雙孔道智能循環(huán)壓漿技術(shù)的應(yīng)用

摘要：文章總結(jié)了在橋梁工程實(shí)踐中采用的雙孔道智能循環(huán)壓漿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上水、攪拌、計(jì)量、持荷，雙孔循環(huán)，更為有效地提高了孔道的飽滿度，保證了梁板質(zhì)量，增強(qiáng)了預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久性。該壓漿技術(shù)的設(shè)備操作簡(jiǎn)單易行，全程智能控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，降低了施工的成本。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量高，壓漿的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求，得到了監(jiān)理和業(yè)主的認(rèn)可，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

關(guān)鍵詞：后張法；預(yù)應(yīng)力；孔道壓漿

U445.4A481523

0 引言

在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量是決定預(yù)應(yīng)力筋保持施加的預(yù)應(yīng)力不受腐蝕破壞的關(guān)鍵，也是橋梁安全運(yùn)營，達(dá)到設(shè)計(jì)使用年限的重要保證。普通壓漿方法由于對(duì)制漿質(zhì)量無法控制，實(shí)際操作中人為的隨意性比較大，無法拌制出低水膠比、高流動(dòng)度的漿體，孔道內(nèi)容易產(chǎn)生空隙，預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力下易被腐蝕。

近年開始推廣的智能循環(huán)壓漿技術(shù)，主要對(duì)壓漿主要指標(biāo)（水膠比、灌漿壓力、漿液流量）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，漿液在預(yù)應(yīng)力孔道中持續(xù)循環(huán)，將空氣從鋼絞線縫隙中擠出，提高漿體的飽滿度和密實(shí)度，從而使預(yù)應(yīng)力筋得到有效的保護(hù)，解決了壓漿存在的質(zhì)量隱患。智能循環(huán)壓漿技術(shù)推廣以來，全國各地施工單位在嘗試不同的具體操作。

預(yù)應(yīng)力梁板雙孔道智能循環(huán)壓漿技術(shù)在廣西乃至國內(nèi)推廣較晚，尚屬于新技術(shù)新工藝。其施工工藝簡(jiǎn)單，節(jié)省人工，僅在操作電腦，材料搬運(yùn)、設(shè)備安裝需人工配合，其他過程則完全智能化控制，安全易行。

廣西路建工程集團(tuán)有限公司在實(shí)踐中總結(jié)出一套雙孔道智能循環(huán)壓漿技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上水、攪拌、計(jì)量、持荷，雙孔循環(huán)，更有效地提高了孔道的飽滿度，切實(shí)保證梁板質(zhì)量，增強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土的耐久性。

本方法適用于斜拉橋、懸索橋、鐵路和公路橋、房屋等預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土工程。

1 雙孔道智能循環(huán)壓漿技術(shù)的特點(diǎn)

雙孔道智能循環(huán)壓漿技術(shù)依靠預(yù)應(yīng)力孔道、智能壓漿機(jī)組、連接管形成“連通管”，在持續(xù)的壓力作用下，水泥漿液在孔道中連續(xù)循環(huán)流動(dòng)，將空氣完全排出孔道，保證孔道內(nèi)沒有氣室或氣倉阻礙漿液的填充。在壓漿過程中，對(duì)水膠比、灌漿壓力和漿液流量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控，保證各項(xiàng)指標(biāo)符合規(guī)范要求值。通過保證持壓時(shí)間來保證漿液充滿孔道且被壓密實(shí)飽滿，兩個(gè)孔道中漿液串聯(lián)，閉合循環(huán)，提高壓漿效率，加快施工進(jìn)度。

本方法采用預(yù)應(yīng)力智能循環(huán)壓漿設(shè)備，將預(yù)應(yīng)力梁板一端的預(yù)應(yīng)力孔道用循環(huán)管路連接，另外一端連接智能壓漿機(jī)組，實(shí)現(xiàn)密封的循環(huán)管路。漿液在孔道中持續(xù)循環(huán)，將孔道內(nèi)的空氣完全排出［1］。對(duì)漿液材料的水膠比、灌漿壓力和漿液流量進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)控，三大指標(biāo)符合規(guī)范要求后才進(jìn)行壓漿施工，施工質(zhì)量有保障。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 施工工藝流程

施工準(zhǔn)備→連接壓漿管路（壓漿嘴和高壓膠管）→主控電腦輸入壓漿參數(shù)→制漿（添加水、壓漿劑、水泥）→水膠比測(cè)試→滿管路循環(huán)壓漿，排除空氣→動(dòng)態(tài)持壓，壓漿完成→設(shè)備拆卸及清洗。

