抗压强度。但实际操作中,我建议施工队多做一组同条件养护试块,放在现场与灌浆层相同环境下,这样检测出的强度才真正反映实际结构状态。
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