淺談預(yù)應(yīng)力管道真空輔助壓漿施工方法

劉勇峰

后張法預(yù)應(yīng)力管道的傳統(tǒng)壓漿工藝存在著一定的結(jié)構(gòu)缺陷，如漿體不密實，孔道不飽滿，有氣泡甚至局部形成空洞，漿體強度難以保證;同時因為局部不密實和孔洞使水分和氧氣有可能滲入預(yù)應(yīng)力筋，預(yù)應(yīng)力筋在水分和氧氣的作用下產(chǎn)生銹蝕，對橋梁的安全和耐久性有很大影響。山西忻州至河北阜平高速公路建設(shè)管理處要求各路基合同段，對后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中的管道壓漿采用真空壓漿法這種新工藝，本文通過工程的具體實踐和經(jīng)驗總結(jié)介紹這種新工藝。

1 真空輔助壓漿工藝的歷史和工作原理

1.1 真空壓漿工藝的歷史

我國20世紀初在某些大型橋梁上使用真空壓漿工藝。國內(nèi)有的資料上也叫真空吸漿，其工藝特點是重在“吸”，但真空壓漿除了有“吸”的工藝，還通過壓漿設(shè)備進行“壓”，使得工藝得到進一步完善，取得更好效果。

1.2 真空壓漿工藝原理

真空輔助壓漿技術(shù)是后張預(yù)應(yīng)力壓漿施工的一項新技術(shù)，基本原理為:在壓漿之前，首先采用真空泵抽吸預(yù)應(yīng)力孔道中的空氣，使孔道內(nèi)的真空度達到80%以上，使之產(chǎn)生－0.06 MPa～0.1 MPa的真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后的水泥漿從孔道的另一端灌入，并加以不小于0.7 MPa的正壓力。由于孔道內(nèi)只有極少的空氣，很難形成氣泡;同時，由于孔道與壓漿機之間的正負壓力差，大大提高了孔道壓漿的飽滿度和密實度。減小了水灰比，添加了專用的添加劑，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。因此真空壓漿工藝是提高后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)安全度和耐久性的有效措施。

2 漿體的技術(shù)要求

2.1 漿體配合比確定

漿體設(shè)計是壓漿工藝的關(guān)鍵之處，合適的水泥漿應(yīng)是:

1)和易性好(泌水性小、流動性好);2)硬化后孔隙率低，滲透性小;3)具有一定的膨脹性，確保孔道填充密實;4)較高的抗壓強度;5)有效的粘結(jié)強度;6)耐久性。

為了防止水泥漿在灌注過程中產(chǎn)生析水以及硬化后開裂，并保證水泥漿在管道中的流動性，摻加少量的添加劑如減水劑。為使水泥漿在凝固后密實，則摻入添加劑如膨脹劑，此舉有三點作用，如下:

1)改善水泥漿的性質(zhì)，降低水灰比，減少孔隙、泌水，消除離析現(xiàn)象。2)降低硬化水泥漿的孔隙率，堵塞滲水通道。3)減少和補償水泥漿在凝結(jié)硬化過程中的收縮和變形，防止裂縫的產(chǎn)生。

2.2 配合比的試拌及各項指標(biāo)

1)水灰比:選用水泥漿0.3～0.4，當(dāng)摻入適量的外加劑后水灰比可減小到0.35;2)流動度:用流錐儀測定流動度，拌和好后的流動度小于30 s;在管道出口處流動度大于15 s;3)泌水性:水泥漿的最大泌水率應(yīng)小于3%，拌和后3 h后宜控制在2%以內(nèi)，四次連續(xù)測試結(jié)果的平均值小于1%;拌和后24 h水泥漿的泌水應(yīng)能重新全部被吸收;4)初凝時間:3 h～4 h;5)體積變化率:0%～2%;6)稠度:在1.725 L漏斗中，水泥漿的稠度15 s～45 s，最大不能超過50 s;7)強度:符合設(shè)計要求;8)漿液溫度:5℃≤T漿液≤25℃，否則漿體容易發(fā)生離析。

2.3 對具體材料的要求

1)水泥:建議采用不小于P.O42.5級普通硅酸鹽水泥。2)水:水中硫酸鹽含量不能大于0.1%，氯鹽含量不能大于0.5%，水中不能含有糖分或懸浮有機質(zhì)。3)外加劑:膨脹劑和減水劑的選擇應(yīng)根據(jù)試驗合理選擇，但膨脹劑摻量不應(yīng)大于10%(質(zhì)量比)。

2.4 真空壓漿水泥漿配合比

水泥∶膨脹劑∶減水劑∶水 =1∶0.1∶0.01∶0.42。

3 真空輔助壓漿施工工藝

3.1 準(zhǔn)備工作

1)張拉施工完成后，要切除外露的鋼絞線，注意鋼絞線的外露量不大于30mm，然后用水泥砂漿封錨頭，水泥砂漿應(yīng)能將整個錨具及全部鋼絞線外露部分包裹住，再安裝密封罩，安裝密封罩時可在罩底面與橡膠密封圈表面均勻涂抹一層玻璃膠。最后連接真空泵和壓漿泵及其他配套設(shè)備，并連接牢固、密封不漏氣;

2)在壓漿施工前將錨墊板表面清理，保證平整，裝上石棉密封圈，將密封罩與錨墊板上的安裝孔對正，用螺栓擰緊;

3)清理錨墊板上的壓漿孔，保證壓漿通道通暢;

4)確認漿體配合比，按配方秤量漿體材料;

5)檢查材料、設(shè)備、附件的型號或規(guī)格、數(shù)量等是否符合要求;

