预应力锚索锚头封闭砂浆配比工艺

预应力锚索锚头封闭砂浆配比工艺干了快二十年岩土锚固施工，我见过太多因为锚头封闭砂浆出问题，导致整个锚固工程提前失效的例子：有的边坡因为锚索锈蚀断裂出现局部滑塌，有的基坑支护因为锚头失效变形超标，追根溯源，很多都是最不起眼的锚头封闭砂浆配比出了问题。很多人觉得，锚头封闭就是最后给锚索抹个“帽子”，随便拌点水泥砂糊上就行，根本不需要什么配比工艺，其实这个想法大错特错。锚头是预应力锚索整个受力体系的外露关键部位，直接关系到锚索的使用寿命和整个工程的安全，本文就结合多年现场实操经验，详细梳理锚头封闭砂浆的配比工艺，供业内同行参考。1锚头封闭砂浆的核心作用与配比设计基本要求要做好配比工艺，首先得明白我们配这个砂浆是干什么的，需要满足哪些基本要求，不能盲目乱配。1.1锚头封闭砂浆的核心作用锚头封闭砂浆最核心的作用就是防腐保护。预应力锚索的锚板、夹片和外露钢绞线都是金属材质，长期暴露在自然环境中，会接触到水汽、大气中的有害气体、地下水里面的腐蚀离子，如果没有封闭砂浆保护，不出三五年就会出现锈蚀，钢绞线锈断之后预应力就会流失，整个锚固体系也就失效了。我刚入行的时候老师傅就跟我说，锚头封闭就是锚索的“外套”，外套破了，里面钻孔、张拉做得再好也撑不住，这句话我记到现在。第二个作用是固定锚头、分散应力，锚索张拉完成之后，锚头是外露的受力端，封闭砂浆可以把锚头和周边的支护结构连成整体，避免锚头长期受力出现松动，还能分散锚头的集中应力，防止局部应力过大破坏支护结构。第三个作用就是防护和美观，封闭之后可以避免人为碰撞损坏锚头，也能让整个施工现场更整齐规范。1.2配比设计的基本要求配比设计不是越高强度越好，要结合锚头封闭的实际需求，满足四个基本要求：1.2.1强度要求一般来说，封闭砂浆的强度不能低于锚索内锚段锚固体的强度，常规项目要求至少达到M30，重要工程要求M35以上。强度太低扛不住外力挤压，也容易被腐蚀渗透，但是强度也没必要太高，超过M40之后砂浆脆性变大，更容易开裂，反而起不到保护作用，我见过有人为了保险配到M50，结果不到一年就满是裂缝，反而不如M35的稳定。1.2.2抗渗性要求抗渗是锚头封闭砂浆的核心性能，只有砂浆密实不透水，才能把腐蚀介质挡在外面，常规项目要求抗渗等级不低于P8，高腐蚀环境要达到P10以上，所以配比设计的时候必须控制砂浆的空隙率，保证密实度。1.2.3和易性要求锚头部位的空间一般都比较小，钢绞线之间还有很多缝隙，所以砂浆必须有足够的流动性，才能填满所有缝隙，不能太干也不能太稀：太干了流不进去，会留下空洞；太稀了强度上不去，收缩也大。1.2.4体积稳定性要求封闭砂浆必须是微膨胀的，能够补偿水泥水化过程中的收缩，如果砂浆收缩就会开裂，还会和锚头、支护结构之间出现缝隙，给腐蚀介质留通道，所以收缩控制是配比设计的重中之重，很多新手都容易忽略这一点。明确了锚头封闭砂浆的作用和配比设计的基本要求之后，我们再来说说配比设计用到的各类原材料怎么选，这是配比合格的基础，很多人不重视原材料选型，随便凑材料，最后配出来的砂浆肯定达不到要求。2配比设计常用原材料及选型要点原材料的质量直接决定了砂浆的性能，哪怕配比设计得再好，原材料不合格，最后也出不了合格的砂浆。2.1胶凝材料胶凝材料是砂浆强度的来源，选型要注意两个方面：2.1.1水泥常规项目优先选标号不低于42.5级的普通硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥水化强度高，干缩小，抗渗性好，最适合做锚头封闭砂浆。尽量不要用矿渣硅酸盐水泥或者火山灰水泥，这两种水泥干缩大，抗渗性差，我之前有个项目图便宜用了矿渣水泥，半年之后封闭砂浆全是发丝裂缝，敲开看里面钢绞线已经生锈了，最后全部打掉重新做，花了不少冤枉钱。