預(yù)制梁封錨新技術(shù)在京臺高速改擴(kuò)建中的應(yīng)用

郭永智，王 昊，郭保林

（1.山東省交通科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250031；2.山東高速股份有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

引言

在公路橋梁工程中，預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土梁應(yīng)用廣泛，近年深埋錨工藝被廣泛推廣。其封端位置有一定概率處于鹽凍環(huán)境，鹽、水、空氣一旦經(jīng)過裂縫與鋼絞線接觸，會因其捻制形狀加速順鋼絞線的銹蝕。鋼絞線一旦銹蝕，會造成嚴(yán)重的工程事故。預(yù)應(yīng)力體系的耐久性在預(yù)應(yīng)力梁橋的服役性能中至關(guān)重要，封錨質(zhì)量控制則是保證預(yù)應(yīng)力體系耐久性的重要環(huán)節(jié)。因此，封錨材料應(yīng)具備與梁體混凝土黏結(jié)牢固、無離縫，自身不開裂、抗鹽凍性能好等性能。

開發(fā)的TXTC-I 型封錨專用材料無收縮、不開裂，抗凍耐久性指數(shù)DF ≥98%，抗?jié)B指標(biāo)（28 d）DNEL≤3.0×10-12m2/s，采用支立專用模板、拌合機(jī)強(qiáng)制拌和、自流平澆筑的新工藝，在京臺高速改擴(kuò)建工程中推廣應(yīng)用。

1 國內(nèi)公路工程中深埋錨的問題

公路工程中箱梁的腹板厚度小，深埋錨的錨穴尺寸小，鋼絞線切割難度大，鋼絞線保護(hù)層厚度小，因此，對封錨混凝土抗鹽凍性能要求高。封錨混凝土單次澆筑量小，施工過程未足夠重視，往往采用人工拌和半干硬性細(xì)石混凝土或低塑性水泥砂漿澆筑。該材料一般對養(yǎng)護(hù)要求較高，因其面積小，澆筑后往往不被重視，得不到充分養(yǎng)護(hù)，產(chǎn)生開裂；新舊混凝土收縮不一致，產(chǎn)生離縫，見圖1。封錨混凝土的裂縫，將成為水、空氣及鹽分的通道，使鋼絞線暴露在腐蝕環(huán)境中，鋼絞線一旦銹蝕，是預(yù)應(yīng)力箱梁的質(zhì)量隱患，因而亟需解決。

圖1 封錨混凝土自身開裂及混凝土離縫

萬惠文和謝春磊［1］介紹了使用聚合物改性砂漿（PMM）作為封錨砂漿；孫志剛等［2］介紹使用環(huán)氧封錨砂漿；馬洪忠［3］介紹封錨混凝土灌注4 h 后拆模，鑿除面層上0.5 ～1 cm 厚的混凝土，用水泥砂漿進(jìn)行收面處理；李洪剛［4］介紹了鐵路軌道板封錨砂漿施工技術(shù)。但上述幾種方式在公路深埋錨施工中均不適用。

2 封錨材料性能測試

2.1 抗鹽凍性能

采用《普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法》（GB/T50082—2009）標(biāo)準(zhǔn)中抗凍試驗（鹽凍法）方法，通過測量TXTC-I 型封錨專用材料與C30、C40、C50 混凝土鹽凍循環(huán)后的剝落量表征各材料的抗鹽凍性能，試驗結(jié)果見圖2。

圖2 各材料鹽凍試驗對比

由圖2 可知，C30、C40、C50 混凝土的剝落量隨鹽凍循環(huán)次數(shù)的增加均有不同程度的增加，其中C30 混凝土剝落量最大，增幅最大，C50 混凝土剝落量最少，僅為C30 混凝土剝落量的11.34%，C40 混凝土稍差于C50 混凝土介于兩者之間，而TXTC-I 型封錨專用材料在經(jīng)歷次循環(huán)后，剝落量為零，混凝土表面完好，無漿體剝落。試驗結(jié)果表明，混凝土的抗鹽凍性能與其強(qiáng)度等級有關(guān)，且強(qiáng)度等級越高，抗鹽凍性能越好。TXTC-I 型封錨專用材料的抗鹽凍性能優(yōu)于C50 混凝土，在試驗室鹽凍環(huán)境中實現(xiàn)表面質(zhì)量零損傷，更適合做公路橋梁的封錨材料。