2.2 循環(huán)智能壓漿原理（圖1）

2.3 施工要點(diǎn)

2.3.1 施工準(zhǔn)備

（1）完成后張法預(yù)應(yīng)力梁板的預(yù)制工作，灑水養(yǎng)護(hù)≥5 d，且強(qiáng)度不低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度的90%。包括鋼筋加工及安裝、預(yù)應(yīng)力波紋管的下料及安裝、模板的清潔及安裝、混凝土的澆筑、拆模、養(yǎng)護(hù)。

（2）配合比的設(shè)計(jì)：為保證水泥漿液各項(xiàng)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過嚴(yán)格的試驗(yàn)，確定的配合比為：水泥∶水∶壓漿劑=1∶0.32∶0.19。在該施工配合比下，水泥漿的泌水率為0，3 h膨脹率為0.3%，24 h膨脹率為0.5%，符合《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求。

（3）準(zhǔn)備好壓漿用的原材料，采用標(biāo)號(hào)不低于C42.5低堿硅酸鹽水泥，壓漿劑要求具有減水、緩凝、抑制水泥漿凝結(jié)后收縮的功能。

（4）壓漿之前，先檢查張拉封錨是否穩(wěn)固，鋼絞線錨固后的外露長度≥30 mm。

（5）用皂角水清理錨墊板上的灌漿孔以及波紋孔道，保證灌漿孔道的暢通。檢查高速攪拌機(jī)攪拌桶和低速儲(chǔ)漿桶內(nèi)是否有水和雜物。若有水和雜物，必須清理干凈。

2.3.2 連接壓漿管路

實(shí)際施工中采用雙孔一次壓注，梁板一端橫向兩個(gè)孔道連接高壓膠管，另外一端一個(gè)孔道連接智能機(jī)組進(jìn)漿口，另一個(gè)孔道連接智能機(jī)組出漿口，并用螺栓擰緊穩(wěn)固。依次連接好后啟動(dòng)智能壓漿機(jī)組和監(jiān)控電腦，確保兩者連接信號(hào)正常。對(duì)于雙孔道，以箱梁為例，循環(huán)壓漿孔道順序依次為⑤⑥、③④、①②，如圖2所示。

2.3.3 主控電腦輸入壓漿參數(shù)

在主控電腦智能壓漿系統(tǒng)工藝設(shè)定界面設(shè)置高速制漿機(jī)和壓漿泵的主要參數(shù)，保存好之后進(jìn)入拌漿界面開始漿液攪拌。

智能壓漿機(jī)操作界面根據(jù)實(shí)景仿真而來，觸屏控制、易學(xué)易懂、操作簡(jiǎn)單。見圖3。

2.3.4 制漿和水膠比測(cè)試

馬山至平果高速公路中，工地試驗(yàn)室通過室內(nèi)試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)多場(chǎng)景實(shí)際驗(yàn)證，多維度數(shù)據(jù)對(duì)比，最終選用以下添加順序及參數(shù)應(yīng)用于項(xiàng)目生產(chǎn)。

（1）水泥漿液配合比：根據(jù)試驗(yàn)室確定一次壓漿的施工配合比，施工前準(zhǔn)備好材料。

（2）攪拌：依次將水、壓漿劑、水泥倒入高速制漿機(jī)，啟動(dòng)智能機(jī)組，高速攪拌機(jī)對(duì)水泥、外加劑和水進(jìn)行高速攪拌，轉(zhuǎn)速為1 440 r/min，葉片線速度為15 m/s，能完全滿足規(guī)范要求。

（3）經(jīng)過高速制漿機(jī)180 s的攪拌，漿液轉(zhuǎn)入低速儲(chǔ)漿桶進(jìn)行攪拌，同時(shí)進(jìn)行水膠比測(cè)試。根據(jù)實(shí)際采用0.27的水膠比，符合設(shè)計(jì)要求、施工技術(shù)規(guī)范“漿液水膠比宜為0.26～0.28”的要求。