如果是沿海盐碱地或者地下水有腐蚀性的项目，就要换成42.5级以上的抗硫酸盐硅酸盐水泥，能有效抵抗腐蚀离子的侵蚀。2.1.2掺合料现在配比设计都会加掺合料，最常用的是一级粉煤灰，掺加15%25%的粉煤灰，可以改善砂浆的和易性，降低水泥水化热，减少砂浆收缩，还能降低成本，一举多得。粉煤灰不能加太多，掺量超过30%之后，砂浆早期强度上不去，密实度也会下降，得不偿失。如果是高腐蚀要求的项目，还可以掺加5%8%的硅灰，能大幅提高砂浆的密实度和抗渗性，只是成本会高一些，普通项目不需要加。2.2骨料锚头封闭砂浆用的是细骨料，必须选干净的中粗砂，含泥量不能超过3%，含泥量太高不仅会降低砂浆强度，还会增加收缩，更容易开裂。绝对不能用就地挖的细粉砂，细粉砂颗粒太细，空隙率大，收缩大，强度也上不去，我见过不少工地图省事就地采砂用，不到两年砂浆就酥了，钢绞线全锈了。砂子使用之前一定要过筛，把超过5mm的大颗粒筛掉，不然大颗粒卡在这里，填不满钢绞线之间的缝隙，会留下空洞。2.3外加剂外加剂是调整砂浆性能的关键，几种常用外加剂的选型要点要注意：2.3.1膨胀剂膨胀剂是必须加的，用来补偿砂浆收缩，一般选钙矾石系列的微膨胀剂就行，掺量一般是胶凝材料总量的6%~10%，具体要按产品说明书来，不能自己乱加：掺少了起不到补偿收缩的作用，掺多了膨胀量太大，反而会挤坏锚具，撑裂砂浆。2.3.2减水剂一般加缓凝型聚羧酸减水剂就行，减水剂可以减少拌和用水量，在保证和易性的前提下降低水灰比，提高砂浆的密实度和强度，常规掺量是胶凝材料总量的0.5%~1%，根据砂浆的流动性调整就行。2.3.3其他外加剂如果是高腐蚀环境，可以适当掺加阻锈剂，防止钢筋锈蚀，普通环境不需要额外加，做好密实度就够了。2.4拌和水拌和水用干净的饮用水就行，不能用工地坑里面的积水、污水，也不能用酸性或者碱性超标的水，水中的杂质会影响水泥水化，降低砂浆强度，有时候工地图方便抽积水拌和，最后强度不合格，返工反而更麻烦。选好符合要求的原材料之后，就要根据项目的实际工况来确定具体的配比参数了，不同使用环境下对封闭砂浆的要求不一样，配比也得跟着调整，不能一套参数用到底。3不同工况下的配比参数设计配比参数不是固定的，我结合多年的现场经验，给大家整理三种最常见工况的配比，都是经过多个项目验证的，大家可以根据实际情况调整。3.1常规露天边坡支护锚索锚头配比这是最常见的工况，环境腐蚀性一般，要求强度和抗渗性达标，收缩小，每立方材料的参考配比是：42.5级普通硅酸盐水泥360kg，一级粉煤灰80kg，中粗砂1450kg，拌和水150kg，减水剂4kg，微膨胀剂25kg。这个配比水灰比大概是0.34，配出来的砂浆标准养护28天强度能到M35左右，抗渗等级能到P8，收缩率很低，很少出现开裂，我在十几个山区边坡项目用过这个配比，检查下来都没什么问题，性价比也很高。3.2高腐蚀环境下的锚头配比如果是沿海地区、盐碱地或者化工区的项目，环境里面氯离子、硫酸盐含量高，对防腐抗渗要求高，就要调整配比，每立方参考配比是：42.5级抗硫酸盐水泥380kg，一级粉煤灰40kg，硅灰20kg，中粗砂1420kg，拌和水145kg，减水剂4.5kg，微膨胀剂28kg，阻锈剂3kg。这个配出来的砂浆28天强度能到M40，抗渗等级能到P12，密实度很高，能有效阻挡腐蚀离子侵入，我之前在沿海一个码头基坑项目用过这个配比，五六年之后检查，砂浆没有裂缝，锚头也没有锈蚀，效果很好。3.3狭小空间锚头配比如果是基坑内支护，锚头在支护桩和挡墙之间，空间狭小，钢绞线密集，需要砂浆有更好的流动性，能自流填满缝隙，就要调整配比提高流动性，每立方参考配比是：42.5级普通硅酸盐水泥380kg，一级粉煤灰70kg，中粗砂1500kg，拌和水160kg，减水剂5kg，微膨胀剂27kg。