熱固型緩粘結預應力標準張拉適用期的快速檢驗方法研究

范蘊蘊 吳轉琴 張歡樂

（北京兆?；虏牧峡萍及l展有限公司，北京 100029）

0 引言

緩粘結預應力技術因具有突出的技術優勢在預應力混凝土領域的市場份額逐年遞增。該技術的核心產品---緩粘結預應力鋼絞線由高強度低松弛預應力鋼絞線、緩凝粘合劑和高強度帶肋護套組成[1]。當前國內使用的緩凝粘合劑均由環氧樹脂、常溫/中溫固化劑及多種助劑制備而成，并在一定環境溫度下隨時間推移逐漸固化，在將預應力鋼絞線粘結的同時形成一定高度的橫肋與帶肋護套粘結咬合[2]。根據上述反應機理，該類緩凝粘合劑也稱為熱固型緩凝粘合劑，該類緩粘結預應力也稱為熱固型緩粘結預應力（以下所述緩凝粘合劑、緩粘結預應力鋼絞線及緩粘結預應力均指熱固型）。

目前，國內常用的緩凝粘合劑根據適用環境分為三個類型，并劃定了這三類的標準張拉適用期與標準固化期，見表1。本文針對這三類緩凝粘合劑開展試驗研究，以確定區分這三類緩凝粘合劑的快速、有效的檢測方法。

表1 常用緩凝粘合劑類型的對應表

1 緩凝粘合劑固化進程的研究

根據緩凝粘合劑的反應機理可知，緩凝粘合劑的固化進程分為兩個階段：1）緩凝粘合劑稠度逐漸下降階段；2）緩凝粘合劑硬度逐漸上升階段。緩粘結預應力鋼絞線的張拉適用期-固化期則可由其所使用的緩凝粘合劑的稠度-硬度指標對應表征[3]。

對緩凝粘合劑進行25℃和35℃恒溫條件下稠度與硬度的定期監測，試驗要求見表2。根據監測結果，繪制出緩凝粘合劑在25℃和35℃恒溫下的固化進程圖，如圖1所示。

表2 常用緩凝粘合劑恒溫下稠度與硬度監測試驗要求

由圖1可見，通過研究三種類型緩凝粘合劑的稠度或者硬度在一定條件下的變化規律、建立區分方法是切實可行的。同時考慮到緩凝粘合劑的整個固化進程時間較長，本文選擇表征固化進程前段的稠度指標進行研究[4]。

圖1 三種類型的緩凝粘合劑在25℃和35℃下的固化進程曲線圖

2 緩凝粘合劑稠度的試驗研究

根據緩凝粘合劑在不同溫度下的固化進程研究可以看出，緩凝粘合劑的固化進程隨溫度的升高而加速顯著，故本試驗通過設置不同的高溫環境對緩凝粘合劑的稠度變化進行研究，以此找到鑒別規律。

2.1 試驗材料

對于表1所述的緩凝粘合劑，每一類都存在不同的初始稠度，為保證研究的全面性，本試驗對每一類緩凝粘合劑設置了最大稠度、中間稠度與最小稠度,分別用Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型表述,見表3。

表3 試驗用緩凝粘合劑類型

圖2 緩凝粘合劑固化進程試驗

2.2 試驗溫度與時間

試驗的溫度與時間設置見表4。

表4 試驗溫度與時間要求

2.3 測試方案

1）按GB/T 269-1991《潤滑脂和石油脂錐入度測定方法》中全尺寸工作器的規定，將表3中的每種緩凝粘合劑裝填于耐高溫硬質容器內，每個類型制作5個測量試件[5]。

2）裝填緩凝粘合劑時需不停震動容器，令緩凝粘合劑填裝密實，隨后將緩凝粘合劑表面刮平整。

3）將裝填好的容器全部于25℃下靜置24小時，隨后按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗步驟測定初始稠度。