2.3.5 滿管路循環(huán)壓漿，排除空氣

馬山至平果高速公路施工中，總結(jié)的施工過程步驟與時(shí)間如下：

當(dāng)漿液水膠比符合設(shè)計(jì)要求以后，進(jìn)入智能壓漿系統(tǒng)主控臺(tái)啟動(dòng)壓漿程序。此時(shí)儲(chǔ)漿桶內(nèi)的漿液通過吸漿管流入壓漿泵，壓漿泵提供動(dòng)力將漿液向梁體孔道輸送，漿液進(jìn)入孔道，將孔道內(nèi)殘留的清水從回漿口三通管排水口排出，待排水口流出濃漿后（說明孔道內(nèi)清水已排凈），迅速關(guān)閉排水口球閥，開啟回漿口的回漿球閥；泥漿經(jīng)過回漿壓力管流回低速儲(chǔ)漿桶，漿液在孔道內(nèi)滿管路持續(xù)循環(huán)。經(jīng)過7 min的持續(xù)循環(huán)，將孔道內(nèi)的空氣從鋼絞線縫隙排出（當(dāng)進(jìn)出口流量差穩(wěn)定，實(shí)際中差值設(shè)定為5 L/min，即可認(rèn)為孔道內(nèi)的空氣已經(jīng)排凈），系統(tǒng)進(jìn)入有效循環(huán)階段。進(jìn)漿測(cè)控儀實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)漿口的流量和壓力，反漿測(cè)控儀實(shí)時(shí)檢測(cè)出漿口的流量和壓力，并能夠進(jìn)行自動(dòng)調(diào)壓，在保證出口壓力≥0.5 MPa時(shí)，進(jìn)入動(dòng)態(tài)持壓［2］。

2.3.6 動(dòng)態(tài)持壓，壓漿完成

系統(tǒng)進(jìn)入動(dòng)態(tài)持壓階段（主界面顯示“持壓開始”）。此時(shí)，回漿閥關(guān)閉，壓漿壓力值升高。當(dāng)壓漿壓力值達(dá)到工藝設(shè)定的壓力上限時(shí)（0.7 MPa），進(jìn)漿閥關(guān)閉，壓漿泵停止工作，開始持壓時(shí)間計(jì)時(shí)（持壓時(shí)間在工藝設(shè)定界面中設(shè)定，依照規(guī)范要求，實(shí)際施工中，持壓時(shí)間設(shè)定為5 min）。此時(shí)，系統(tǒng)對(duì)進(jìn)漿口的壓力進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)孔道中存在空氣時(shí)（進(jìn)漿口壓力值會(huì)下降），進(jìn)漿閥自動(dòng)打開，壓漿泵自動(dòng)對(duì)梁孔道進(jìn)行補(bǔ)壓；當(dāng)壓漿壓力值再次達(dá)到工藝設(shè)定的壓力上限值時(shí)，進(jìn)漿閥關(guān)閉，壓漿泵停止工作。當(dāng)達(dá)到持壓時(shí)間后（5 min），主界面顯示“壓漿完成”。

2.3.7 設(shè)備拆卸及清洗

壓漿結(jié)束后，先關(guān)閉梁構(gòu)件上連接錨墊板上壓漿槍頭的球閥，然后在主界面的“壓漿選擇”項(xiàng)上，把開關(guān)旋到“結(jié)束”檔，壓漿泵停止轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)漿閥和回漿閥都處于開啟狀態(tài)，壓力顯示值為0 MPa。開啟進(jìn)漿口三通閥的排漿閥，卸掉孔道內(nèi)壓力。卸壓時(shí)，卸壓口禁止站人，避免孔道內(nèi)的漿液射傷人。

最后，用扳手扭開梁板構(gòu)件進(jìn)漿口、回漿口壓漿槍頭上及構(gòu)件連通口壓漿槍頭上的活接頭，將三通管卸下，壓漿槍頭必須保留在梁構(gòu)件上，待泥漿初凝后才可卸下。所有設(shè)備拆卸完成后，用清水沖洗壓漿機(jī)組和高壓孔道，并將設(shè)備置于通風(fēng)處晾干。

3 材料、設(shè)備與質(zhì)量控制

水泥漿質(zhì)量是壓漿的關(guān)鍵之一，配制壓漿漿體的基本原則為：控制水膠比、孔隙、泌水、離析等關(guān)鍵指標(biāo)，提高水泥漿的綜合性能。添加外加劑能減少和補(bǔ)償水泥漿在凝結(jié)過程中的收縮變形，防止裂縫的產(chǎn)生，使其具有較高的抗壓強(qiáng)度和有效的粘結(jié)強(qiáng)度。馬山至平果高速公路實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

3.1 水泥漿

（1）水膠比：0.26～0.28；

（2）流動(dòng)度（25 ℃）：初始流動(dòng)度為10～17 s，30 min流動(dòng)度為10～20 s，60 min流動(dòng)度為10～25 s；

