楊要軍

摘要：預(yù)應(yīng)力鋼筋砼橋梁中，預(yù)應(yīng)力束的耐久性極大程度上取決于張拉后管道壓漿施工的質(zhì)量，近年來，真空輔助壓漿工藝在橋梁預(yù)應(yīng)力施工中得到了廣泛普及，本文結(jié)合本人在河南許禹高速公路項目橋梁工程施工實踐，闡述了真空輔助壓漿工藝的原理及應(yīng)用方法，可為普遍推廣施工提供指導(dǎo)。關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力管道；管道；真空輔助壓漿；施工工藝
1引言
眾所周知，在后張法預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中，管道壓漿的主要目的是為了防止預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕，為預(yù)應(yīng)力筋與結(jié)構(gòu)砼之間提供有效的粘結(jié)，因此，管道內(nèi)漿體的密實性是管道壓漿成功與否的關(guān)鍵。預(yù)應(yīng)力管道壓漿工藝常用的做法是在砼內(nèi)預(yù)埋金屬波紋管，預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成后，用壓漿設(shè)備由低往高壓入水灰比為0.4～0.5的純水泥漿。常規(guī)做法在工藝上普遍存在著局限，諸如漿體不密實、無法確保管道飽滿，容易產(chǎn)生離析、干硬收縮形成空隙，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，對橋梁結(jié)構(gòu)的安全和耐久性具有較大影響。
真空輔助壓漿是后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項新枝術(shù)，近幾年在橋梁施工中的應(yīng)用逐漸增多。真空輔助壓漿可以彌補普通壓力壓漿的一些缺點，而且能夠很好的提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的安全性和耐久性，保證工程的質(zhì)量。真空輔助壓漿首先是用真空泵抽出孔道內(nèi)的空氣，要求孔內(nèi)形成約0.1MPa 的負(fù)壓，這要求封錨必須嚴(yán)密。真空輔助壓漿是邊抽真空邊壓漿，孔道內(nèi)始終保持約0.1MPa 的負(fù)壓，既利于排出漿體內(nèi)混合的摻氣，利于漿體致密，又相當(dāng)于給漿體施加了個拉力，這樣可以大大降低壓漿機(jī)的負(fù)荷，減小壓漿的水灰比，提高漿體的密實性和強度，減少漿體的收縮。本文擬通過工程的具體實踐，總結(jié)施工過程的經(jīng)驗。
2真空輔助壓漿工藝原理和要點
真空輔助壓漿的工藝通常適用于后張法預(yù)應(yīng)力體系采用塑料波紋管的情況下，其原理是在傳統(tǒng)壓漿基礎(chǔ)上將孔道系統(tǒng)密封，一端用抽真空機(jī)將孔道系統(tǒng)內(nèi)的70%～90%左右空氣抽出，并保持真空在70%以上，同時從壓漿端壓入水泥漿，當(dāng)水泥漿從抽真空端流出且稠度與壓漿端基本相同時，再經(jīng)過兩端排氣（排水及微沫漿），利用預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)空氣的負(fù)壓，以使管道內(nèi)的預(yù)應(yīng)力筋保護(hù)水泥能更飽滿更密實地填滿整個預(yù)應(yīng)力管道，從而達(dá)到根除或減少預(yù)應(yīng)力筋在使用過程中的腐蝕。
2.1  基本技術(shù)要求
①真空度：   孔道整個系統(tǒng)基本密封后通過真空泵抽出空氣，當(dāng)70%以上空氣被抽出時，真空表顯示壓力為-0.07Mpa以下，此真空度是真空輔助壓漿的最低要求。    ②真空率：    抽真空機(jī)抽出空氣的效率，一般按每小時抽出空氣的m3數(shù)計算，真空輔助壓漿要求抽真空率≥40m3／h。    ③保壓：    當(dāng)孔道壓漿經(jīng)過排水、空氣及微泡沫，兩端排氣等工序后還需在壓漿壓力下（≥0.5Mpa）保持壓力≥2min后關(guān)閉壓漿管閥及關(guān)停壓漿泵。    ④漿體指標(biāo)：
水灰比：0.29～0.35，一般控制在0.33左右;
