孔道压浆料浆液强度检测结果离散性分析与控制措施

孔道压浆料浆液强度检测结果离散性分析与控制措施

路明锐

陕西秦海检测科技有限公司 陕西  咸阳   71200

摘要：孔道压浆料浆液的强度是后张预应力孔道压浆浆液性能的主要指标之一，该指标在试验检测过程中有较多步骤，诸多的影响因素都将导致试验检测结果出现较大的离散性。本文主要从压浆料的质量、制浆设备与制浆、试件成型与养护、试验方法等因素对浆液强度检测结果的离散性进行分析。提出了弱化这些影响因素的若干措施，从而确保检测结果的准确性、有效性，旨在为相关工作提供参考。

关键词：压浆料浆液的强度；离散性；分析与控制

引言

后张预应力孔道压浆料[1]是由水泥、高性能减水剂或高效减水剂、膨胀剂、矿物掺合料等多种材料干拌而成的混合料，在施工现场按照一定比例加水并搅拌均匀后，用于充填后张预应力孔道的压浆材料。近年来，这种压浆料的卓越性能已经逐步取代了传统的压浆料，广泛应用于公路、铁路等后张预应力孔道的压浆工程中。

压浆料浆液的强度是衡量其质量的重要性能指标，对后张预应力孔道压浆的质量、可靠性和耐久性产生直接且深远的影响。因此，对浆液强度检测的准确性至关重要。在施工过程中，相关规范明确要求需要对浆液的强度进行检测，这为浆液强度质量评定的提供了重要依据。

值得注意的一点是，压浆料浆液的强度试验与水泥强度试验一样，都属于不可恢复的破坏性试验。这意味着不能仅仅依据一次试验结果来判断问题出在哪个环节，往往需要通过多次重复试验才有可能得出正确的结论。在后张法预应力孔道压浆过程中，浆液强度抗折强度具体操作如下：

（1）在施工现场取回浆液倒入40mm×40mm×160mm的试模中，分别制作测定3d、7d、28d强度的3组该浆液的试件。

（2）在试验室条件下（20±2℃，相对湿度≥50%）静置压浆液至终凝，然后脱模按照水泥胶砂的养护标准放入标准养护箱（20±1℃，相对湿度≥90%）里养护。

（3）待养护至规定龄期后进行抗折、抗压试验检测。

（4）根据得出的试验数据计算浆液的抗折强度：以一组三个棱柱体抗折结果的平均值作为试验结果。当三个强度值中有一个超出平均值的±10%时,应剔除后再取平均值作为抗折强度试验结果;当三个强度值中有两个超出平均值±10%时，则以剩余一个作为抗折强度结果。单个抗折强度结果精确至0.1MPa,算术平均值精确至0.1MPa。

（5）根据得出的试验数据计算浆液的抗压强度：以一组三个棱柱体上得到的六个抗压强度测定值的平均值为试验结果。当六个测定值中有一个超出六个平均值的±10%时,剔除这个结果,再以剩下五个的平均值为结果。当五个测定值中再有超过它们平均值的±10%时,则此组结果作废。当六个测定值中同时有两个或两个以上超出平均值的±10%时，则此组结果作废。单个抗折强度结果精确至0.1MPa,算术平均值精确至0.1MPa。

按照JTG/T 3650-2020《公路桥涵施工技术规范》的要求3d、7d、28d抗折强度分别要达到5MPa、6MPa、10MPa以上，抗压强度分别达到20MPa、40MPa、50MPa以上才可以判定该组强度试件抗压抗折强度合格。

根据上述过程进行3组标准的压浆料试验，测定其抗折抗压强度试验结果如下表1-1。

表1-1    孔道压浆浆液试件强度检测结果

注：带*的数值为剔除值。

按照GB/T 17671—2021《水泥胶砂强度检验方法（ISO法）》进行抗压、抗折强度结果计算和表示：第一组：3d抗折强度为6.5MPa、7d抗折强度为8.6MPa、28d抗折强度为11.9MPa；3d抗压强度无效、7d抗折强度为46.1MPa、28d抗折强度无效。第二组：3d抗折强度为5.9MPa、7d抗折强度为8.4MPa、28d抗折强度为12.6MPa；3d抗压强度无效、7d抗折强度为44.3MPa、28d抗折强度为54.0MPa。第三组：3d抗折强度为7.4MPa、7d抗折强度为8.6MPa、28d抗折强度为11.4MPa；3d抗压强度为23.7MPa、7d抗折强度无效、28d抗折强度无效。

