陈灼华,梅海军,周安民
(武汉比邻科技公司,湖北 武汉 430070)
2011年8月1日,交通运输部行业推荐性标准《公路桥涵施工技术规范》(JTG/T F50-2011)(以下简称《规范》)正式施行。笔者在实际工作中,对《规范》中P59 ~62 页“7.9 后张孔道压浆及封锚”,即专用压浆料和专用压浆剂的检验操作和产品部分指标,有一些意见,特予陈述。
2.1.1 管(孔)道压浆料cable grouts
管道压浆料是由水泥、高效减水剂、微膨胀剂、矿物掺合料等多种材料干拌而成的混合料。它是在施工现场按一定比例与水混合均匀后,用于后张梁预应力管道充填的压浆材料。
2.1.2 管(孔)道压浆剂cable grouting agents
管道压浆剂是由高效减水剂、微膨胀剂、矿物掺合料等多种材料干拌而成的混合剂。它是在施工现场按一定比例与水泥、水混合均匀后,用于后张梁预应力管道充填的压浆材料。
《规范》中对压浆材料作了明确的规定:水泥强度不低于42.5、碱含量≤0.60%等多项;减水剂不得含氯盐、亚硝酸盐等对钢筋有腐蚀作用的成分,减水率≥20%;矿物掺合料、拌合水也规定明确;强调不得采用以铝粉为膨胀源的膨胀剂或总碱含量>0.75%的膨胀剂;C1-≤0.06%,SO3≤6.0%,比表面积>350m2/kg;等等。
见表1。
《规范》对压浆浆液的制取在P61页中指出:“搅拌机的转速不低于1000r/min,搅拌叶片的形状应与转速相匹配,其叶片的线速度不宜小于10m/s,最高线速度宜限制在20m/s 以内,且应满足在规定的时间内搅拌均匀的要求。”
读后便知,这是对施工现场设备的要求,实验室如何制取浆液呢?《规范》通篇对此未提及,这就带来了混乱。
表1 后张预应力孔道压浆浆液性能指标表
有人从TB/T3192-2008 中套用“浆体搅拌应采用水泥净浆搅拌机和行星式胶砂搅拌机”,并指出TB/3192-2008 中有规定,现摘录如下:
5.21 搅拌方法
应采用行星式胶砂搅拌机,采用手动搅拌方式。
5.2.1.1 管道压浆料:取3kg 粉剂,放入搅拌锅中,倒入80%的拌合水,慢速搅拌2min。搅拌均匀后,快速搅拌1min;然后再慢速搅拌,同时将剩余的拌合水完全倒入,再慢速搅拌1min。
5.2.1.2 管道压浆剂:按压浆的配比掺量,水泥和压浆剂共称取3kg 粉剂,放入搅拌锅中搅拌1min。然后加水搅拌,搅拌方式同管道压浆料。
对于这一方法,大多数人不认同,认为铁路标准不能与公路标准混为一谈,强调《规范》中明确了转速不低于1000r/min和叶片线速度10 ~20m/s,行星式胶砂搅拌机均达不到其中一项要求。持这一观点的人群,就从五金机电市场购买转速在1000r/min 以上的手电钻,自制叶片、锅盖,在釜形锅中搅拌,制取浆液。但搅拌时间,加料加水的方法和顺序,就自行一套;并说,高速搅拌制取的浆液就是不一样。到底是什么不一样,没有人说出个所以然来。
搅拌设备,包括实验室和施工现场的,《规范》应予以统一。这是制取浆液的基础。
《规范》对施工现场和实验室制取浆液的搅拌时间均未提及,导致实际操作过程中随意性大。
在此,还是将TB/T 3192-2008 中搅拌工艺4.3.3.2 抄录参考:
浆体的搅拌操作顺序为:首先在搅拌机中先加入实际拌合水用量的80%~90%,开动搅拌机,均匀加入全部压浆剂,边加边搅拌,然后加入全部水泥。全部粉料加入后再搅拌2min;然后加入剩余的10%~20%的拌合水,继续搅拌2min。
《规范》应规范实验室和施工现场浆液的搅拌时间,确保浆液的质量。
由于《规范》偏重于施工,对实验室的要求只提供了几个附录,导致实验的操作不好把握。如实验室制取浆液时,每锅的用料量就是一个问题。
笔者倾向于每锅3kg 的粉料和0.26~0.28 的水胶比这个量。这样每锅制得的浆液约1900ml。
依此,笔者这样设计搅拌量,不知能否得到认同。第一锅做流动度测试(约1725ml);第二锅做3d、7d 的抗折抗压强度(约1600ml),可装40mm×40mm×160mm 标准试模两组;第三锅做28d 抗折抗压强度(约800ml),剩余的浆液做凝结时间(约150ml)和压力泌水率试验(约200ml);第四锅做自由泌水率和自由膨胀率实验 (约800ml)及钢丝间泌水率试验 (约800ml);第五锅做充盈度试验(约1256ml)。如果做完流动度的第一锅浆液可利用,则可少搅拌一锅。
这样,可得出做完一套试验需要的物料约为13~16kg(1kg做化学分析);送检样则为:压浆料32kg,压浆剂5kg(双份,供留样用)。
浆液从搅拌锅中倒入标准试模后,因为太稀,不能按GB/T17671 的要求上振动台,只能静放。待初凝后,用直尺将多余的浆体刮掉,终凝25h 后拆模。(这里有一个问题需要明确,以上过程是在实验室环境下完成还是在标准养护箱中完成?)拆模后,迅速将试件放入标准养护室,于水中养护3d、7d、28d,再按GB/T17671 进行实验和计算。
笔者在试验中是这样做的,当浆液注满试模后,用小刀在浆液中沿试模壁四周划动一圈,以便浆液与试模壁紧密接触,再用手抬起试模,在平台上振动五、六下,然后静放。不知是否合理?
