真空灌漿技術在橋梁預應力孔道施工中的應用要點研究

曾志平

（中國公路工程咨詢集團有限公司中咨華科交通建設技術有限公司　北京市　100195）

真空灌漿技術在橋梁預應力孔道施工中的應用要點研究

曾志平

（中國公路工程咨詢集團有限公司中咨華科交通建設技術有限公司北京市100195）

真空灌漿技術屬于現(xiàn)代化的施工技術，是對傳統(tǒng)技術突破，在橋梁后張法預應力混凝土施工中，我國正在逐漸采取真空灌漿工藝來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的管道壓漿工藝。本文簡單的介紹了真空灌漿技術的特點，分析了真空灌漿技術在路橋施工中的應用，提出了改進和完善真空灌漿技術的措施，以供參考。

真空灌漿技術；應用要點

在橋梁后張法預應力混凝土施工中，預應力孔道壓漿不飽滿會引起預應力筋銹蝕，導致有效預應力損失或預應力筋斷筋，影響預應力橋梁的整體強度和耐久性，減短橋梁的使用壽命，對通行安全構成極大威脅。傳統(tǒng)的預應力孔道壓漿技術的壓漿質量存在漿體收縮大、孔道不飽滿等問題，已經不能滿足工程建設的需要，真空灌漿技術的應用在一定程度上降低了出現(xiàn)以上問題的可能性。

1　真空灌漿技術的概述

1.1真空灌漿技術的必要性

橋梁后張預應力混凝土結構中，由于孔道漿體不飽滿密實和干硬后出現(xiàn)裂縫，會使預應力筋遭受空氣或水中有害成份腐蝕。主要表現(xiàn)為：傳統(tǒng)壓漿技術施工中漿體較稀，施工中容易出現(xiàn)離析和干硬性收縮等現(xiàn)象，致使孔道內預應力筋和結構物粘結強度不夠，為工程留下隱患。而且，傳統(tǒng)壓漿技術在壓漿施工過程中容易使?jié){體中含有較多的氣泡，氣泡在混凝土硬化后會形成孔隙，成為可能含有有害成分自由水的聚集地，這些水會腐蝕預應力筋及構件；在北方嚴寒的地區(qū)，這些水還會在氣溫低時結成冰，脹裂管道和混凝土構件，造成更嚴重的后果。

將真空灌漿技術應用于橋梁預應力孔道施工中，是將傳統(tǒng)壓漿工藝進行改進，使孔道灌漿工藝更加完善合理。真空灌漿技術是在真空的條件下進行施工的，抽取真空能夠消除孔道內的空氣和水，減少孔道內漿體中的水泡，避免漿體離析；采用真空灌漿技術能夠有效的縮短孔道灌漿時間，加快施工進度，節(jié)約工期；真空灌漿技術能夠很好的密封孔道，使灌漿效果更加飽滿，保證路橋灌漿施工的質量，為保證橋梁施工質量發(fā)揮較大的作用。

1.2真空灌漿技術的基本原理

橋梁后張預應力混凝土結構真空灌漿技術是現(xiàn)代科技下的產物，是對傳統(tǒng)壓漿技術的一種突破和創(chuàng)新。一般真空機和壓漿機布設在預應力束兩端，一端布設壓漿機、另一端布設抽真空機。設備和錨座壓漿口和出漿口用透明管連接，如下圖示。它的基本原理就是用真空泵抽吸預應力孔道中的空氣，使孔道中產生-0.07～-0.09MPa左右的真空度，然后在孔道另一端以0.7MPa的壓力將攪拌好的水泥漿體通過壓漿泵壓入預應力孔道。因為抽取真空后孔道內空氣稀薄，壓入的漿體比較不容易形成氣泡；同時，由于壓漿泵和孔道內之間存在正負壓力差，可以使?jié){體更容易充滿孔道，提高漿體硬化后的密實度?？偟膩碚f真空灌漿技術的工作原理就是通過抽取空氣，使孔道內呈現(xiàn)真空狀態(tài)后進行注漿的過程[1～2]。