由此可以看出发现试件强度检测值往往表现出较大的离散性，这可能导致试验结果的不准确或无效。为了更好地分析离散性大的原因，应该从整个强度试验过程进行分析。从以下几个方面探讨了施工过程中浆液强度结果离散性大的原因：

1、压浆料不均匀

压浆料作为制备浆液的原材料，其均匀性对浆液强度有着重要影响。如果压浆料本身存在不均匀的情况，那么在预应力孔道压浆过程中，浆液的分布也就可能存在不均匀的情况。这种情况下，试件中就会存在浆液强度差异，从而导致试验结果的离散性大。

2、压浆料拌合后浆液不均匀

拌合后浆液的均匀一致性也是影响浆液强度的关键因素之一，它直接关系到浆液的质量和性能。在浆液压浆过程中，操作人员的操作技术和经验会直接影响到浆液的均匀性。例如，搅拌时间和速度、材料的称量、配比等参数的控制不准确，都可能导致浆液不均匀一致，进而导致试验结果的离散性大[2]。

3、试件成型、拆模及养护过程不规范

试件成型及养护过程中的不规范操作也是导致试验结果离散性大的原因之一。在试件成型过程中，如果浆液的分布不均匀，在模具中填充不均匀或未充填足够的浆液，会导致试件的一致性不均匀。养护条件的温度、湿度等因素也会对试件的一致性产生影响。如果养护条件不合适，例如温度过高或过低，湿度不足或过高，都会导致试件试验验结果差异性较大。拆模的规范性对试件强度有很大影响。例如拆模时间过早或力道过猛，也会对试件造成不同程度伤害，导致抗折、抗压离散性大。

4、强度试验操作不规范

试验过程中的不规范操作也是导致试验结果离散性的原因之一。在进行浆液强度试验时，应遵循规范的试验流程和操作方法，以确保试验结果的准确性和可靠性。如果试验过程不规范，例如试验样本的选择、试验条件的控制以及试验数据的处理等环节出现问题，都会导致试验结果的离散性大[3]。

综上所述，为了降低在后张法预应力孔道压浆过程中进行浆液强度抽检检测时试件强度检测值的离散性，需要关注压浆料的均匀性、拌合后浆液的均匀一致性、试件成型及养护过程中的规范操作以及试验过程的规范操作等因素。为了尽量减少这些因素的影响，提出了一些弱化这些因素的措施。

1、严格控制压浆料的质量，以确保其性能的稳定性。

如果压浆料的选择和使用不当，可能会对压浆质量或造成质量事故产生严重影响。因此，必须根据工程特点，综合考虑材料的性能、质量指标、适用范围和对施工要求等方面，慎重地选择和使用材料。

选择良好的供货厂家是保证订货质量的关键前提。应该通过对供货厂家的营业执照、生产资质、生产能力、技术水平、管理水平等方面进行调查和评价，然后选择至少三家社会信誉良好、生产质量稳定的供货厂家，并与其建立长期合作关系。

在采购过程中，应该明确提出对压浆料的质量要求，并确保所采购的压浆料符合相关规范和标准。要求生产厂家提供压浆料的原材料检验报告，以确保所使用的原材料质量符合要求。此外，应该委托第三方检测机构对择优选择的各供货厂家提供的压浆料进行检验，以确保供货产品性能能够满足设计及规范的相关要求，同时结合经济合理的情况下选择一至两家供货厂家。

对于批量进场的压浆料，应该按照规范进行抽样检测，只有验收合格后才可以投入使用。在压浆料使用过程中，应定期进行质量检测，包括强度检测、均匀性检测等。对于不合格的压浆料，应进行退场处理或进行再生利用。

2、需要规范制浆设备及制浆过程，减少人为操作和技术差异对浆液的影响。

选择符合规格的制浆设备，并确保设备处于良好的工作状态。例如选择智能压浆设备，其具有集高速制浆、自动称重系统、储浆桶、进浆/出浆检测设备、压浆泵于一体，不仅能够准确控制的控制水灰比，自动控制搅拌时间，规范搅拌过程，大大提高了浆液质量，同时精确的压力测控装置能控制压力，提高了孔道压浆的密实性。

对制浆设备的操作人员进行培训，确保其了解设备的操作规程和注意事项。操作人员应具备相应的技能和经验，能够正确地使用和维护设备。应严格控制搅拌时间和速度、材料的称量和配比等参数，确保它们在合适的范围内。搅拌时间和速度的控制对于浆液的均匀性至关重要。例如，过短的搅拌时间可能导致材料混合不充分，而过长的搅拌时间则可能导致材料过度摩擦和热损失。因此，应选择合适的搅拌设备和控制参数，确保浆液充分混合和均匀一致。制定并执行严格的工艺流程，确保制浆过程中的各个环节都符合规范要求。工艺流程应包括原料配比、加料顺序、搅拌时间、加热温度等关键参数。

