摘要：预应力束在建立有效应力后，需要通过灌浆料与波纹管的固结将应力传递到罐体结构上，从而形成一个有效的预应力混凝土结构，同时灌浆料还能起到保护钢绞线和减少震动的作用。全尺寸灌浆模拟试验目的在于模拟现场实测预应力孔道的实际灌浆施工，检验灌浆料的材质、施工质量、灌浆后预应力孔道的密实程度以及设备和工艺的可靠性。
1、项目概况
天津液化天然气（LNG）项目储罐区预应力工程A标段（TK-02、TK-03罐），每个储罐有4个扶壁柱，混凝土外罐壁半径为41.8m。罐壁环向预应力束92层，共184束，波纹管采用自卷的0.6mm厚镀锌金属波纹管，管径为105mm。每层预应力孔道分别由两个半圆形孔道组成，每个预应力孔道的中心半径为41.51m，两端分别交错锚固在两个扶壁柱上，每个孔道长度为134.5m。如下图所示：
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试验孔道为135m的半圆形孔道。钢绞线规格为Φ15.7mm（1860MPa）；锚具厂家选用柳州欧维姆机械股份有限公司，锚具型号为OVM.DW15A-19；灌浆料选用北京联合荣大RG-YL型灌浆料，水灰比为0.34。
2、试验方法
以设计水灰比制备合格浆体，打开阀门1，2，3，4，用灌浆泵将浆体泵出，直到合格浆体从灌浆管流出；将灌浆管与阀门1连接，开始灌浆，直到阀门2有浆体流出，关闭阀门2；继续灌浆，直到阀门3有浆体流出，关闭阀门3；继续灌浆，直到阀门4有浆体流出，关闭阀门4；保持1Mpa灌浆压力5min后关闭阀门1，完成灌浆。取浆体制备4组强度试块（标养7天，28天，同养7天，28天）。试验简图如下所示：
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3、试验准备工作
3.1灌浆料原材检验
试验之前灌浆料原材需送检，且灌浆料的性能必须满足规范EN445，EN446，EN447要求。
3.2设备准备
A.灌浆设备：灌浆泵1台，低速搅拌盛浆桶1台，高速搅拌机1台，灌浆管40m。
B.穿束预紧设备：穿束机1台，单根张拉千斤顶1台，油泵1台，油表2块，高压油管12m等。
C.试验设备：电子温度计2支，流锥仪2个，1L量杯2个，100mm×100mm×100mm试块模6组，Φ8cm×100cm有机玻璃筒1根，手提式搅拌机1台。
D.切割设备：角磨机2台，切割机3台等。
3.3试验模型的建立
试验模型（截面尺寸为200mm×200mm）所用模板取自罐壁混凝土施工专用的doka模板，保证了试验模型弧度与实际情况一致。
A.选取罐底板下的垫层作为试验场地，试验模型离地15cm。
B.铺上底模，用水平尺找平后将其固定在木方上。侧模按编号安装在底模上。
D.在8个切口处，包上30cm的胶带，并在对应的储罐底板上做好标记。
E.在模拟锚固区（截面尺寸为400mm×400mm）对中安装锚座，并连接好波纹管。
F.分段浇筑C20混凝土完毕后，及时通孔确保孔道畅通，需用空压机检查孔道是否有破损，养护7d。
3.4试验管道穿束及预紧。
A.穿束
将钢绞线依次按顺序穿入孔道中，每个孔道19根钢绞线。张拉端钢绞线预留40cm，固定端预留20cm。
B.安装锚具
按照穿束顺序对中安装好两侧的锚具。安装完成后进行钢绞线单根预紧。预紧完毕后切除多余钢绞线，钢绞线外露长度不得小于30mm。
C.安装灌浆帽和阀门
按照要求对中安装好两侧的灌浆帽和阀门。
4、现场灌浆工作：
由于施工季节处于夏季，温度较高。试验选择储罐阴面进行，实测空气温度为27.6℃。
4.1浆体制备
A.先将搅拌机和盛浆桶的筒壁用水充分湿润。
B.按设计水灰比先加入水后，开机再匀速将灌浆料倒入高速搅拌机后高速搅拌数分钟。停机将大块灌浆料粉碎，待灌浆料与水充分反应后再搅拌均匀。
C.取搅拌机内浆体进行流动度和温度检验，检验合格后将浆体放入盛浆桶内静置5-10min。
4.2灌浆
A.打开所有阀门，取灌浆管出浆体作流动度试验，试验合格后连接灌浆管和阀门。
B.灌浆泵灌浆，当有阀门1，2，3出浆时，关闭阀门。
C.当阀门4出浆时，排浆2min后，关闭所有阀门，暂停灌浆。
D.取排出的浆体进行流动度试验，试验合格后保压5分钟，保压压力为1.2MPa；取合格浆体作为样品进行维持流动度、体积变化率（包含泌水率，3组）、和抗压强度试验（同养条件2组，标养条件2组）。
4.3现场试验结果：
A.流动度：依据EN445采用流锥仪测量，流动度在12到18秒之间即为合格。现场试验进浆口流动度为15.56秒，出浆口流动度为17.19秒。
B.维持流动度：搅拌后3小时内流动度应保持在25秒以内，按30分钟的时间间隔，两次相邻流动度测量结果相差不超过20%。
C.泌水率：灌浆后3小时内泌水率不超过百分之0.3%；直至凝固，泌水率均不超过0.3%，且24小时之内，所有泌水必须完全吸收。现场试验的泌水率为百分之0.001%，且24小时后完全吸收。
D.体积变化率：24小时体积变化为0mm，体积变化率为0%。
E.强度：按规范采用100×100×100立方体试件。现场进行了试件制作，分别为7天与28天同养，标养各1组。7天同养强度1组数据分别为57.692MPa、58.930MPa、60.150MPa。
F.波纹管内水泥浆经养护后按设计要求在试验波纹管上取8处切开，经过施工单位、EPC单位、监理单位、业主单位共同评定：灌浆料有足够的流动性到达出浆口并已填满波纹管；灌浆设备有足够的能力把灌浆料打到出口点；灌浆料没有从波纹管或钢绞线脱开。
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第三切开断面 第八切开断面
G.试验结束后封存切断的断面和试验剩余的灌浆料。
5、试验结果分析与改进
5.1试验已经获得了灌浆料浆体的密度等参数，在今后施工中应根据每层环向预应力孔道的中心标高确定灌浆的保压压力。
Pn=ρghn+1.0
式中：Pn--第n层环向预应力孔道的灌浆保压压力；
ρ--浆体的密度；
g--重力加速度；
hn--第n层环向预应力孔道的中心高度。
5.2灌浆的连续性：通过计算确定每个环形孔道体积，灌浆前保证要有足够的浆体，防止因浆体不足而导致将空气打入孔道；停顿超过3小时不能继续灌浆，须将原来注入的浆体清洗干净。
参考文献：
1.《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50－2011 人民交通出版社
2.《水泥基灌浆材料应用技术规范》GBT 50448-2015 中国建筑工业出版社
3.EN 445：2007 Grout for prestressing tendons–Test methods.
EN 445：2007预应力钢筋束用水泥浆—试验方法
EN 446：2007 Grout for prestressing tendons–Grouting procedures.
EN 446：2007预应力钢筋束用水泥浆—灌浆程序
EN 447：2007 Grout for prestressing tendons–Specification for common grout.
EN 447：2007 预应力钢筋束用水泥浆—基本要求
论文作者:廖仲华1,姚涛2,简璞3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/13
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