《預應力孔道灌漿劑》GB/T 25182—2010標準修訂的必要性分析

楊 宇,盧嘉一,宋普濤,宋雄委,夏京亮,王 晶,冷發光

(1.中國路橋工程有限責任公司,北京 100011;2.山東高速青島建設管理有限公司,青島 266300;3.中國建筑科學研究院有限公司,北京 100013;4.鄧州中聯水泥有限公司,南陽 474150)

1 標準修訂的原因

近年來,國內外的預應力孔道灌漿材料產品研發、生產和施工技術取得了很大進步,預應力孔道灌漿的性能及相應要求顯著提高,各項性能更優的新型低水膠比預應力孔道灌漿料的應用也越來越廣泛。灌漿料[1-4]已由最初高水膠比、低強度、低流動度性及保持和較低的泌水率要求,轉變為現在的低水膠比、高強度、高流動性及保持和較高的泌水率要求,對應的預應力灌漿施工方式也從普通壓漿進入到現在的真空壓漿階段,同時隨著預應力工程應用環境的不斷增加,預應力孔道灌漿材料也從常規應用環境逐漸拓展到負溫高寒環境、高壓高揚程灌漿環境、水下灌漿施工環境等,在此過程中原材料性能的提升和孔道壓漿材料產品研發技術的進步起到極其重要的作用。

《預應力孔道灌漿劑》GB/T 25182—2010是我國首部預應力孔道灌漿劑國家產品標準,自發布實施以來,有效地規范了我國預應力孔道灌漿劑產品的質量,為該類灌漿劑及其應用技術水平的發展和預應力混凝土結構質量的提高提供了有力保障。隨著預應力混凝土施工質量要求的進一步提高,所需施工應用環境的不斷增加,預應力孔道灌漿劑研發、生產和產品性能的進步,該標準已經不能滿足實際工程的需要。

1.1 GB/T 25182—2010的實施周期較長

GB/T 25182—2010于2010年發布實施,迄今已有十余年的時間,預應力孔道灌漿劑原材料種類、生產及施工工藝和產品性能等均發生了顯著變化,公路、鐵路、建材行業相繼制訂了預應力孔道灌漿劑標準,風電行業也制定了預應力孔道灌漿劑相關標準,這些標準對預應力孔道灌漿劑的拌制方法提出了新要求,要求對灌漿劑水料比、流動度、強度、膨脹率等指標進行提升完善,并增加了鋼絲間泌水率等新指標。

1.2 GB/T 25182—2010規定的技術指標已明顯落后,亟待吸納和推廣新技術

現行標準技術內容明顯落后,不能對現有產品進行有效評價,不能滿足保證預應力孔道灌漿質量的要求。

1)GB/T 25182—2010是基于高水料比灌漿劑配制漿液制定的性能指標。近幾年,新型灌漿劑產品發生了跨越式的發展和變化,特別是原材料性能的提升和生產、施工工藝的改變,進一步提高了漿體的流動度、填充性、強度。目前,新型低水料比灌漿劑產品已幾乎完全取代了高水料比型灌漿劑產品,特別是在高鐵、高速公路等大型工程中更為明顯。現行行業標準《公路橋涵施工技術規范》JTG/T 3650—2020對原標準中流動度等指標進行了調整,國家標準《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB50448—2015,也在原標準《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB50448—2008的基礎上增加了用于預應力孔道的水泥基灌漿材料性能指標,結合現行TB/T 3192、JT/T946等標準,提出了適用于預應力孔道的水泥基灌漿材料的試驗方法及性能指標。因此,該標準亟待吸納和推廣新的技術并重新修訂。

2)GB/T 25182—2010規定的漿液攪拌方法難以適用于低水膠比灌漿材料漿液的拌制要求。新型低水膠比灌漿料水膠比低,采用具有高減水率的高性能聚羧酸減水劑粉劑,與高水膠比灌漿料相比漿體攪拌難度很大,而傳統行星式砂漿攪拌機轉速低,采用行星式砂漿攪拌機無法將低水膠比灌漿材料攪拌均勻,灌漿材料真實流動度無法獲得。