漿體泌水率：攪拌成的水泥漿三小時后泌水率在2%以內(nèi)，泌出的水24小時內(nèi)應(yīng)被漿體完全吸收;
溫度：攪拌及壓漿時漿體溫度應(yīng)小于35℃;
稠度：13～18S，在45min內(nèi)，漿體的稠度變化不應(yīng)大于2S;
緩凝時間：初凝時間不小于3h，終凝時間不大于17h;
膨脹率：不小于5％;
密度：不小于2g/ m3;
抗壓強度：根據(jù)設(shè)計要求，28d強度不小于40Mpa。
2.2  真空輔助壓漿設(shè)備
①水環(huán)式真空泵1臺，配有真空壓力表（量程-0.1-0.6Mpa）1個，空氣過濾器QSL—20型1個。
②灌漿泵1臺，配套高壓橡膠管。
③灰漿攪拌機(jī)1臺。
④精確秤量用的計量設(shè)備，能供給壓漿操作的所有材料。
⑤水桶、貯漿桶。
⑥連接頭、控制閥門等小型機(jī)具。
2.3  施工準(zhǔn)備
①孔道：檢查壓漿孔、排氣孔是否暢通，若是堵塞，則必須疏通。確認(rèn)暢通后，在錨索張拉完成后，根據(jù)施工規(guī)范要求，切掉預(yù)應(yīng)力筋多余部分，壓入水泥漿對孔道端部進(jìn)行密封，保證密實。壓漿孔、排氣孔（抽真空管）由鍍鋅水管引出，引出端帶螺紋。壓漿管設(shè)置在預(yù)留孔道下部，排氣管設(shè)置在預(yù)留孔道上部。為操作方便將所有壓漿孔排在同一端。
②確認(rèn)材料種類、品質(zhì)、數(shù)量是否已驗收，并將外加劑按每包水泥量（50Kg）的整數(shù)倍計量、準(zhǔn)備。
③檢查供水、供電是否齊全，并于壓漿前將所有的用電設(shè)備接好線。
④檢查灌漿泵部件是否有損害、松動。
⑤檢查灌漿泵輸送管和吸漿管是否存有干灰、球閥是否堵塞，否則要拆下來清洗干凈。
⑥檢查真空泵是否正常工作。
⑦檢查攪拌機(jī)是否工作正常，是否漏水，攪拌是否均勻，攪拌后的漿體能否達(dá)到要求。
⑧按施工示意圖所示連接各部件。
              
真空輔助壓漿施工示意圖
2.4  預(yù)應(yīng)力管道
真空輔助壓漿工藝施工的預(yù)應(yīng)力孔道成孔技術(shù)采用的是預(yù)埋高密度聚乙烯塑料波紋管成孔。跟傳統(tǒng)的金屬波紋管相比,塑料波紋管是由高密度聚乙烯塑料制成的,它比傳統(tǒng)的金屬波紋管摩阻系數(shù)要小。塑料波紋管不漏氣、不漏水,有很好的密封性，接頭可以用密封接頭和塑料焊接機(jī)焊接,對于保護(hù)鋼絞線束非常有利；配合真空輔助壓漿工藝將對結(jié)構(gòu)的質(zhì)量也有很大好處；極佳的耐腐蝕性在結(jié)構(gòu)使用過程中,是預(yù)應(yīng)力筋防腐蝕的一道堅實防線；在施工過程中,不必?fù)?dān)心長時間存放會引起生銹等腐蝕損壞；金屬波紋管不能踩壓,易變形,易于被振搗棒鑿破，而高密度聚乙烯塑料波紋管則有很好的剛度，在施工現(xiàn)場不用擔(dān)心意外的踩壓的影響,在混凝土澆注時也不會被振搗棒鑿破。
2.5 水泥漿材料的選用及攪拌
①水泥宜采用硅酸鹽水泥或普通水泥。水泥的強度等級不宜低于42.5，不得含有任何團(tuán)塊。生產(chǎn)用水必須經(jīng)過檢查合格之后才可以使用，要求每升水氯化物離子或任何一種其他有機(jī)物含量不得超過500mg。選用具有低含水量、流動性好、最小滲出及膨脹性等特性的外加劑，其用量通過試驗確定。
②攪拌水泥漿之前，加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，將積水倒凈，使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤。攪拌好的水泥漿要做到基本卸盡。在全部水泥漿卸出之前不得投入原材料，更不能采取邊出料邊進(jìn)料的方法。
③根據(jù)漿體配比，首先將部分水泥、膨脹劑及80%的水倒入攪拌機(jī)中、攪拌均勻，然后繼續(xù)緩慢將水泥加完，最后將溶于20%水的減水劑溶液倒入攪拌機(jī)中攪拌，直至攪拌均勻。
④水用量一定要嚴(yán)格按配比加入，否則多加的水會全部泌出，易造成管道頂端有空隙。對未及時使用而降低了流動性的水泥漿，嚴(yán)禁采用加水的辦法來增加其流動性。要求水泥漿泌水率不得超過3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水應(yīng)在24h內(nèi)重新全部被漿吸回。