2.2 黏結(jié)性能

利用100 mm×100 mm×400 mm 試模，成型C50混凝土長方體試塊，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d 后折斷并將其中一端切掉1 cm，放入原混凝土試模，將斷面處潤濕，澆筑TXTC-I 型封錨專用材料將兩處斷塊黏結(jié)，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d 后用相同的方法將試塊再次折斷，斷面并不順黏結(jié)面，而在C50 混凝土上，表明TXTC-I 型封錨專用材料與混凝土的黏結(jié)強(qiáng)度大于C50 混凝土本身內(nèi)聚力，使用該專用材料做封錨不易產(chǎn)生離縫。

2.3 足尺試驗

根據(jù)實體結(jié)構(gòu)物孔穴尺寸，在試驗室制作1 ∶1模型，分別選用傳統(tǒng)砂漿工藝、灌漿料工藝、TC-I型封錨專用材料模擬實體澆筑。養(yǎng)護(hù)拆模后置于室外條件進(jìn)行長期暴露試驗，同時在新舊混凝土交接處各取一個10 cm 直徑的芯樣進(jìn)行凍融循環(huán)試驗。

傳統(tǒng)砂漿芯樣，取出后即沿交接面分為兩塊，見圖3。灌漿料芯樣取出時完整，經(jīng)過25 次凍融循環(huán)后分為兩塊，200 次凍融循環(huán)后，質(zhì)量損失達(dá)到22.69%。鉆取的TXTC-I 型封錨專用材料芯樣見圖4。經(jīng)過200 次凍融循環(huán)后，芯樣仍保持完整無破裂且無明顯剝蝕，質(zhì)量損失僅為0.89%。試驗結(jié)果表明，TXTC-I 型封錨專用材料與主體混凝土粘結(jié)性強(qiáng)，自身的抗凍性能好，不易受外界惡劣環(huán)境影響。

圖3 傳統(tǒng)砂漿封錨效果

圖4 TXTC-I 型封錨專用材料封錨效果

3 工程應(yīng)用

3.1 工程概況

京臺高速德齊段改擴(kuò)建工程項目起于魯冀界主線收費站，止于京臺高速與濟(jì)聊高速交叉的晏城樞紐，由雙向四車道拓寬至雙向八車道，拓寬里程全長93.143 km。沿線穿過省內(nèi)中西部地區(qū)多條河流，混凝土結(jié)構(gòu)處于凍融循環(huán)、干濕循環(huán)等環(huán)境作用中，高速公路冬季撒布除冰鹽。該項目預(yù)制箱梁多采用深埋錨工藝，亟需提升該處混凝土耐久性。

3.2 施工工藝

（1）錨穴清理：使用電錘對錨穴鑿毛，使露出堅硬石子，徹底去除混凝土碎屑、砂粒、粉塵等雜物，保證新舊混凝土界面粗糙潔凈。（2）支架模板：模板架設(shè)要確保不漏漿，盡量使施工過程簡便。（3）攪拌及澆筑TC-I 型封錨專用材料：采用立式圓盤強(qiáng)制式攪拌機(jī)，攪拌速度≮50 轉(zhuǎn)/min。按照實驗室驗證確定的配合比，對各原料準(zhǔn)確稱量，攪拌量依據(jù)攪拌機(jī)具的攪拌能力及封錨施工效率確定。投料前潤濕攪拌機(jī)內(nèi)表面及葉片，加入干粉料，預(yù)攪1 min 左右；然后均勻加入減水劑和90%的水，攪拌約3 min 左右（拌合物變成很多小團(tuán)狀）；最后加入剩下10%的水，攪拌3 min 使拌合料呈現(xiàn)很好的流動狀態(tài)即可；繼續(xù)攪拌，均勻、緩慢加入鋼纖維，繼續(xù)攪拌1 min，即可卸料。順澆筑口將材料澆筑到模板內(nèi)，澆筑時，用橡膠錘敲擊模板。（4）模板拆除及養(yǎng)護(hù)：澆筑48 h 后可以拆除模板，模板拆除后采用高分子養(yǎng)護(hù)膜覆蓋，該養(yǎng)護(hù)膜以SAP（超強(qiáng)吸水樹脂，一種新型可控含特種官能團(tuán)的高分子吸收材料為核心原料，可吸收自重數(shù)百倍的水分，吸水后形成一個微型小水庫，緊貼混凝土）進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)。

5 結(jié)語

（1）TXTC-I 型封錨專用材料，抗鹽凍性能以及與原混凝土黏結(jié)效果均優(yōu)于C50 混凝土，滿足封錨材料的各項要求，提高了封錨質(zhì)量。（2）采用新材料及新工藝澆筑公路深埋錨，無裂縫與離縫，提高了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的耐久性。（3）TXTC-I 型封錨專用材料及配套施工工藝在京臺高速改擴(kuò)建工程中應(yīng)用并取得了很好的使用效果。