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摘要：针对桥梁灌浆不密实的问题，本文对其原因进行了分析，通过泌水试验研究了浆体水灰比以及外加剂对浆体泌水性的影响，确定了水灰比为0.38，并加入外加剂时的水泥浆体的泌水率最小。通过现场灌浆试验，检验了漏浆问题处理措施的有效性，其中将孔道内浆体冲出重新灌浆的效果最好。
关键词：灌浆,泌水,密实性
0 引言
现代预应力混凝土桥梁结构体系中，预应力孔道灌浆的作用[1]主要有三点：一是保护预应力孔道内钢筋不外露而遭水分、杂散电流等介质的锈蚀;二是使孔道内预应力钢筋与梁体混凝土之间有良好的粘结，使两者共同作用;三是消除桥梁预应力体系在反复荷载作用下对锚具造成的疲劳破坏，延长锚具的使用寿命，提高结构的耐久性。因此，孔道灌浆质量的好坏，将直接影响整个桥梁预应力结构体系的安全性和可靠性。
国内外因灌浆不密实的而使桥梁倒塌的实例屡见不鲜：如国外1985年英国Ynys-Gwas预应力混凝土大桥[2]的突然倒塌事故;我国2004年6月坍塌的辽河大桥等。国内外学者对此展开了广泛的研究，国外的fib等学术机构、荷兰VSL公司等从管道铺设、灌浆料配置等方面入手进行了研究，我国大量学者从真空灌浆、高性能灌浆料方面入手等进行了较多的探索[3,4]，取得了不错的研究进展。但在实际工程灌浆施工中，存在较多的问题，导致预应力孔道灌浆的不密实。
1 孔道灌浆不密实的原因分析
目前，我国在预应力孔道灌浆过程中导致灌浆不密实的原因主要有两类：技术原因和施工原因。技术原因主要来源于灌浆材料的质量、灌浆工艺、灌浆的设备水平等;施工原因主要是一些人为因素，包括管理者的重视程度、施工工人的施工水平及责任心等。归纳主要原因有以下几点：
(1)粗劣的灌浆施工工艺：目前工程施工中，普遍采用普通的灌浆工艺，真空灌浆等都较少采用，灌浆设备简陋，工艺不规范。
(2)灌浆材料质量不过关：目前市场上充斥着良荞不齐的灌浆料产品，由于缺乏专门的质量要求及检测方法，很难考证其质量的优劣。
(3)缺乏对灌浆质量的有效检测手段：缺少有效的检测手段致使预应力孔道灌浆质量得不到有效的监督。
(4)灌浆人员缺乏足够的专业培训：在目前的施工过程中，绝大多数的灌浆施工人员都没有经过任何的灌浆专业培训，普通缺乏专业的技能，责任心不强，造成了灌浆质量的低劣。
针对上述问题，有的需要我国建立完善的规范系统，有的需要提高现场施工队伍的专业素质，这仅仅依靠一个人的力量是难以完成的。本文从灌浆材料的泌水及灌浆过程中出现问题的处理办法两方面入手，来探讨桥梁灌浆的密实性。
2 浆体泌水的影响因素
2.1 浆体泌水率
预应力孔道在灌浆后，比重较大的水泥浆将下沉到预应力孔道的底部，而比重较小的水和微细的物质会上浮在预应力孔道顶部，工程中把这种水泥浆中水分上浮的现象称之为泌水。浆体的泌水率对于灌浆结果来说具有重要的意义，泌水率过大，其自由水不能够完全被水泥水化反应所吸收，则随着泌水的消失而势必在预应力孔道内部留下空洞，导致灌浆不密实。因此，国内外规范都对此做了严格规定：
2000年《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)[5]规定水泥浆的泌水率最大不得超过3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水应在24h内重新全部被浆体吸回;2008年国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》(GB/T 50448-2008)[6]，规定所有类型的灌浆材料的泌水率均为0%。2008年铁道部行业标准《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》(TB/T 3192-2008)[7]，规定水泥浆体3h泌水率≤0.1%，24h泌水率为0%。欧盟规范规定灌浆料3h后泌水率不大于0.3%。美国后张预应力协会(PTI)规范[8]规定灌浆料3h后泌水率为0。
2.2 水灰比对泌水率的影响
影响浆体泌水的主要因素有：水灰比、外加剂的性质、水泥的细度等。其中，水泥浆体的水灰比是影响浆体泌水的最主要因素，不同水灰比的水泥浆体的泌水率如图1所示。
由图1可看出，水灰比越小，浆体泌水率则越小，但鉴于浆体流动性的需要，显然浆体的水灰比不可能无限制的减小，文献显示[9]，浆体的水灰比在0.36～0.40之间较为合适，通过添加外加剂可以有效减小水灰比，从而减小浆体的泌水率。
2.3 外加剂对泌水率的影响
在试验中，将水泥浆体分为两种，第一种浆体中不添加外加剂，为纯水泥浆体;第二种浆体中加入北京某研究院生产的ANG高强无收缩灌浆料，掺量为水泥用量的3.5%。设置两种水泥浆体的水灰比都分别为0.36、0.38、0.40，将配置好的水泥浆体800ml倒入容量为1000ml的玻璃量筒中，记下体积数值，并将量筒口封闭严密，分别记录水泥浆体倒入量筒后1h、2h和3h后的泌水的体积，并以式(1)进行浆体泌水率的计算。