圖1　孔道真空灌漿示意圖

1.3真空灌漿的材料、設備要求

1.3.1管道

真空灌漿主要在孔道內進行的，所以在施工的過程中首先要保證的就是孔道的質量，孔道要具有良好的密封性，防止壓強的侵襲和漿液的漏出?？椎酪?guī)格、尺寸、形狀和性能，和與錨具的匹配關系，應滿足相關規(guī)范規(guī)定。孔道連接除了采用焊接外，應有專用的連接接頭，此專用的聯(lián)結接頭應保證連接處密封、牢固，且應帶有觀察功能。

1.3.2漿體

漿體設計是壓漿工藝的關鍵之處，合適的漿體應具有良好的和易性好，泌水性小、流動性好；硬化后孔隙率低，滲透性小；具有一定的膨脹性，能確?？椎捞畛涿軐?；較高的抗壓強度；有效的粘接強度；長久的耐久性等特點。

1.3.3設備

真空輔助壓漿所需機具設備包括：灰漿攪拌機、真空泵、真空表及連接閥門；壓漿泵及壓力表；壓漿管、球閥、濾網、水管、空氣濾清器、高強膠管及儲漿罐等設備。

為保證壓漿過程中，空氣不得進入孔道，壓漿機應采用螺桿式壓漿機。此壓漿機具備多級壓力控制，在壓漿過程中能控制壓漿壓力。

拌漿設備應采用高速攪拌設備，槳葉的轉速至少為1000r/min，槳葉的最高線速限制在15m/sec以內；拌和時間不宜超過6min。

高壓管應保證能承受壓漿過程中的壓力要求，特別是透明管，不僅要滿足壓力要求，還要滿足能對漿體進行觀察的要求，防止?jié){體進入真空泵。

2　真空灌漿技術在路橋施工中的應用

2.1真空灌漿技術的施工準備

施工前的準備工作時非常重要的，它包含了多個方面的內容，不僅要對施工中所用到的材料、設備、輔件的型號或規(guī)范、數(shù)量進行檢查，還要充分保證水電正常運轉。水泥是真空灌漿的主要材料，保證了水泥的質量以及漿液的合理配置，才能確保真空灌漿的順利施工；設備的檢查主要是真空泵和灌漿設備，真空泵如果出現(xiàn)故障，孔道內的壓強沒有進行有效的抽取，達不到施工的真空要求，在一定程度上影響了真空灌漿的實施，灌漿設備如果出現(xiàn)問題，在對孔道進行灌漿工作時，就無法保證孔道漿液的充實度和飽滿度。水電的運轉是施工的后勤保證，如果出現(xiàn)了問題，施工的環(huán)境就是收到一定程度的影響，從而導致施工工期的延長和施工效率的降低。

2.2灌漿過程的操作

2.2.1試抽真空

啟動真空泵前，關閉排氣孔和閥門3、4，打開閥門1和2；啟動真空泵后，觀察真空壓力表的讀數(shù)，壓力需能達到-0.08～-0.1MPa，且保持穩(wěn)定。如果壓力不能滿足此數(shù)據(jù)或壓力不穩(wěn)定，說明表示波紋管未能完全密封，需進行檢查及整改。

2.2.2拌漿

拌漿前應加水空轉攪拌機數(shù)分鐘，將積水排凈，并使其內壁充分濕潤。然后按漿體配合比攪拌水泥漿，先將稱量好的水倒入攪拌機，之后邊攪拌邊倒入水泥，攪拌均勻，約3～5min，最后將溶于水的外加劑倒入攪拌機，再攪拌3～5min直至均勻，然后倒入漿桶。

2.2.3壓漿

（1）啟動真空泵，當真空度達到并維持-0.08～-0.1MPa時，打開閥門1，起動壓漿機開始壓漿；

（2）當漿體經過透明高壓管并即將到達三通接頭時，關閉閥門2，并打開閥門3，關閉真空泵；

（3）觀察廢漿桶處的出漿情況，當出漿流暢、穩(wěn)定且稠度與灌入的漿體相當時，關閉閥門3，并關閉壓漿泵；

（4）沿著管道由高到低將出氣孔打開，壓漿泵繼續(xù)工作，觀察排氣孔處的出漿情況，當出氣孔流出的漿體稠度與灌入的漿體相當時，由低到高關閉出氣孔，以0.4～0.7MPa的壓力繼續(xù)壓漿2～3min，最后關掉壓漿泵，關閉閥門4；