⑤攪拌時間應(yīng)保證水泥漿混合均勻，并注意觀察水泥漿稠度。壓漿過程中，水泥漿的攪拌應(yīng)不間斷，若中間接管停頓時，不得通過加水來增加其流動度，應(yīng)讓水泥漿在攪拌機(jī)和灌漿泵之間循環(huán)流動，直至泵送完為止。一般水泥漿自拌制至壓入孔道的延續(xù)時間，視氣溫情況而定，一般在控制在30-45min范圍內(nèi)。
2.6、 抽真空及壓漿
當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼束張拉完成、切割端頭多余的預(yù)應(yīng)力筋之后，采用水泥砂漿對工作錨進(jìn)行封錨，待封錨強度達(dá)到要求后即可進(jìn)行管道壓漿，水泥漿中預(yù)先適量加入無收縮防腐蝕高性能壓漿劑以提高壓漿質(zhì)量。
①啟動真空泵進(jìn)行抽真空，同時將水泥漿加到灌漿泵中，打出一部分漿體，待這些漿體的濃度與灌漿泵中的濃度一樣時，將輸漿管固定到孔道的壓漿管上。
②當(dāng)孔道真空度穩(wěn)定，大約在-0.06--0.1MPa之間時，打開閥1，啟動灌漿泵開始壓漿，壓漿過程中應(yīng)注意觀察料斗中的水泥漿是否正常，壓力表讀數(shù)是否異常。當(dāng)一切正常、觀察到空氣濾清器有漿體經(jīng)過時，關(guān)掉真空泵及球閥3，打開閥2。
③觀察排氣管的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和壓入之前稠度一樣時，關(guān)掉排氣閥2，仍繼續(xù)壓漿使管道內(nèi)壓力表讀數(shù)有0.3-0.5MPa的壓力（不能超過0.7MPa壓力），2分鐘后關(guān)掉球閥1。
④將輸漿管拆下來，真空泵端活接拆下來，清洗空氣濾清器，然后接到另一組孔道，按以上步驟重新開始壓注另一組孔道。
⑤清洗：壓漿完成后，拆掉空氣濾清器，清洗輸漿管、攪拌機(jī)、閥門、空氣濾。
3  真空輔助壓漿工藝實際應(yīng)用試驗
許禹高速公路第1合同段橋梁施工中有大中橋8座，40m預(yù)制后張法T梁4座，30m預(yù)制T梁1座，橋面寬度為24.5m。為了確保預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量, 在橋梁施工過程中嚴(yán)格按照設(shè)計及施工規(guī)范要求進(jìn)行施工控制, 并采用真空輔助壓漿技術(shù)進(jìn)行大橋的預(yù)應(yīng)力管道的施工, 特別是對于長度較長的預(yù)應(yīng)力管道采用該技術(shù)顯得尤為重要。
在真空輔助壓漿之前進(jìn)行了充分的準(zhǔn)備工作，制定了切實可行的施工方案，并提前考慮了可能出現(xiàn)的情況, 對參與現(xiàn)場施工的技術(shù)和施工人員進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)交底。整個壓漿過程進(jìn)展順利,未出現(xiàn)大的施工問題。通過觀察孔對壓漿的全部過程進(jìn)行了全程觀測，整個過程中管道中漿體達(dá)到了密實、無氣泡空隙的技術(shù)要求。在真空輔助壓漿完成之后, 對真空輔助壓漿與傳統(tǒng)壓漿工藝近行了破檢對比。


普通壓漿與真空輔助壓漿數(shù)據(jù)對比表
對比項目  普通壓漿  真空輔助壓漿
配合比  水泥（1）：水（0.5）：早強劑（0.007）：膨脹劑（0.12）  水泥（1）：水（0.45）：外加劑（0.13）
水泥用量  570kg/m3  1548kg/m3
泌水率  2.40%  ＜2%
膨脹率  1.20%  2.60%
試件7天強度  47.8Mpa  50.6Mpa
通過對比兩者的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場的實際觀測，得到以下結(jié)果：
①對真空輔助壓漿樣品進(jìn)行檢查，在提取的試樣中不管是孔道的高點還是低點, 孔道的內(nèi)部都能夠充滿漿體。在對提取的試樣進(jìn)行破檢后, 發(fā)現(xiàn)漿體的芯部密實、無氣泡空隙。
②對傳統(tǒng)的壓漿工藝試樣檢查發(fā)現(xiàn)，在預(yù)應(yīng)力索的高點和低點的地方存在10%-20%的洞穿類空洞,可以很明顯的發(fā)現(xiàn)低點處的空洞要大于高點處的空洞，并且在樣品的表面有明顯的顆粒物，對試樣破檢后發(fā)現(xiàn),漿體芯部密實性不是很好，在芯部易出現(xiàn)氣泡、類似針隙狀的空隙。
