《预应力孔道灌浆剂》GB/T 25182—2010标准修订的必要性分析

杨 宇,卢嘉一,宋普涛,宋雄委,夏京亮,王 晶,冷发光

(1.中国路桥工程有限责任公司,北京 100011;2.山东高速青岛建设管理有限公司,青岛 266300;3.中国建筑科学研究院有限公司,北京 100013;4.邓州中联水泥有限公司,南阳 474150)

1 标准修订的原因

近年来,国内外的预应力孔道灌浆材料产品研发、生产和施工技术取得了很大进步,预应力孔道灌浆的性能及相应要求显著提高,各项性能更优的新型低水胶比预应力孔道灌浆料的应用也越来越广泛。灌浆料[1-4]已由最初高水胶比、低强度、低流动度性及保持和较低的泌水率要求,转变为现在的低水胶比、高强度、高流动性及保持和较高的泌水率要求,对应的预应力灌浆施工方式也从普通压浆进入到现在的真空压浆阶段,同时随着预应力工程应用环境的不断增加,预应力孔道灌浆材料也从常规应用环境逐渐拓展到负温高寒环境、高压高扬程灌浆环境、水下灌浆施工环境等,在此过程中原材料性能的提升和孔道压浆材料产品研发技术的进步起到极其重要的作用。

《预应力孔道灌浆剂》GB/T 25182—2010是我国首部预应力孔道灌浆剂国家产品标准,自发布实施以来,有效地规范了我国预应力孔道灌浆剂产品的质量,为该类灌浆剂及其应用技术水平的发展和预应力混凝土结构质量的提高提供了有力保障。随着预应力混凝土施工质量要求的进一步提高,所需施工应用环境的不断增加,预应力孔道灌浆剂研发、生产和产品性能的进步,该标准已经不能满足实际工程的需要。

1.1 GB/T 25182—2010的实施周期较长

GB/T 25182—2010于2010年发布实施,迄今已有十余年的时间,预应力孔道灌浆剂原材料种类、生产及施工工艺和产品性能等均发生了显著变化,公路、铁路、建材行业相继制订了预应力孔道灌浆剂标准,风电行业也制定了预应力孔道灌浆剂相关标准,这些标准对预应力孔道灌浆剂的拌制方法提出了新要求,要求对灌浆剂水料比、流动度、强度、膨胀率等指标进行提升完善,并增加了钢丝间泌水率等新指标。

1.2 GB/T 25182—2010规定的技术指标已明显落后,亟待吸纳和推广新技术

现行标准技术内容明显落后,不能对现有产品进行有效评价,不能满足保证预应力孔道灌浆质量的要求。

1)GB/T 25182—2010是基于高水料比灌浆剂配制浆液制定的性能指标。近几年,新型灌浆剂产品发生了跨越式的发展和变化,特别是原材料性能的提升和生产、施工工艺的改变,进一步提高了浆体的流动度、填充性、强度。目前,新型低水料比灌浆剂产品已几乎完全取代了高水料比型灌浆剂产品,特别是在高铁、高速公路等大型工程中更为明显。现行行业标准《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650—2020对原标准中流动度等指标进行了调整,国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB50448—2015,也在原标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB50448—2008的基础上增加了用于预应力孔道的水泥基灌浆材料性能指标,结合现行TB/T 3192、JT/T946等标准,提出了适用于预应力孔道的水泥基灌浆材料的试验方法及性能指标。因此,该标准亟待吸纳和推广新的技术并重新修订。

2)GB/T 25182—2010规定的浆液搅拌方法难以适用于低水胶比灌浆材料浆液的拌制要求。新型低水胶比灌浆料水胶比低,采用具有高减水率的高性能聚羧酸减水剂粉剂,与高水胶比灌浆料相比浆体搅拌难度很大,而传统行星式砂浆搅拌机转速低,采用行星式砂浆搅拌机无法将低水胶比灌浆材料搅拌均匀,灌浆材料真实流动度无法获得。

3)GB/T 25182—2010对灌浆料泌水率、压力泌水率要求偏低,易离析分层,难以保证浆液良好的填充性。

4)GB/T 25182—2010仅规定浆液初始流动度及30 min流动度指标,并未对1 h流动度提出要求,难以保证浆体长时间施工流动度需要。

5)亟待补充负温灌浆及高压高扬程灌浆料相关性能指标及要求。

近年来,随着施工技术的发展,负温预应力孔道压浆料逐渐得到应用[5-9]。为解决120 m及以上高度的风电混凝土塔筒预应力孔道压浆在低负温环境下施工时难以蓄热养护的问题,中国建筑科学研究院王晶、宋普涛等开发了负温风电混凝土塔筒用预应力孔道压浆料PGM50L,该类灌浆料基本性能满足现行标准JTGT 3650要求,在-10～5 ℃环境下能顺利施工,在无蓄热养护的条件下,1 d抗压强度能达到20 MPa以上,28 d抗压强度达到50 MPa以上。该产品已完成应用1 000多吨,现场应用效果良好。

1.3 GB/T 25182—2010与国内相关的标准协调性较差

随着技术的进步,我国水泥、掺合料、外加剂、灌浆料相关标准制定、修订频繁,更新速度快,修订周期短,其内容更新变化也较大,预应力孔道灌浆剂(料)相关铁路、公路、建材行业标准近年来也均对试验方法及技术指标进行了修订。此外,现行标准实施以来,《混凝土外加剂应用技术规范》GB 50119、《混凝土外加剂匀质性试验方法》GB/T 8077、《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448和《普通混凝土拌合物性能试验方法标准》GB/T 50080、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T F50等标准规范都进行了修订,部分标准的修订内容变化较大。这些标准的颁布实施已经或将对混凝土行业、外加剂行业,特别是对预应力孔道灌浆剂行业产生重大影响。

