后张预应力混凝土结构孔道压浆用外加剂的选择

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  【摘 要】本文从后张预应力混凝土结构孔道压浆所用水泥浆配合比设计出发，根据水泥浆特性以及高效减水剂、膨胀剂作用机理，简要探讨了水泥与外加剂的适应性以及配合比设计中对水泥、外加剂的选择。

  【关键词】孔道压浆；水泥浆；水泥矿物成分；外加剂作用机理；适应性

  1 工程简介和水泥浆的技术要求

  北京至珠海国道主干线新乡至郑州高速公路，黄河特大桥北引桥七合同段K49+405.350～K53+458.77由中国路桥集团第一公路工程局第一公路工程公司承建。该合同段有后张法预应力混凝土T型梁1296片，张拉后进行预应力孔道压浆。水泥浆的技术要求如下：

  (1) 水泥，普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，强度等级不低于42.5MPa；

  (2) 水胶比一般选择0.40、0.45，掺减水剂可降至0.35；

  (3) 泌水率最大不超过3%，拌合后3h控制在2%以内，24h泌水全部被浆体吸收；

  (4) 可掺入适当的膨胀剂，但不得掺入铝粉等锈蚀预应力钢筋的膨胀剂。掺入膨胀剂后，水泥浆不受约束的自由膨胀率应小于10%；

  (5) 水泥浆稠度14s～18s，强度不低于40MPa。

  后张预应力混凝土结构孔道压浆，是预应力混凝土结构施工过程中的一个重要环节，压浆质量的好坏，直接影响结构的安全性和可靠性。孔道压浆水泥浆配合比设计中各原材料(包括水泥、高效减水剂、膨胀剂等)的选择涉及到一些外加剂与水泥的适应性问题，这是本文探讨的重点。

  2 水泥和减水剂的选择

  首先考虑减水剂与水泥的适应性。减水剂与水泥不适应的主要表现：

  (1) 减水效果不足，增加流动性效果不明显；

  (2) 凝结速度异常以及保持流动性效果不好；

  (3) 泌水率较大以及强度降低。

  不适应的原因：

  (1) 减水剂方面的原因包括：减水剂品种、作用机理、磺化程度、调凝剂、分子量、反离子性质以及状态(粉剂、液剂)。

  (2) 水泥方面的原因包括：水泥矿物组成、碱含量、调凝石膏的形态、水泥的磨细程度、水泥中的混合材。

  把以上因素作为选择水泥和高效减水剂的依据，并将减水剂的减水率、拌合后水泥浆的泌水率比、收缩率比以及水泥浆流动性经时损失作为主要控制点。

  水泥最初选择了新乡水泥厂生产的平原牌P·O 42.5。高效减水剂方面，氨基磺酸盐系高效减水剂往往会产生较大的泌水，聚羧酸系高效减水剂虽然性能优良但价格昂贵，所以初步选择了UNF-lA萘系高效减水剂。试验结果见表1。

  从试验结果分析，稠度1h后损失严重。又选择中国长城铝业公司水泥厂生产的建筑牌P·O 42.5，与UNF-lA的试验结果见表2。

  试验结果表明UNF-lA对建筑牌水泥的减水效果要好于平原牌水泥。两种水泥浆都有流动度经时损失，平原牌水泥的损失较严重。

  水泥颗粒越细，其比表面积越大，则水泥颗粒对减水剂分子的吸附量也大。所以在减水剂掺量相同的情况下，对于细度大的水泥，减水剂的减水率相对要小一些。水泥熟料中四大矿物成分对减水剂分子的吸附程度大小顺序为：C3A>C4AF>C3S>C2S。许多试验结果证明，铝酸盐相对减水剂分子的吸附大于硅酸盐相。因此水泥中C3A和C4AF的比例越大，减水剂的减水效果就越差。两种水泥的矿物成分及细度见表3。

  平原牌水泥细度较大，矿物成分中C3A和C4AF含量比建筑牌水泥要大，这应该是UNF-lA高效减水剂掺量相同时，对于两种水泥出现减水率差异的原因。对于水泥的碱含量，有些文献指出，水泥中碱含量在0.5%左右时，掺加萘系高效减水剂的水泥浆的流动性最大，增加和减少碱含量都将降低水泥浆的流动性。

  水泥浆流动性损失，考虑用缓凝高效减水剂来解决。因此，选择NF-2-6缓凝萘系高效减水剂与两种水泥进行试验。试验结果见表4。