《规范》中的流动度是在25℃的条件下,用1725ml±5ml的锥形水泥胶砂稠度仪来测定,笔者认为流动度(25℃)过小:初始10s ~17s,30min10s ~20s,60min10s ~25s;而同类标准TB/T3192-2008 中则是:出机14s ~22s,30min ≤30s。两者相差悬殊。笔者倾向于后一种。
3.5.1 测试流动度的时间如何界定
《规范》中未提。有人说从物料加水时计时,GB/T1346 GB/T17671 均是这样规定的。有人则不然,以TB/T3192 为例,其5.2.4 规定:出机流动度测试完毕后,将所有浆体转入搅拌锅中放置30min。慢速搅拌1min。测试30min 流动度。
若按后一种说法,60min 流动度的测定则在粉料与水接触后67min 以上时间后开始进行。因为制取浆液搅拌约5min,测完初始流动度后静置30min,慢搅1min 后再测试,再静置30mim,再慢速搅拌1min。然后开始测试。这样水与物料的接触时间已超过67min。
3.5.2 60min流动度能否不考查
压浆料中水泥含量在80%以上,而水泥均按GB175-2007的规定生产。GB175 中水泥的初凝时间为≥45min。
这样,《规范》中压浆浆液60min 的流动度测定是在粉料加水67min 之后进行,此时水泥的初凝或已开始或已完成,对流动度肯定有影响,甚至很大。有人为了达到60min 较小的流动度,就往浆液中掺加缓凝剂,认为只要符合《规范》中初凝≥5h,终凝≤24h 的规定就行。这样做没错,但是否是必须。笔者总有一种潜意识的想法,往混凝土中掺加高分子材料,能不掺尽量不掺,能少掺尽量少掺,但说不出个所以然来。压浆料多用于重大、特大工程,高分子材料的添加要慎重。
再说,60min 流动度的考察是否是必须的?若不是,能否不考察?若不考查,则少了一些顾虑。
3.5.3 流动度可否定高一点
从《规范》附录流动锥试验可知,1725ml±5ml 的水从流动锥中流出的时间为8.0s±0.2s,其上限8.2s 与浆液流动度下限10s 只有1.2s 之差,60min 之后还是这样。
流动度的大小直接关系到施工状况,但并不是越小越好,小到与水不相上下,就让人质疑,应该有一个度。笔者与制梁场的技术人员聊到此事,他们讲只要初始流动度控制在30s 之内,现场还是好用的。此语系一家之言,不可偏信。
笔者倾向于TB/T3192 中的出机18s±4s,30min ≤30s 这个范围,并以此为依据作了几组试验,其他各项指标均能达到《规范》中的要求。
3.5.4 流动度测试温度能否定为20℃±2℃
GB/T1346 中6.1、GB/T17671 中4.1 规 定 试 验 室 温 度 为20℃±2℃,GB8076 中6.3 为20℃±3℃,同时所有的材料和设备应在实验条件下至少静置24h。若《规范》中流动度的测试温度为25℃。这样就麻烦了,要么重建一个实验条件,要么原实验室的工作至少停滞72h。若将实验室温度定为20℃±2℃就方便多了,但不知道两温度下流动度的差异。
《规范》中对浆液的抗折抗压强度规定了3d、7d、28d 六个指标,可否将7d 的指标除去呢?GB175 是本经典的标准,在2007年实施的版中只规定了3d、28d 的四个指标,将1d、7d 的指标留给生产企业自检。抓住重点,检测项目尽可能地少是ISO 标准的趋势。《规范》中压浆料全套检测项目27 个之多,生产企业送检一次,费用少则伍仟,多达壹万(检测部门按资质收费)。
笔者认为,压浆料是在混凝土梁的孔道已形成后的充填物料,因此,压浆料检测项目的制定,应抓住其使用特性,即良好的流动性、饱满的充盈度、不收缩、不泌水、对钢筋无锈蚀、不低于主体混凝土的强度等。应根据这些特点来制定产品技术指标和检测方法。
笔者认为《规范》中还有两个指标可商榷,一个是28d 的抗折≥10MPa,因为 GB175 中强度等级62.5 的硅酸盐水泥28d抗折强度是≥8.0MPa;再一个是3h 自由膨胀率是否被24h 自由膨胀率包含?可能是《规范》的制定者考虑到初凝前终凝前各测一个。还是那句话,是不是必须的。
《规范》中对压浆剂的掺量没有界定一个范围,笔者查了一下类似的标准,也没有看到。有人说,内掺10%,叫剂的量一般是这个数。又有人说,《规范》的流动度那么小,要提高点,内掺15%以内是可以的。笔者做了一些实验,考虑到内掺10%强度富余大,就内掺30%,除了流动度偏高外,其余指标也合格。有人便说,掺量30%就不是剂了。因标准未明确,叫人无所适从。
《规范》中明确规定“不得采用以铝粉作膨胀源的膨胀剂或总碱量在0.75%以上的高碱膨胀剂”,应该有相应的检测项目和方法,以消除对预应力钢绞线和产品的损伤。否则,不如不说。
以上纯属个人观点,局限性很大,望广大读者指正。JTG/T F50—2011 公路桥涵施工技术规范[S]
[1] 铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件
[2] GB175-2007 通用硅酸盐水泥[S]
[3] GB/T 1346-2011 水泥标准稠度用水量、凝结时间、安定
[4] 性检验方法[S] GB/T17671-1999 水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)[S]
[5] GB/T17671-1999 水泥胶砂强度检验方法(ISO 法)[S]