4）測量完成后將錐體上粘留的緩凝粘合劑全部刮回容器內，震動容器令緩凝粘合劑表面恢復平整。

5）將測量試件按表4所列的溫度與時間要求置于溫度箱內。

6）達到時間要求后將溫度箱的溫度調整到25℃，試件繼續在該溫度箱內放置24小時。

7）隨后按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗步驟測定每個試件的終止稠度。

8）測定時錐體的下落時間為5.0±0.1秒。

9）每組試驗的初始稠度和終止稠度分別取5次測量結果的算術平均值。

10）稠度單位為0.1mm。

11）稠度變化率=（終止稠度的算術平均值-初始稠度的算術平均值）/初始稠度的算術平均值。

2.4 測試數據

稠度變化率數據見表5。

表5 稠度變化率數據表

2.5 試驗結論

根據表5可以看出，三類常用的緩凝粘合劑在85℃、7天的稠度變化率具有可區分的規律性。為保障數據的準確性，重復進行3次試驗，結果表明，每次試驗數據的規律性均與表5相一致。

另外，本試驗還對表3的緩凝粘合劑在65℃下24小時、72小時、120小時、168小時，80℃下24小時、72小時、120小時、168小時，85℃下24小時、72小時、120小時，90℃下24小時、72小時、120小時、168小時，95℃下24小時、72小時、120小時、168小時的稠度變化率進行了試驗。其中，65℃、80℃、85℃全部及90℃、95℃的24小時、72小時的試驗結果不具有可區分的規律性；90℃、95℃的120小時、168小時的試驗結果具有可區分的規律性，但有部分最大稠度試件在經高溫后出現了分層現象。

3 緩凝粘合劑類型的快速檢驗方法

結合上述試驗研究及緩粘結預應力工程特點，本文制定出緩粘結預應力鋼絞線類型即緩粘結預應力鋼絞線標準張拉適用期的工程進場快速檢驗方法。

3.1 進場取樣

1）于進場的同批次緩粘結預應力鋼絞線（避開端部的前50公分）上刮取不少于3000克的緩凝粘合劑。

2）將緩凝粘合劑分別裝填于3個相同的耐高溫硬質容器內。容器尺寸需符合GB/T 269-1991中全尺寸工作器的規定。

3）裝填緩凝粘合劑時需不停震動容器，令緩凝粘合劑填裝密實，隨后將緩凝粘合劑表面刮平整。

3.2 試件測定

1）將裝填好的容器全部于25℃下靜置24小時，隨后按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗步驟進行測定，將該測量值記為初始稠度。

2）測量完成后，將錐體上粘留的緩凝粘合劑全部刮回容器內，震動容器令緩凝粘合劑表面恢復平整。

3）將容器放置于85℃的恒溫試驗箱內168小時，隨后將溫度箱溫度調整到25℃，繼續放置24小時。

4）按GB/T 269-1991中全尺寸錐體、不工作錐入度的試驗步驟進行測定，將該測量值記為終止稠度。

5）錐體的下落時間為5.0±0.1秒。

6）需連續、快速地對3個容器進行測定。

3.3 數據計算

1）初始稠度和終止稠度分別取3次測量結果的算術平均值。

2）稠度的單位為0.1mm。

3）稠度下降率=（終止稠度的算術平均值-初始稠度的算術平均值）/初始稠度的算術平均值。

3.4 結果判定

1）根據表6對計算數據進行比較，由此判定對應的緩凝粘合劑的類型。

表6 緩凝粘合劑類型的快速測試條件及判定標準

2）判別出緩凝粘合劑的類型后根據表1即可對應出該緩粘結預應力鋼絞線的標準張拉適用期與標準固化期[6-7]。

4 結論

本文引入了稠度與硬度的概念，對緩凝粘合劑的固化進程（適用期與固化期）進行了系統的試驗研究，得出以下結論：

1）確定了常用熱固型緩凝粘合劑在25℃和35℃下的固化進程分析曲線。

2）驗證了常用熱固型緩粘結預應力鋼絞線的標準張拉適用期與標準固化期的對應時間關系。

3）提出了熱固型緩凝粘合劑類型即熱固型緩粘結預應力鋼絞線張拉適用期的檢驗方法，該方法檢測時間短，檢測手段方便，有利于材料的工程進場檢驗。該方法被中國工程建設標準化協會團體標準T/CECS 10097-2020《大直徑緩粘結預應力鋼絞線》引用。

緩粘結預應力技術在鐵路與公路橋梁工程、水利工程、市政工程、海洋工程、特種工程及工業與民用建筑工程等各類預應力混凝土結構中得到了越來越廣泛的應用。但是緩粘結預應力在產品應用過程中的檢測技術還并不完善，仍有待提升。