对制浆过程进行详细记录，包括操作人员、原粉搅拌料使用、工艺参数等。记录应保存完好，以便进行质量追溯和问题查找。另外，对制浆过程中的关键环节进行定期检查，确保制浆过程的质量稳定。制定并执行设备的维护和保养计划，定期对设备进行检查、清洁、润滑等保养工作，以保持设备的正常运转状态。

3、规范试件成型及养护过程，确保试件的强度和一致性。

使用标准模具进行试件成型，确保模具的尺寸和形状符合要求。模具应保持清洁，无杂物和油污。在试件成型过程中，应采用标准化的操作流程和方法，确保浆液的分布均匀和模具填充充足。施工现场取回的浆液进行充分搅拌，分两次装满试模，每次轻轻震动模具，以确保浆料充分填充模具，并排除其中的空气；使用平整器或刮刀，将试件表面刮平，使其与模具顶部齐平。

由于压浆料和普通水泥的终凝时间不同，拆模时间对它们的影响也不同。普通水泥在24小时后拆模时，抗折、抗压强度已经形成且较高，而压浆料在24小时后拆模时，抗折强度相对较低。因此，压浆料抗压抗折试件在标准养护[4]的条件下，脱模时间适当延后延续，这样可以减少对试件本身的伤害，降低离散性，使数据更准确。

拆模时需要非常小心，用橡皮锤或脱模器拆模，若稍有粗心大意，用力过猛，就可能对试件造成损伤，导致抗折、抗压离散性大。成模后应立即按规范要求将试件放入标准养护箱内养护。拆模后应立即将试件放入水槽中（20±1℃），并保证试件上表面水深始终大于5mm。如果达不到这些标准要求，抗压、抗折强度结果就会出现较大的离散性或是结果无效。因此，必须严格遵守拆模方法和养护条件，以确保试件强度的准确性。

4、需要确保浆液强度试验方法的规范性，以提升试验结果的准确性和可靠性。

在进行试验前，要对试验设备进行校准和检查，确保其工作状态良好。同时，还要全面检查试验机的加载系统、数据采集系统和控制系统等，以确其准确性和可靠性。

在试验过程中，要保障试验室环境的稳定性，包括温度、湿度等因素的控制，以减少外界条件对试验结果的影响。在操作上，要严格按照试验要求和试验方法进行，这包括加载速率、加载方式和加载持续时间等。同时，准确记录试验过程中的实时数据，如加载力和位移等，以便后续的结果分析和验证。在试件变形和破坏时，要注意观察并及时记录。尤其在试件接近破坏时，应注意加载速率的调整，以避免试件的突然破坏和加载过程中的应力集中。

按照试验要求和试验方法进行操作，包括加载速率、加载方式和加载持续时间等。同时，还应记录试验过程中的实时数据，如加载力和位移等，以便后续的结果分析和验证；注意观察试件的变形和破坏情况，并及时记录。特别是在试件接近破坏时，应注意加载速率的调整，以避免试件的突然破坏和加载过程中的应力集中；应保持试件周围的清洁，以避免外界因素对试验结果的影响。同时，还应避免试件与其他物体或设备的碰撞和摩擦，以防止试件的损坏和尺寸的变化。

此外，在试验结束后，不仅要对试件进行详细记录和保存，还要收集关于试件的破坏形态、破坏位置和试验结果等信息。同时，还要对试验设备进行清洁和维护，以确保其正常的使用和长期的可靠性。

结语

总的来说，采取相应措施来弱化和控制影响孔道压浆料浆液强度的因素，能够为相关工程提供更可靠的依据。然而，由于影响因素众多，需要进行更深入的研究来进一步减弱这些影响，以提高压浆料浆液强度检测结果的准确性和可靠性。
参考文献

[1]中交一公局集团有限公司.JTG/T F3650—2020公路桥涵施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2020.

[2]李月霞.后张预应力孔道压浆材料试验分析[J].交通世界,2016,25:90-91.
[3]朱清华,刘兴亚.新型孔道压浆材料的试验研究[J].新型建筑材料,2014,06:45-48.
[4]中国建筑材料科学研究院．GB/T 17671－2021水泥胶砂强度检验方法(ISO法)［S］．北京:中国标准出版社，2021．