3)GB/T 25182—2010對灌漿料泌水率、壓力泌水率要求偏低,易離析分層,難以保證漿液良好的填充性。

4)GB/T 25182—2010僅規定漿液初始流動度及30 min流動度指標,并未對1 h流動度提出要求,難以保證漿體長時間施工流動度需要。

5)亟待補充負溫灌漿及高壓高揚程灌漿料相關性能指標及要求。

近年來,隨著施工技術的發展,負溫預應力孔道壓漿料逐漸得到應用[5-9]。為解決120 m及以上高度的風電混凝土塔筒預應力孔道壓漿在低負溫環境下施工時難以蓄熱養護的問題,中國建筑科學研究院王晶、宋普濤等開發了負溫風電混凝土塔筒用預應力孔道壓漿料PGM50L,該類灌漿料基本性能滿足現行標準JTGT 3650要求,在-10～5 ℃環境下能順利施工,在無蓄熱養護的條件下,1 d抗壓強度能達到20 MPa以上,28 d抗壓強度達到50 MPa以上。該產品已完成應用1 000多噸,現場應用效果良好。

1.3 GB/T 25182—2010與國內相關的標準協調性較差

隨著技術的進步,我國水泥、摻合料、外加劑、灌漿料相關標準制定、修訂頻繁,更新速度快,修訂周期短,其內容更新變化也較大,預應力孔道灌漿劑(料)相關鐵路、公路、建材行業標準近年來也均對試驗方法及技術指標進行了修訂。此外,現行標準實施以來,《混凝土外加劑應用技術規范》GB 50119、《混凝土外加劑勻質性試驗方法》GB/T 8077、《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB/T 50448和《普通混凝土拌合物性能試驗方法標準》GB/T 50080、《公路橋涵施工技術規范》JTG/T F50等標準規范都進行了修訂,部分標準的修訂內容變化較大。這些標準的頒布實施已經或將對混凝土行業、外加劑行業,特別是對預應力孔道灌漿劑行業產生重大影響。

首先,標準GB/T 25182—2010是目前國內針對預應力灌漿劑的首部和唯一的一部國家產品標準,現行的相關標準還有《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB/T 50448、《公路工程預應力孔道灌漿料(劑)》JT/T 946、《后張法預應力孔道灌漿外加劑》JC/T 2093、《公路橋涵施工技術規范》JTG/T 3650等標準。調研發現,目前我國的現行的灌漿料(劑)相關標準之間協調性較差,例如:1)《公路工程預應力孔道灌漿料(劑)》JT/T 946要求水泥漿水膠比范圍0.24～0.28,孔道灌漿劑漿液的初始流動度不大于17 s,而現行標準中水泥漿水膠比要求不大于0.4,漿液初始流動度14～22 s;2)最新修訂的《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB/T 50448標準中增加了用于預應力孔道的水泥基灌漿材料性能指標要求,規定漿液初始流動度范圍為10～18 s;3)該標準未有鋼絲間泌水率性能要求,預應力孔道灌漿后預應力鋼絲的毛細作用對漿液穩定性的影響被忽略,因此,僅規定漿液自由泌水率和壓力泌水率無法真正反映漿液在預應力孔道內存在預應力鋼絲毛細作用下的穩定性。在《鐵路后張法預應力混凝土梁管道壓漿技術條件》TB 3192、《公路橋涵施工技術規范》JTG/T 3650及《公路工程預應力孔道灌漿料(劑)》JT/T 946中均有預應力孔道灌漿材料漿液毛細泌水性能指標要求。我國的相關標準中,《公路工程預應力孔道灌漿料(劑)》JT/T 946—2014于2015年4月5日實施,最新修訂的《水泥基灌漿材料應用技術規范》GB/T 50448—2015于2015年11月1日實施,最新修訂的《公路橋涵施工技術規范》JTG/T 3650—2020于2020年10月1日實施,上述這幾部標準的技術指標較為全面,也最為先進。

