后张法预应力混凝土梁管道压浆剂

摘要

本发明提供一种后张法预应力混凝土梁管道压浆剂，其特征在于该压浆剂的组成及重量百分比为：高效减水组份：1～3％、早期膨胀组份：5～10％、中后期膨胀组份：30～50％、矿物掺合料组份：40～60％。本发明还提供其制备方法，分别按重量百分比称量各组份于搅拌机中搅拌均匀即得该发明。将该发明与水泥和水按照一定比例混合制成压浆材料用于施工。本发明特点为：浆体具有极佳的流动性能；具有卓越的保水性能；具有更好的充实性，浆体饱满均匀；具有优异的早期塑性膨胀性能；不含有对预应力筋有腐蚀作用的外加剂；氯离子含量极低；与各种水泥都有良好的适应性，且对温湿度的敏感度都较低。

说明书

技术领域：

本发明属于一种铁路后张法有粘结预应力混凝土梁(包括简支梁和连续梁)孔道压浆用外加剂，具体说是一种高性能铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆剂。该压浆剂也可适用于桥梁、核电站等大型工程的预应力钢筋混凝土孔道灌浆施工。

背景技术：

预应力混凝土技术是建设部“九五”、“十五”期间重点推广应用的10项新技术之一，它广泛应用于建筑、桥梁和特种工程结构，是建筑技术中不可或缺的重要组成部分。

在后张法预应力混凝土结构中，有粘结预应力混凝土中预应力钢筋和混凝土的协同工作能力强，它改善了混凝土的力学行为，增强了构件的承载能力，还可提高锚具的使用寿命。基于耐久性和经济性要求，国内外几乎所有大型工程如桥梁、核电站的安全壳、巨型结构等均采用了有粘结预应力混凝土。但是，有粘结预应力混凝土的所有优点都必须建立在预应力筋与结构混凝土粘结完好的基础之上。因此，压浆已成为有粘结预应力筋混凝土施工过程的一道关键工序。

预应力管道压浆的目的：

①排除孔道内的水分和气体。孔道压浆可利用浆体比重大的特点，将孔道内的水分、气体挤出孔道外，使水泥浆充实孔道空间位置。

②保护预应力筋不锈蚀。通过压浆方法将孔道内压满水泥浆，凝固后可保护力筋不锈蚀。

③充实梁体的密实度。后张预应力构件中的预留孔道穿入力筋张拉锚固后，仍有1/2～1/3的空隙，压浆后，这些空间被水泥浆严密充实，凝固后与构件形成一个密实的整体，有利于整体共同受力。

④减轻锚具负担。孔道压浆后，浆体对预应力筋将产生巨大的握裹力(浆体强度一般设计等强于构件本身，且不低于C40)，这样就近似于先张法，减轻了锚具的负担，即便是锚具超过疲劳极限而失去锚固作用，也有水泥浆产生的握裹力作为第二道防线，无需担心力筋脱锚而造成不堪设想的后果。

在后张法预应力工法施工中，如何使管道压浆密实、不分层、强度均匀，钢铰线不锈蚀、预应力损失小，是近年来桥梁等结构工程使用100年以上必须考虑的问题。在我国众多桥梁中，因压浆质量问题造成管内钢绞线严重腐蚀预应力损失大，导致安全隐患，甚至个别桥梁发生倒塌事件。因此，研制高性能铁路后张预应力混凝土梁管道压浆剂，对提高预应力桥梁的耐久性有重要意义。

中国专利CN 1559960A公开了一种后张有粘结预应力混凝土高性能灌浆外加剂，其中通过采用掺入铝粉来补偿水泥浆体的早期收缩，但是在实际施工中，铝粉发气量受环境温度影响很大，此外产生的氢气容易导致预应力钢筋发生“氢脆”，并且目前有关规范中已明确规定压浆材料中严禁掺入铝粉。本发明中采用早期膨胀剂代替铝粉，其发气量受温度影响较小，产生的也主要是对预应力钢筋无害的氮气。

中国专利CN 101157529A公开了一种高性能水泥基无收缩防腐蚀灌浆剂，其中通过用塑性膨胀剂来代替铝粉以补偿水泥浆体的早期收缩，其24h自由膨胀率平均为0.02％，膨胀效果并不明显。此外，在内掺15％，水胶比高至0.34的条件下，出机流动度才为21s，30min流动度为25s。本发明中通过加入早期膨胀剂，塑性阶段膨胀效果更加明显，而且可在更低水胶比条件下，仍具有优异的流动性能。

