在土建行业后张结构体系中,浆体是保证预应力筋免遭腐蚀的最后一道防线。预应力孔道的灌浆作用在于对预应力筋进行防腐保护,并提供预应力筋与孔道周围混凝土之间的粘结力。这些目标实现的前提是预应力孔道完全被浆体所灌满,但浆体泌水的存在使孔道灌浆完全密实变得十分困难,孔道灌浆不密实而导致预应力体系的腐蚀是后张体系中一直存在的问题。本文提出了两项防治灌浆泌水的措施,重点研究了以无泌水的沥青基材料替代水泥基材料进行灌浆的技术,通过对其材料配合比、可灌性、对预应力损失的影响规律以及与预应力筋的粘结性能等方面的研究,实现了沥青基灌浆技术在后张预应力结构中的应用。本文的主要研究内容和成果概括如下：(1)现有灌浆工艺和材料的灌浆试验结果表明,预应力孔道内都会出现灌浆不密实的现象。探讨了水泥浆体泌水的过程和减小泌水的措施,以改进预应力孔道结构层次为出发点,开发出一种组合橡胶棒以成型带垭口预应力孔道,研究了其解决浆体泌水危害的机理。以高速铁路32m简支箱梁为原型,设计并进行了足尺预应力孔道灌浆密实性对比试验。结合试验,深入分析了浆体泌水在孔道中产生、传输和分布的特性,研究了孔道弯起高度对灌浆密实率的影响规律。试验结果表明,使用带垭口孔道能够使浆体泌水形成的空洞与预应力筋相分离,避免预应力筋遭受腐蚀,对于后张结构中的平直和具有一定弯起角度的预应力孔道,带垭口孔道的灌浆密实性远优于圆形孔道。(2)确定了沥青基灌浆材料的设计目标和试验方案。经过初步试验,确定了岩沥青为基质沥青的改性沥青,其掺加比例为12.5%。在此基础上,通过对不同配合比沥青基灌浆材料的粘度试验、粘温变化规律研究及抗剪强度试验,得到沥青基灌浆材料的配合比为：基质沥青+岩沥青(12.5%)+(消石灰：水泥=1：9)(40%),该配合比下沥青基灌浆材料的常温抗剪强度为697.21 kPa,其可灌温度应高于115℃。以增加消石灰掺量和添加纤维为途径,得到改进型沥青基灌浆材料配合比为：基质沥青+岩沥青(12.5%)+(消石灰：水泥=3：7)(40%)+纤维(1%),该改进型沥青基灌浆材料的抗剪强度约为普通型的2倍,其可灌温度应高于140℃。(3)推导了沥青基材料在孔道中的对流换热系数理论计算公式,建立了灌浆试验梁有限元模型,通过对灌浆过程的模拟计算,确定了灌浆工艺关键参数为：合适的灌浆流量为50 L/min;合理的灌浆温度为：入口温度为160℃、壁面温度为60℃；合适的灌浆压力为0.8 MPa。通过对试验梁及外挂预应力孔道的现场灌浆试验,验证了沥青基灌浆材料的灌浆工艺参数的正确性和灌浆效果的有效性。(4)通过对采用沥青基材料灌浆的混凝土梁温度场及应力场的计算可得,预应力孔道的成孔材料应选择HDPE材质,灌浆时间是影响温度场和应力场的最主要参数,文中给出的各浆体温度下,混凝土的最大拉、压应力均小于规范规定值。与混凝土梁温度场和应力场的实测数据对比可得,本文计算值与温度场实测值的误差小于10%,与应力场实测值的误差小于15%,表明本文的计算结果准确有效。建立了沥青基材料灌浆适用性方程,可得出不同强度等级混凝土在不同浆体温度下的安全灌浆时间,从而为采用沥青基材料的后张结构灌浆施工提供依据。(5)通过试验可得,浆体温度下预应力钢绞线各项力学性能均可达到原指标值的0.9倍,应力松弛最大可达6.36%。浆体温度作用后,其力学性能指标可恢复到原指标值的0.965倍以上,应力松弛最大为1.71%。根据试验结果,得到了浆体温度作用下及作用后的预应力钢绞线力学性能退化模型和应力松弛计算模型。建立了由浆体温度引起的短期和长期预应力损失模型,与现场预应力实测结果对比,最大误差为14.1%,验证了该模型的准确性。通过计算可得,沥青基材料灌浆最不利工况下产生的长期预应力损失率为2.73%。(6)在沥青基灌浆材料粘弹性本构关系基础上,推导出预应力筋-沥青基材料粘结受力理论解,得到了钢绞线、钢绞线-基体界面以及沥青基材料基体等的应力分布特征。探讨了施加荷载、预应力筋与基体的半径比、沥青基材料温度以及荷载施加时间等因素对预应力筋-沥青基材料之间粘结性能的影响规律。通过与已有成果的对比,验证了本文所推导公式的正确性。计算结果表明,在短期荷载作用下,采用沥青基灌浆材料灌浆的后张预应力结构可按有粘结预应力结构进行计算,在长期荷载作用下,需按无粘结预应力结构进行计算。