（5）保留閥門1、4，拆除其他外接管及附件的設備，清洗，即完成壓漿工作。

3　改善真空灌漿技術的措施

總結福建漳永高速公路40mT梁和50m跨現(xiàn)澆箱梁預應力孔道真空灌漿施工經驗，為提高真空灌漿質量，應重視做好以下工作。

3.1嚴格的進行漿體配制

為滿足灌漿質量的要求，應事先進行真空灌漿特種漿體配合比選取試驗，選擇符合施工工程項目要求的漿體配合比。為改善漿體的性能，可以根據(jù)試驗結果加入一定的外加劑。配制好的灌漿漿體，應具備以下技術指標：

（1）水灰比：0.29～0.35，一般取0.33；密度：大于2000kg/m3。

（2）流動度：13～18（s），停止攪拌30min后，流動度損失不大于2s。

（3）泌水率：泌水性小于漿體初始體積的2％，四次連續(xù)測試結果的平均值小于1％，24h內泌水能被吸收。

（4）外加劑應具有減水、緩凝、微膨脹等功能，但不得含有鋁粉。

（5）膨脹率小于5％，對鋼絞線無腐蝕。

（6）抗壓強度：7d齡期的抗壓強度大于35MPa；28d齡期后，漿體試件抗壓強度大于55MPa。

3.2嚴格的控制灌漿步驟

真空灌漿的工藝流程作為一個單項系統(tǒng)工程，在工序安排上，要從預應力孔道布置開始實施配套；作為一項操作性很強的項目，在工序實施中，要求操作人員熟知工作流程，技術全面，配合協(xié)調好，并做好以下灌漿工作：

（1）施工前應先用高壓水沖洗孔道，并用高壓風將孔道內積水吹干。

（2）應檢查封錨及管路氣密性，整個連接管路應能承受1MPa的正壓力和0.1MPa的負壓力，符合要求方能開始真空灌漿施工。

（3）在灌漿之前，可以先用水灰比0.45的少許稀漿，壓入孔道潤滑孔道，以減小孔道對漿液的阻力。

（4）拌制漿體時，水、水泥和外加劑的用量必須嚴格按配合比控制；漿體進入灌漿泵（集料桶）之前必須通過1.2mm的篩網過濾。

（5）漿體在拌制和壓注過程中應連續(xù)攪拌，因延遲使用致使流動度降低的漿體應廢棄，不得通過加水來增加其流動度。漿體自拌制至壓入孔道的延續(xù)時間，根據(jù)氣溫情況一般應在60～90min內（漿體流動度不大于30s）。

（6）真空灌漿施工過程中及完成后48h內，若混凝土結構所在地的溫度低于5℃，應采取保溫措施。若所在地氣溫高于35℃，應在夜間進行灌漿施工。

（7）真空灌漿完畢，應用干凈的自來水將真空灌漿機械設備以及壓漿管道清洗干凈，防止?jié){體硬化堵塞壓漿管或壓漿孔，損壞設備。

4　結束語

福建漳永高速公路，在真空灌漿施工7d后剝開一段波紋管，凝固的漿體外形呈設計管道形狀（圓形）；灌漿飽滿度情況大于98％，均勻性較好；強度均滿足設計要求。

綜上所述，相對于傳統(tǒng)壓漿技術而言，真空灌漿技術具有良好的孔道密封性、灌漿過程連續(xù)且迅速、漿體飽滿、泌水率低等優(yōu)點。橋梁后張預應力孔道灌漿中采用真空灌漿法施工，能進一步保證橋梁后張預應力混凝土結構施工的質量，應廣泛應用。

[1]熊誠兵.簡析真空灌漿技術在路橋施工中的應用要點[J].江西建材，2015，14（5）：109.

[2]陳慧恩，肖坤.芻議真空灌漿技術在路橋施工中的應用與監(jiān)理[J].江西建材，2014，25（6）：163.

U445.57

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1673-0038（2015）29-0282-02

2015-7-4