发明内容：

本发明的目的是提供一种在低水胶比条件下具有高流动性，塑性阶段具有微膨胀性的高性能后张法预应力混凝土梁管道压浆剂，以满足铁路等后张法有粘结预应力混凝土梁管道压浆需要。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种后张法预应力混凝土梁管道压浆剂，该压浆剂的组成及重量百分比为：

高效减水组份：1～3％

早期膨胀组份：5～10％

中后期膨胀组份：30～50％

矿物掺合料组份：40～60％。

其中以重量百分比计进一步包括如下组分

阻锈组份：0.3～0.6％

保水剂组份：0.01～0.05％

消泡组份：0.2～0.8％

缓凝组份：0～0.5％

引气组份：0～0.05％。

其中所述高效减水组份，由粉状聚羧酸高效减水剂组成，其减水率≥20％。

其中所述早期膨胀组份，由沸石、活性炭、分子筛中的一种或几种组成。

其中所述中后期膨胀组份，由低碱硫铝酸钙膨胀剂组成，总碱量不超过0.75％。

其中所述矿物掺合料组份，由粉煤灰、矿渣粉、硅灰中的一种或几种组成。

其中所述阻锈组份，由掺入复合型钢筋阻锈剂组成。

其中所述保水剂组份，由羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、膨润土中的一种或几种组成。

其中所述消泡组份，由硅烷改性类粉末消泡剂组成，其中所述缓凝组份，由柠檬酸、葡萄糖酸钠、硼砂和磷酸盐中的一种或者几种组成，其中所述引气组份，由三萜皂甙类引气剂组成。

本发明还提供所述的后张法预应力混凝土梁管道压浆剂的制备方法，其特征在于：分别按重量百分比称量各组份于搅拌机中搅拌均匀即得压浆剂，将压浆剂按掺量10～15％掺入强度不低于42.5级的硅酸盐或普通硅酸盐水泥和水，水胶比为0.31～0.33，搅拌均匀制成压浆材料用于后张法预应力管道压浆施工。

本发明主要性能特点为：选用了新型聚羧酸高效减水剂作为减水组份，浆体具有极佳的流动性能，半小时内流动度基本无损失；具有卓越的保水性能，其24小时的自由泌水率为零，3小时的毛细泌水率为零，压力泌水率小于3.5；具有更好的充实性，浆体饱满均匀，灌注时不存在直径大于3mm的气囊和体积大于1mL的水；浆体具有优异的早期塑性膨胀性能，硬化后基本无收缩；不含有高碱(总碱量不得超过0.75％)膨胀剂或铝粉为膨胀源的膨胀剂以及如氯盐类、亚硝酸盐类或其它对预应力筋有腐蚀作用的外加剂；氯离子含量极低，一般情况下可小于0.02％；与各种水泥都有良好的适应性，且对温湿度的敏感度都较低。

具体实施方式

实施例1：

高效减水组份：2.2％

早期膨胀组份：8.5％

中后期膨胀组份：35％

矿物掺合料组份：52.95％

阻锈组份：0.5％

保水剂组份：0.04％

消泡组份：0.6％

缓凝组份：0.2％

引气组份：0.01％

将各组份按上述重量百分比混合均匀制得本发明。

采用按上述配方制得的本发明掺入水泥(替代水泥13％)和水后形成的压浆材料的性能见表1。

压浆料的物理性能

表1

注：所用水胶比为(即水/(水泥+压浆剂)为0.31)，本发明的掺量为内掺，压浆剂的掺量为13％。

实施例2：

高效减水组份：1.8％

早期膨胀组份：6.0％

中后期膨胀组份：45％

矿物掺合料组份：45.95％

阻锈组份：0.5％

保水剂组份：0.03％

消泡组份：0.4％

缓凝组份：0.3％

引气组份：0.02％

将各组份按上述重量百分比混合均匀制得本发明。

采用按上述配方制得的本发明掺入水泥(替代水泥13％)和水后形成的压浆材料的性能见表2。

压浆料的物理性能

表2

注：所用水胶比为(即水/(水泥+压浆剂)为0.32)，本发明的掺量为内掺，压浆剂的掺量为13％。