这个配比的流动性好，不需要强力振捣就能填满缝隙，不会留下空洞，我之前处理过一个狭小空间的项目，一开始用常规配比，浇完之后很多地方敲着有空响，调了这个配比之后，浇筑出来很密实，没再出现空洞的问题。这里要提醒大家一句，配比参数都是干料状态下的参考值，实际施工的时候必须每天测量砂子的含水率，下雨之后砂子含水率变高，就要相应减少拌和用水量，不然水灰比变大，强度就会掉，我刚入行的时候就吃过这个亏，没测含水率，直接按原配比加水，结果那一批试块强度只有设计的七成，全部打掉重浇，被师傅骂了一顿才记住这个教训，这个小细节真的不能忽略。配比设计合理只是基础，要想得到合格的封闭砂浆，还得在施工过程中严格把控每个工艺环节，很多时候配比没问题，就是工艺做不到位，最后还是出问题。4配比实施的工艺控制要点从拌制到养护，每一步都要按要求来，差一点都可能出问题。4.1拌制过程控制4.1.1计量控制所有材料都必须准确计量，误差不能超过规范要求：水泥和掺合料的误差不超过±1%，骨料误差不超过±2%，外加剂误差不超过±0.5%，绝对不能凭经验用铲子挖，我见过一个带班师傅说干了十几年不用称，结果膨胀剂少加了一半，半个月之后砂浆收缩开裂，全部打掉重浇，耽误了十天工期，还浪费了材料，所以计量一定要准，哪怕是人工拌料，也要提前称好每一盘的用量。4.1.2拌制顺序控制拌料的时候要先投水泥、粉煤灰、砂子，干拌一分钟，让干料混合均匀，之后再加外加剂和水，湿拌至少两分钟，保证砂浆颜色均匀，没有水泥团。如果是人工拌料，也要至少翻拌三次，看不到干粉块才能用。4.2封闭施工过程控制浇筑之前先要处理锚头，把锚板、钢绞线上面的油污、锈渣、灰尘全部清理干净，提前浇水湿润周边的混凝土面，不然砂浆和基层结合不好，容易留下缝隙，锚头里面有积水的话也要先排干净，不能带水浇筑。浇筑的时候要分层下料，慢慢振捣，用小直径的振捣棒或者细插钎插捣，不能用力过猛碰歪锚具，钢绞线之间的缝隙一定要多插几次，把气泡排出来，不能留空洞，很多空鼓都是振捣不到位造成的。4.3养护工艺控制很多人浇完砂浆就不管了，觉得没事，其实养护非常重要，水泥水化需要水分，养护不到位很容易开裂。浇筑完十二个小时之后就要开始浇水养护，常温下至少养护七天，夏天温度高的时候要盖土工布或者麻袋保湿，防止水分蒸发太快开裂，冬天温度低的时候要盖保温棉保温，防止受冻。我之前见过夏天施工，浇完之后大太阳晒了三天，砂浆表面全是裂缝，就是没做养护，所以养护千万不能省，多花两个人工，比后面返工强太多。4.4质量检验施工完要先检查外观，看看有没有明显的裂缝、空鼓，然后按要求留试块，一般每五十个锚头留一组强度试块，不足五十个也留一组，强度合格才能验收，不合格的必须返工处理，不能抱着侥幸心理凑活。在实际施工当中，哪怕我们做了各项控制，也难免会因为各种小疏忽出现一些常见问题，下面我就结合自己这些年的经验，说说最容易出现的几个问题，以及怎么预防和处理。5配比施工常见问题及预防处理5.1强度达不到设计要求最常见的原因就是计量不准，水加得太多，或者水泥标号不够，原材料不合格。预防的方法就是严格计量，每天测砂子含水率调整用水量，水泥进场一定要复检，不合格的绝对不能用。如果试块强度差得不多，回弹检查也没问题，外观也没缺陷，可以不处理，如果强度差太多，就要打掉重新浇筑。5.2收缩开裂最常见的原因就是没加膨胀剂，或者膨胀剂掺量不够，水灰比太大，养护不到位。预防的时候就要严格按配比加膨胀剂，控制水灰比，做好养护。如果只是表面的发丝细裂，宽度不到0.2mm，可以用水泥浆抹面封缝，不用打掉，如果裂缝宽度超过0.2mm，或者有多块贯通裂缝，就要打掉重新做。5.3砂浆不密实有空鼓主要原因就是砂浆流动性不够，浇筑的时候振捣不到位，预防的时候就是根据工况调整砂浆流动性，浇筑的时候认真插捣，缝隙部位一定要处理到位。如果空鼓很小，不影响防腐，可以注水泥浆填充，如果空