（3）泌水性：水泥漿拌和后，24 h的自由泌水率為0；

（4）初凝時(shí)間：≥5 h；終凝時(shí)間≤24 h；

（5）自由膨脹率：水泥漿拌和后3 h膨脹率為0～2%，24 h膨脹率為0～3%。

3.2 壓漿劑

選用具有減水、緩凝和控制漿體收縮等作用的壓漿劑。

3.3 原材料質(zhì)量

水泥漿質(zhì)量是保證壓漿密實(shí)的關(guān)鍵，水泥漿質(zhì)量必須符合以下規(guī)定：

（1）在選定水泥漿配合比前，對(duì)進(jìn)場(chǎng)的原材料進(jìn)行抽檢試驗(yàn)，符合規(guī)范要求后方可使用。水泥：采用低堿硅酸鹽或低堿普通硅酸鹽42.5水泥。水：水中不含有機(jī)質(zhì)，硫酸鹽含量≤0.1%，氯鹽含量≤0.5%。外加劑：要求具有減水、緩凝和控制漿體收縮等作用。

（2）在漿體設(shè)計(jì)中，水膠比必須控制在0.26～0.28。

（3）流動(dòng)度（25 ℃）：初始流動(dòng)度為10～17 s，30 min流動(dòng)度為10～20 s，60 min流動(dòng)度為10～25 s；24 h自由泌水率為0［3］。

3.4 智能循環(huán)壓漿的其他質(zhì)量控制措施

（1）在鋼絞線張拉之后，必須在48 h內(nèi)完成孔道壓漿，以盡量減少鋼絞線的預(yù)應(yīng)力損失。

（2）壓漿前必須對(duì)氣密性認(rèn)真檢查，合格后方可進(jìn)入下一道工序施工。

4 應(yīng)用效果

普通壓漿需要1人控制壓漿機(jī)、1人控制真空泵、1人操作攪拌機(jī)，3人進(jìn)行材料的搬運(yùn)，共需6人同時(shí)作業(yè)。

后張法預(yù)應(yīng)力梁板智能循環(huán)壓漿操作簡(jiǎn)單，全程實(shí)現(xiàn)電腦智能監(jiān)控，人員需求少，只需要1人操作電腦并照看張拉現(xiàn)場(chǎng)，3人進(jìn)行材料的搬運(yùn)，只需4人即可完成張拉全程，可節(jié)約人工成本33%。

縮短壓漿時(shí)間，智能循環(huán)壓漿從開始到結(jié)束只需5～8 min，而普通壓漿需要15～20 min，加快了施工進(jìn)度。

在馬山至平果高速公路通過試驗(yàn)證明，智能壓漿更飽滿密實(shí)，強(qiáng)度也更高，在同等強(qiáng)度的條件下，可節(jié)約水泥用量3%～5%。如圖4所示，左邊兩個(gè)樣品為常規(guī)壓漿，右邊2個(gè)試樣為雙孔道智能循環(huán)壓漿。

智能循環(huán)壓漿工藝通過計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)化操作，消除了人為因素對(duì)施工過程的影響，實(shí)現(xiàn)了全程規(guī)范化施工和監(jiān)控，能夠保證橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的施工質(zhì)量。

智能循環(huán)壓漿加快了施工進(jìn)度，保證了壓漿質(zhì)量，得到了行業(yè)的推廣和認(rèn)可。

5 結(jié)語

在馬山至平果高速公路坡造互通預(yù)制場(chǎng)，梁板預(yù)應(yīng)力孔道壓漿中采用后張法預(yù)應(yīng)力梁板雙孔道智能循環(huán)壓漿技術(shù)，完成20 m箱梁孔道壓漿144片、25 m箱梁孔道壓漿146片，30 m箱梁孔道壓漿32片，13 m空心板孔道壓漿421片，20 m空心板孔道壓漿26片，提前2個(gè)月完成了梁板預(yù)制工作，為加快橋梁的施工進(jìn)度提供了保障。同期，在沿海改擴(kuò)建工程共完成了16 m空心板孔道壓漿192片，20 m空心板孔道壓漿260片。

后續(xù)在鐘山至昭平、來賓到都安、大興至憑祥、那坡至平孟等高速公路的預(yù)應(yīng)力梁板孔道壓漿施工持續(xù)采用了雙孔道智能循環(huán)壓漿工藝，該壓漿技術(shù)的設(shè)備操作簡(jiǎn)單易行，全程智能控制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，降低了施工的成本。預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量高，壓漿的各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)規(guī)范要求，得到了監(jiān)理和業(yè)主的認(rèn)可，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。

該方法一直沿用到今，特別是在各高速公路的預(yù)制場(chǎng)、現(xiàn)澆橋、懸澆橋應(yīng)用尤為廣泛，深得施工單位、業(yè)主單位的喜愛，產(chǎn)生了積極的推動(dòng)作用。

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