6)按真空輔助壓漿安裝布置圖進行各單元體的密封連接，確保密封罩、管路各接頭的密封性;

7)檢查供水、供電是否齊全、方便。

3.2 試抽真空

啟動真空泵10 min試抽真空，檢查水泥砂漿封錨頭或密封罩是否完全密封，真空度應(yīng)達到－0.08 MPa左右。將壓漿閥關(guān)閉，抽真空閥打開，啟動真空泵抽真空，從導(dǎo)管中排除空氣，觀察真空壓力表的讀數(shù)，應(yīng)能達到負壓力0.08 MPa左右。當(dāng)孔道內(nèi)的真空度保持穩(wěn)定時(真空度越高越好)，停泵1 min，若壓力降低小于－0.02 MPa即可認為孔道能基本達到并維持真空。如未能滿足此數(shù)據(jù)則表示孔道未能完全密封，需在壓漿前進行檢查及更正工作。

3.3 拌漿

1)拌漿前先加水至攪拌機拌漿筒空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，使拌漿筒內(nèi)壁充分濕潤;2)將稱量好的水倒入攪拌機的拌漿筒之后邊攪拌邊倒入水泥，再攪拌3 min～5 min直至均勻;3)將外加劑倒入攪拌筒，再攪拌5 min～15 min，測試稠度后放入儲漿筒;4)倒入儲漿筒的漿體不管是否馬上泵送，都要不停地攪拌。

3.4 壓漿

1)啟動真空泵，當(dāng)真空度達到并維持在 －0.06 MPa～－0.08 MPa時，啟動壓漿泵;

2)壓漿泵的高壓橡膠管出口打出漿體，待這些漿體濃度與儲漿筒中的濃度一樣時，關(guān)掉壓漿泵，關(guān)閉高壓橡膠管閥門，將高壓橡膠管的壓漿管接到孔道的壓漿管上，打開這兩個壓漿管的閥門開始壓漿;

3)觀察出漿口的出漿情況，當(dāng)漿體稠度和灌入之前稠度一樣時，關(guān)閉閥門，將孔道加壓到0.5 MPa左右，繼續(xù)壓漿2 min～3 min進行穩(wěn)壓，使管道內(nèi)有一定的壓力，完成排氣泌水，使管道內(nèi)漿體密實飽滿，完成壓漿，最后關(guān)掉壓漿閥;

4)壓漿時每個工作班應(yīng)留取不小于3組的7.07cm×7.07cm×7.07cm立方體試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28 d，并檢查其抗壓強度作為壓漿質(zhì)量評定的依據(jù)之一。

3.5 清洗

真空泵上可裝一部“正倒”開關(guān)，“正”為抽真空開關(guān)，“倒”做壓漿完畢清洗管道所用;同時應(yīng)對壓漿泵、攪拌機、閥門、過濾裝置、各種管道以及粘有灰漿的工具進行清洗。

4 真空輔助壓漿注意事項

1)在保證張拉端封錨嚴密的情況下，也可不使用密封罩;保護罩若作為工具罩使用，漿體初凝后方可拆除。

2)壓漿前若發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)殘留有水分或臟物，須考慮使用空壓機先行將殘留在管道內(nèi)的水分或臟物排除，保證孔道暢通和壓漿工作的順利進行。

3)整個連通管路的氣密性必須認真檢查，保證真空度的獲得，合格后方能進行下道工序。

4)漿體攪拌時，水、水泥和外加劑的用量必須嚴格控制;對未及時使用而流動性降低的水泥漿，嚴禁采用增加水的辦法來增加流動性。

5)攪拌好的漿體每次應(yīng)全部卸盡，在漿體全部卸盡之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取邊出料邊進料的方法進行拌和。向攪拌機內(nèi)送入任何一種外加劑，均須在漿體攪拌一定時間后送入。

6)安裝在壓漿端及出漿端的閥門和接頭，應(yīng)在灌漿后1 h內(nèi)拆除并清洗干凈。

7)考慮漿體的穩(wěn)定及對壓漿的影響，可將壓漿時間安排在溫度較低時進行;壓漿過程中或壓漿后48 h內(nèi)溫度不得低于5℃，否則應(yīng)采取保護措施，日間溫度高于35℃時，應(yīng)選擇在夜間壓漿。

8)梁體或橋面存在縱坡時，要從管道低處向高處壓漿。

9)采用金屬波紋管成孔和普通壓力壓漿存在安全隱患，普通壓力壓漿存在壓漿不飽滿、不密實的問題。而采用塑料波紋管成孔和真空輔助壓漿則壓漿密實、飽滿。

5 結(jié)語

真空壓漿是一套完整的施工工藝，它不僅僅是對真空泵的使用或水泥漿配合比的改進。從孔道的鋪設(shè)，錨具的安裝和封錨，觀察孔的位置，孔道密封，直到預(yù)抽真空，壓漿節(jié)奏的控制及壓漿完成后的保壓，后續(xù)的質(zhì)量檢查等環(huán)節(jié)，都必須嚴格按照標(biāo)準(zhǔn)操作。

后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿中采用真空輔助灌漿法施工，更加保證了預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工的質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，真空輔助壓漿法將具有更廣闊的應(yīng)用空間。

［1］ 張世平.橋梁預(yù)應(yīng)力孔道真空輔助壓漿施工技術(shù)［J］.建筑科學(xué)，2007(11):75-76.

［2］ JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ 李文東.后張法預(yù)應(yīng)力管道真空灌漿技術(shù)控制要點［J］.山西建筑，2010，36(4):171-172.