首先,标准GB/T 25182—2010是目前国内针对预应力灌浆剂的首部和唯一的一部国家产品标准,现行的相关标准还有《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448、《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946、《后张法预应力孔道灌浆外加剂》JC/T 2093、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650等标准。调研发现,目前我国的现行的灌浆料(剂)相关标准之间协调性较差,例如:1)《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946要求水泥浆水胶比范围0.24～0.28,孔道灌浆剂浆液的初始流动度不大于17 s,而现行标准中水泥浆水胶比要求不大于0.4,浆液初始流动度14～22 s;2)最新修订的《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448标准中增加了用于预应力孔道的水泥基灌浆材料性能指标要求,规定浆液初始流动度范围为10～18 s;3)该标准未有钢丝间泌水率性能要求,预应力孔道灌浆后预应力钢丝的毛细作用对浆液稳定性的影响被忽略,因此,仅规定浆液自由泌水率和压力泌水率无法真正反映浆液在预应力孔道内存在预应力钢丝毛细作用下的稳定性。在《铁路后张法预应力混凝土梁管道压浆技术条件》TB 3192、《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650及《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946中均有预应力孔道灌浆材料浆液毛细泌水性能指标要求。我国的相关标准中,《公路工程预应力孔道灌浆料(剂)》JT/T 946—2014于2015年4月5日实施,最新修订的《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T 50448—2015于2015年11月1日实施,最新修订的《公路桥涵施工技术规范》JTG/T 3650—2020于2020年10月1日实施,上述这几部标准的技术指标较为全面,也最为先进。

1.4 GB/T 25182—2010与国外相关的标准协调性较差

国外相关标准主要有:1)美国PTI指导规范:Specification for grouting of post-tensioned structures standard specifications for road and bridge construction;2)欧洲标准: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)。就压浆料的性能指标而言,国外对压浆料的技术指标重点对压浆料耐久性性能方面作出规定,特别是对压浆材料的抗渗性、离子含量作出要求;国内孔道压浆技术规范对压浆料的技术规定主要集中在流动度、泌水性、膨胀性、强度、体积稳定性方面,公路标准提出预应力筋的锈蚀、电通量作用等技术指标。国内标准在压浆料泌水率方面的规定指标更为全面,除去自由泌水率外,增加了钢丝间泌水率的要求。另外,国内标准提出采用充盈度作为表征压浆料填充性的指标。同时,国内公路及铁路标准还提出在有抗冻要求时,压浆料的含气量应满足要求(相关标准)。就压浆料的试验方法而言,国外对孔道压浆的性能测试方法与实际压浆施工作业更接近,试验条件也更加有利。然而国内对压浆的性能测试方法还主要用于室内试验,而且技术指标也较为宽泛,目前的大多数压浆材料都能满足施工要求,但性能指标与实际压浆的相关性较弱,对实际工程缺乏一定的指导意义。

2 标准重点修订的内容

考虑到产品的技术进步及国内外标准的协调性问题,在GB/T 25182—2010修订过程中需重点对如下章节的内容进行修订,包括范围、规范性引用文件、术语和定义、分类、性能要求、试验方法、检验规则,包装、出厂和贮存,具体修订情况为:

第1章,增加低负温产品。第2章,对引用的标准进行修订,更新引用标准。第3章,增加有关低负温预应力孔道新品种的术语定义。第4章,增加产品分类,将常温产品按性能指标不同划分为Ⅰ型和Ⅱ型,增加低负温产品,并根据产品应用温度范围及性能差异进行产品划分。第5章 (原第4章)修订的内容包括:1)提出Ⅰ型和Ⅱ型常温产品的性能指标,从流动度、强度等指标要求上进行区分;2)提出低负温产品的性能指标,按照适用温度范围进行低负温产品种类的划分;3)调整产品的匀质性指标;4)增加含气量、电通量等性能指标要求;5)调整抗压强度、压力泌水率等指标。第6章(原第5章)修订的内容包括:1)调整均质性试验方法依据标准;2)调整浆体性能试验要求,包括原材料要求、水料比要求。结合工程实际对试验用水泥要求进行调整,调整后的试验用水泥优先选用项目提供的符合GB 175要求的硅酸盐和普通硅酸盐水泥,也可采用GB 8076要求的基准水泥;3)参照现行公路及铁路标准,调整掺压浆剂浆料的搅拌设备(速度)要求,调整搅拌时间及加料顺序;4)增加低负温产品试验温度要求;5)参照现行公路及铁路标准,适当调整流动度、泌水率、压力泌水率等试验方法,并将流动度、泌水率、压力泌水率等试验方法内容由正文调整至附录;6)增加含气量、电通量试验方法要求。第7章和第8章 (原第6章和第7章)主要结合现行其他标准及第5章内容,更新检验规则、出厂检验、贮存等内容。

3 标准修订的意义

综上可知,对现行国家标准GB/T 25182—2010的修订是必须且必要的,这将有利于提升和保证预应力孔道灌浆剂产品的质量,从而满足设计和施工的要求,保证预应力结构工程的质量,以适应当前我国预应力孔道灌浆的发展水平,使预应力孔道灌浆剂真正发挥出应有的性能优势。而且该标准的修订,符合建筑材料高性能化、绿色化方向的总体战略要求,有利于淘汰落后的技术,吸纳先进的技术内容,与相关标准保持协调,实现我国预应力孔道灌浆剂产品质量和整体水平的提高。