1.4 GB/T 25182—2010與國外相關的標準協調性較差

國外相關標準主要有:1)美國PTI指導規范:Specification for grouting of post-tensioned structures standard specifications for road and bridge construction;2)歐洲標準:Grout for prestressing tendons-Test methods (EN 445),Grout for prestressing tendons - grouting procedures (EN 446),Grout for prestressing tendons-basic requirements(EN 447)和Admixtures for concrete,mortar and grout-Admixtures for grout for prestressing tendons(EN 934-4)。就壓漿料的性能指標而言,國外對壓漿料的技術指標重點對壓漿料耐久性性能方面作出規定,特別是對壓漿材料的抗滲性、離子含量作出要求;國內孔道壓漿技術規范對壓漿料的技術規定主要集中在流動度、泌水性、膨脹性、強度、體積穩定性方面,公路標準提出預應力筋的銹蝕、電通量作用等技術指標。國內標準在壓漿料泌水率方面的規定指標更為全面,除去自由泌水率外,增加了鋼絲間泌水率的要求。另外,國內標準提出采用充盈度作為表征壓漿料填充性的指標。同時,國內公路及鐵路標準還提出在有抗凍要求時,壓漿料的含氣量應滿足要求(相關標準)。就壓漿料的試驗方法而言,國外對孔道壓漿的性能測試方法與實際壓漿施工作業更接近,試驗條件也更加有利。然而國內對壓漿的性能測試方法還主要用于室內試驗,而且技術指標也較為寬泛,目前的大多數壓漿材料都能滿足施工要求,但性能指標與實際壓漿的相關性較弱,對實際工程缺乏一定的指導意義。

2 標準重點修訂的內容

考慮到產品的技術進步及國內外標準的協調性問題,在GB/T 25182—2010修訂過程中需重點對如下章節的內容進行修訂,包括范圍、規范性引用文件、術語和定義、分類、性能要求、試驗方法、檢驗規則,包裝、出廠和貯存,具體修訂情況為:

第1章,增加低負溫產品。第2章,對引用的標準進行修訂,更新引用標準。第3章,增加有關低負溫預應力孔道新品種的術語定義。第4章,增加產品分類,將常溫產品按性能指標不同劃分為Ⅰ型和Ⅱ型,增加低負溫產品,并根據產品應用溫度范圍及性能差異進行產品劃分。第5章 (原第4章)修訂的內容包括:1)提出Ⅰ型和Ⅱ型常溫產品的性能指標,從流動度、強度等指標要求上進行區分;2)提出低負溫產品的性能指標,按照適用溫度范圍進行低負溫產品種類的劃分;3)調整產品的勻質性指標;4)增加含氣量、電通量等性能指標要求;5)調整抗壓強度、壓力泌水率等指標。第6章(原第5章)修訂的內容包括:1)調整均質性試驗方法依據標準;2)調整漿體性能試驗要求,包括原材料要求、水料比要求。結合工程實際對試驗用水泥要求進行調整,調整后的試驗用水泥優先選用項目提供的符合GB 175要求的硅酸鹽和普通硅酸鹽水泥,也可采用GB 8076要求的基準水泥;3)參照現行公路及鐵路標準,調整摻壓漿劑漿料的攪拌設備(速度)要求,調整攪拌時間及加料順序;4)增加低負溫產品試驗溫度要求;5)參照現行公路及鐵路標準,適當調整流動度、泌水率、壓力泌水率等試驗方法,并將流動度、泌水率、壓力泌水率等試驗方法內容由正文調整至附錄;6)增加含氣量、電通量試驗方法要求。第7章和第8章 (原第6章和第7章)主要結合現行其他標準及第5章內容,更新檢驗規則、出廠檢驗、貯存等內容。

3 標準修訂的意義

綜上可知,對現行國家標準GB/T 25182—2010的修訂是必須且必要的,這將有利于提升和保證預應力孔道灌漿劑產品的質量,從而滿足設計和施工的要求,保證預應力結構工程的質量,以適應當前我國預應力孔道灌漿的發展水平,使預應力孔道灌漿劑真正發揮出應有的性能優勢。而且該標準的修訂,符合建筑材料高性能化、綠色化方向的總體戰略要求,有利于淘汰落后的技術,吸納先進的技術內容,與相關標準保持協調,實現我國預應力孔道灌漿劑產品質量和整體水平的提高。