(1)
式中：Wb——浆体中的含水体积，ml;
W——泌水体积，ml。
无外加剂的水泥浆体泌水率如表1所示。
由表1可以看出，在不添加外加剂的情况下，随着水灰比的增大，水泥浆体的泌水率也逐渐增加，且都不满足我国规范的规定。但从这些数据可以看出，在试验室施工条件较好的情况下，无外加剂的水泥浆体也不可能实现完全无泌水，若在现场施工中，考虑到施工条件较差，想要做到预应力孔道灌浆无泌水几乎是不可能实现的目标。
由表2可得，在添加外加剂之后，各水灰比下的水泥浆体的泌水率都有大幅度的下降，在水灰比为0.38时，水泥浆体的泌水率已满足我国规范的规定。且通过各水灰比下的浆体泌水率可得，在添加外加剂之后，水泥浆体的泌水率并非随着水灰比的增加而增大，而是存在一个最佳水灰比0.38，使得水泥浆体在此时，能够在水化反应过程中，将产生的泌水全部吸收，实现规范规定的24h无泌水的目标。
将有、无外加剂的水泥浆体泌水率绘于图2中，做一对比即可发现，在添加外加剂之后，水泥浆体的泌水率下降明显，且随着时间的发展，泌水率持续维持在较低水平上，这对减少孔道空洞，降低钢筋腐蚀，增加预应力结构的耐久性具有重要的意义。
3 现场灌浆试验及问题处理
以现场灌浆试验基准，对引起预应力孔道灌浆不密实问题的原因之一——漏浆的问题原因、处理方法以及处理之后的结果进行试验分析。在某一预应力混凝土简支梁预制现场，浇筑一榀包含四孔预应力孔道的矩形梁，分别为N1～N4，梁体宽为0.55m，高位1.25m。为充分显示预应力孔道内部灌浆密实性的效果，在孔道内部不放置钢绞线。
试验中，设计孔道N1能够完全按规定进行灌浆，浆体配合比按上述试验中水灰比为0.38且有外加剂的配比进行配置。孔道N2、N3和N4将由于孔道周围混凝土原因使得孔道将会漏浆，并分别采取不同的措施对孔道N3和N4进行漏浆处理，孔道N1和N2作为对比不做任何处理，以验证孔道灌浆过程中漏浆处理措施的有效性。
针对试验梁各孔道的漏浆问题，试验中，由于N3孔道漏浆位置明显且集中，因此，对N3孔道的漏浆处进行堵漏处理，采用市场上一种快速凝结的混凝土进堵漏。N4孔道由于漏浆位置较多，故首先将孔道N4内的水泥浆体用水冲出(图3)，然后将漏浆处的混凝土凿除，采用级别较高的混凝土修补完善之后(图4)，待缺陷处修补后的混凝土养护完成之后，重新对孔道N4进行灌浆。
待试验梁内水泥浆体凝结之后，将试验梁按预定截面截开，检查各孔道内灌浆的密实情况。如图5～图8所示。
N1为没有漏浆的孔道，N2为漏浆之后没有采取措施进行处理的孔道，均为对比孔道。由各孔道漏浆处理后的效果图示可以看出，N1和N4(重新灌浆)的灌浆效果最好，说明在漏浆的处理措施中，将孔道内浆体冲出重新灌浆的效果最好。而灌浆过程中采用随时堵漏的处理措施的效果(N3)虽然比没有采取措施的效果好(N2)，但效果也不太显著。另外也可看出，水泥浆体在实验室的试验过程中也完全没有了泌水的存在，但在现场灌浆试验的过程中，仍然不能让孔道完全密实，这显然与现场施工的管理制度有关。
4 结论
1)本文对预应力孔道灌浆不密实的原因进行了分析。
2)鉴于泌水对灌浆密实性具有较大的影响，分析了浆体水灰比以及外加剂对浆体泌水性的影响，确定了水灰比为0.38，并加入外加剂时的水泥浆体的泌水率最小。
3)通过现场灌浆试验，检验了灌浆过程中漏浆问题的处理措施的有效性，其中将孔道内浆体冲出重新灌浆的效果最好。
参考文献
[1] 谷坤鹏，李 漠. 后张预应力高性能灌浆料体积稳定性的研究[J].混凝土，2007(10)：30-32.
[2]吴志金，邱杰.曲线预应力孔道灌浆试验与施工[J].交通标准化，2006(8)：86-87.
[3] 石晋涛. 模拟酸雨环境下后张预应力体系耐久性研究[D]. 北京：北京交通大学，2008.
[4] 刘 椿，朱尔玉，朱晓伟.预应力混凝土桥梁的发展状况及其耐久性研究进展[J].铁道建筑，2005(11)：1-2.
[5]中华人民共和国行业标准. 公路桥涵施工技术规范[S]. JTJ041-2000.
[6]中华人民共和国国家标准. 水泥基灌浆材料应用技术规范[S]. GB/T 50448-2008.
[7] 中华人民共和国铁道行业标准.铁路后张法预应力混凝土梁孔道压浆技术条件[S].TB/T 3192-2008.
[8]PTI committee on grouting specifications.guide specification for grouting of post-tensioned structures[Z].America：Post-Tensioning Institute，2003.
[9]王思源.预应力混凝土孔道灌浆材料及施工工艺改进研究[D].南京:东南大学,2002.
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