后張法預應力管道真空灌漿技術控制要點

李文東

真空灌漿是后張法預應力混凝土結構施工中的一項新技術,由于其較普通灌漿更具較高的密實性,因此,它是提高后張法預應力混凝土結構安全度和耐久性的有效措施。下面以山西省某高速公路項目第十七合同段中的一座現澆預應力混凝土連續(xù)箱梁橋為例,來淺析一下進行真空灌漿施工時的技術要點。

1 工程實例概況

該橋為互通區(qū)匝道跨線橋,橋面設計寬為15.5 m,主孔為30 m+45 m+30 m的預應力混凝土連續(xù)箱梁,采用單箱雙室截面,梁高2.405 m。設計車輛荷載:公路—Ⅰ級,地震烈度為6度。連續(xù)箱梁所用鋼絞線規(guī)格型號為高強度、低松弛的Φs15.2 mm鋼絞線。預應力管道采用圓形塑料波紋管,壁厚不小于2.5 mm。設計上要求采用真空灌漿施工技術。

我們知道,傳統(tǒng)的管道灌漿是在0.5 MPa～1.0 MPa的壓力下,將水灰比0.4～0.45的稀水泥漿壓入孔道,這種做法容易發(fā)生水泥漿離析、泌水、干硬后收縮,產生孔隙,留下隱患。而真空灌漿的基本原理為:在孔道的一端采用真空泵對孔道抽真空,使之產生-0.1 MPa左右的真空度,然后用灌漿泵將優(yōu)化后的特種水泥漿從孔道的另一端灌入,并加以不大于0.7 MPa的正壓力,以提高預應力管道灌漿的飽滿度和密實度。因此法減小了水灰比,選用專用的添加劑,提高了水泥漿的流動度,減小了水泥漿的收縮,從而保證了漿體的可施工性、充盈孔道的密實性和提高硬化漿體的強度。

2 真空灌漿工藝流程

2.1 設備配置

水環(huán)式真空泵1臺,配真空壓力表1個(量程 0.1 MPa～0.8 MPa),空氣過濾器(QSL-20型)1個;灌漿泵 1臺,配套高壓橡膠管;灰漿攪拌機1臺;稱量用的計量儀器設備,能供給灌漿操作的所有材料;水桶、貯漿桶;連通接口、閥門開關等小型機具。

2.2 灌漿前準備工作

確認材料種類、品質、數量是否已驗收合格,并將外加劑按每袋水泥量(50 kg)計量作好準備。

1)孔道:檢查孔道、排氣孔和出漿口是否暢通,若堵塞,則必須對管道進行疏通(禁止用水疏通),灌漿管設置在預留孔道的下部,觀察孔(即排漿孔)應設在管道的最高點。

2)檢查所有設備連接及電源、水管路、材料準備到位情況,施工平臺等措施,檢查孔道及封錨的密封工作。

3)檢查灌漿泵的輸送管和吸漿管是否存在有干灰和其他雜物,球閥是否堵塞,否則需拆除清洗干凈。

4)檢查真空泵是否正常工作,壓力表是否正常。

5)檢查攪拌機是否工作正常,有無漏水情況,攪拌的漿體是否均勻,攪拌后的漿體能否達到要求。

2.3 漿體配合比的選用及漿體要求

為了防止水泥漿在灌注過程中產生離析以及硬化后開裂,并保證水泥漿在管道中的流動性,摻加專用真空灌漿添加劑。

1)配合比的指標要求:水泥∶外加劑∶水∶混合物=1∶0.005∶0.35∶0.09,施工配合比的材料用量:水泥∶外加劑∶水∶混合物=1 197∶5.99∶419∶108,水灰比 0.3～0.35。

2)漿體的流動度:30 s～50 s。

3)漿體的泌水性:小于水泥漿初始體積的2%,四次連續(xù)測試的結果平均值小于1%,拌和后24 h水泥漿泌水能吸收。

4)漿體初凝時間:≥3 h。

5)漿體體積收縮率:2%。

6)漿體強度:標準養(yǎng)護條件下,28 d齡期強度不小于50 MPa。

7)漿體對鋼絞線無腐蝕性。

2.4 水泥漿的制備

攪拌水泥漿之前,加水空轉數分鐘,將積水倒凈,使攪拌機內壁充分濕潤。攪拌后的水泥漿要做到基本卸盡。在水泥漿卸出之前不得再投入原材料,更不能采取邊出料邊進料的施工方法。根據漿體配合比,首先將部分水泥、膨脹水泥、外加劑及80%的水倒入攪拌機中進行攪拌,攪拌要均勻。水一定要嚴格按配合比要求的用量加入,否則多加的水會全部泌出,易造成管道頂端有空隙。攪拌時間應保證水泥漿混合均勻,注意觀察水泥漿稠度,出漿時必須對漿體做稠度試驗。

2.5 施工順序

1)鋼絞線張拉完成后,切除外露的鋼絞線,清水沖洗,高壓風吹干,然后采用保護罩或無收縮水泥砂漿封錨;

2)清理錨墊板上的灌漿孔,保證灌漿通道暢通;

3)確定抽真空端及灌漿端,安裝引出管、球閥和接頭,并進行檢查;

4)攪拌水泥漿使其水灰比、流動度、泌水性達到技術指標要求;

5)啟動真空泵抽真空,使真空度達到-0.08 MPa～-0.1 MPa,并保持穩(wěn)定;

6)啟動灌漿泵,當灌漿泵輸出的漿體達到要求稠度時,將泵上的輸送管接到錨墊板上的引出管上,開始灌漿;

7)灌漿過程中,真空泵保持繼續(xù)工作;

8)待抽真空端的透明波紋管中有漿體經過時,關閉空氣濾清器前端的閥門,稍后打開排氣閥,當水泥漿從排氣閥順暢流出且稠度與灌入的漿體相當時,關閉抽真空端所有的閥門;

9)灌漿泵繼續(xù)工作,在不大于0.7 MPa下,持壓1 min～2 min;

10)關閉灌漿泵及灌漿端閥門,完成灌漿;

11)拆除外接管路、附件,清洗空氣濾清器及閥等;

12)完成當日灌漿后,必須將所有沾有水泥漿的設備清洗干凈;

13)安裝在壓漿端及出漿端的球閥,應在灌漿后5 h內拆除并進行清理。

2.6 施工注意事項

1)針對曲線管道的特點,在波紋管每個波峰的最高點靠同一端設置觀察閥,高出混凝土頂面20 cm;

2)輸漿管應選用高強橡膠管,抗壓能力不小于2 MPa;

3)水泥漿進入灌漿泵之前應通過1.2 mm的篩網進行過濾;

4)攪拌后的水泥漿必須做流動度和泌水性試驗,并做強度試塊;

5)灌漿工作宜在灰漿流動性下降前進行(約30 min～45 min內),孔道一次灌漿要連續(xù);

6)中途換管時,繼續(xù)啟動灌漿泵,讓漿體循環(huán)流動;

7)灌漿孔數和位置必須做好記錄,以防漏灌;

8)儲漿罐的儲漿體積必須大于所要灌注的一條預應力管道體積。

3 結語

真空灌漿工藝,主要包括四個關鍵環(huán)節(jié):1)采用塑料波紋管形成密封的管道;2)漿體必須采用專用添加劑及配合比;3)配備專用的真空灌漿設備;4)進行嚴格的施工控制。只要控制了以上主要工序,也就基本保證了真空灌漿的施工質量。

[1] 張惠安,陳 濤.真空壓漿工藝在預應力混凝土結構中的應用[J].山西建筑,2008,34(33):162-163.