從以上分析可以得出,真空輔助壓漿與傳統(tǒng)壓漿工藝相比較具有以下優(yōu)點：
①在真空的作用下,管道中原有的空氣和水能夠被清除,在施工過程中混雜在水泥漿中的氣泡和多余的自由水也可以被消除, 從而增強了漿體的密實度。
②漿體中的微沫漿和稀漿可以在真空負(fù)壓的作用下率先進(jìn)入負(fù)壓容器,待稠漿流出后,孔道中漿體的稠度能夠保持很好的一致性, 從而使?jié){體密實度和強度都有了很好的保證。
③真空輔助壓漿的過程能夠保持一個很好的、連續(xù)的且迅速的狀態(tài), 能夠縮短壓漿的時間。
④真空狀態(tài)下的管道,能夠減小由于管道高低彎曲而使?jié){體自身形成的壓頭差, 可以使?jié){體很好的充滿整個管道,尤其是對一些異形關(guān)鍵的部位起到很好的效果。真空輔助壓漿的適用范圍很廣，特別是對于長孔道、彎形、U形、豎向預(yù)應(yīng)力筋，更能體現(xiàn)出真空輔助壓漿的優(yōu)勢。
⑤在壓漿前要進(jìn)行管道壓力（真空或正壓力）測試, 從而為管道的密封提供了保證。
⑥真空輔助壓漿是一種全面的施工技術(shù), 它對施工各方面的要求比較高,要有良好的施工環(huán)境和施工設(shè)備，并且施工人員和技術(shù)人員要有較高的素質(zhì)。基于這種方法本身的性質(zhì)也就決定了它能夠控制較高的質(zhì)量水平。
⑦采用真空輔助壓漿技術(shù)具有較大的經(jīng)濟(jì)效益，因為鋼絞線在塑料波紋管中的摩阻力較小,它對結(jié)構(gòu)最直接的影響就是減小了預(yù)應(yīng)力張拉時的摩阻損失, 可以提高預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的有效預(yù)應(yīng)力值,使結(jié)構(gòu)中有效預(yù)應(yīng)力的分布更趨均勻, 所以設(shè)計時可以考慮節(jié)約鋼絞線的數(shù)量, 盡管真空輔助壓漿所用的塑料波紋管目前的市場價格比金屬波紋管高,但由于波紋管價格在預(yù)應(yīng)力工程造價中所占的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼絞線和錨具在整個預(yù)應(yīng)力工程造價中所占比例，所以因采用塑料波紋管而節(jié)約的鋼絞線和錨具所節(jié)約的費用, 完全可與波紋管提高的造價相抵消, 所以我們在設(shè)計中如果充分考慮塑料波紋管特性, 采用真空輔助壓漿技術(shù)將降低工程造價, 同時, 采用這項技術(shù)還可有效地提高了結(jié)構(gòu)物的安全、耐久性, 延長了工程的使用壽命, 減少未來若干年當(dāng)中橋梁的維修加固費用, 其間接的、遠(yuǎn)期的經(jīng)濟(jì)效益也將是巨大的。
4 施工注意事項
施工注意事項主要有以下幾點：
① 錨頭密封后24小時后開始壓漿。
② 輸漿管應(yīng)選用牢固結(jié)實的高強橡膠管，抗壓能力≥1Mpa，帶壓灌漿時不易破裂，連接要牢固，不得脫管。
③ 灰漿進(jìn)入灌漿泵之前應(yīng)通過1.2mm的篩子。
④ 真空泵使用時應(yīng)注意：啟動時先將水閥打開，同時開泵；關(guān)泵時先關(guān)水閥，后停泵。
⑤ 壓漿工作宜在灰漿流動性沒有下降的30-45min時間內(nèi)完成。
⑥ 中途換管道時間內(nèi)，繼續(xù)啟動灌漿泵，讓漿體循環(huán)流動。
⑦ 攪拌出的漿體在壓漿前必須做流動度試驗，同時按規(guī)范制作標(biāo)準(zhǔn)試件，以測定其強度。
⑧ 孔道真空輔助壓漿應(yīng)填寫施工記錄。
結(jié)語
預(yù)應(yīng)力管道真空輔助壓漿技術(shù)經(jīng)應(yīng)用于筆者所在項目，按本文所述工藝進(jìn)行施工操作，管道壓漿施工進(jìn)度快、質(zhì)量完成情況良好。筆者據(jù)此總結(jié)，在已有傳統(tǒng)壓漿工藝成果的基礎(chǔ)上，全面介紹真空輔助壓漿工藝施工方法，為該工藝的普遍推廣提供指導(dǎo)。
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