智能壓漿工藝參數(shù)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力孔道飽滿度及耐久性的影響機(jī)制

中圖分類號(hào) TU711 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）08-0059-03

0 引言

在橋梁工程建設(shè)中，預(yù)應(yīng)力技術(shù)的應(yīng)用極為廣泛，其施工質(zhì)量直接影響著橋梁的耐久性與安全。傳統(tǒng)的壓槳工藝主要依靠人工進(jìn)行，存在壓漿不飽滿和漿液離析等缺陷，進(jìn)而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，嚴(yán)重影響橋梁的服役壽命[。智能壓漿技術(shù)通過(guò)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及傳感器監(jiān)控手段，對(duì)壓漿過(guò)程進(jìn)行精確控制與實(shí)時(shí)監(jiān)控，有效提高壓漿質(zhì)量。但智能壓漿工藝參數(shù)眾多，各參數(shù)對(duì)充填性和耐久性的影響機(jī)理尚不清晰。對(duì)其影響機(jī)制進(jìn)行深入研究，對(duì)優(yōu)化智能壓漿工藝，保證橋梁工程質(zhì)量具有重要意義，基于此，該文以云蘭高速公路土建16標(biāo)標(biāo)段建設(shè)為例展開(kāi)研究。

1 工程概況

云蘭高速公路土建16標(biāo)標(biāo)段起自 K1 5 7 + 4 3 0 ，全長(zhǎng) 3 . 5 k m 。該項(xiàng)目包含多座橋梁，其中主線橋長(zhǎng) 2 2 8 0 m ，匝道橋 分部設(shè)梁場(chǎng)1座，共24根，其中 4 0 m 預(yù)制臺(tái)22根， 3 0 m 預(yù)制臺(tái)12根，承擔(dān)該標(biāo)段6座橋共640根T梁，其中 4 0 m 梁450根， 3 0 m T 梁190根。在橋梁施工中，采用智能化壓漿技術(shù)，保證預(yù)應(yīng)力施工的質(zhì)量。開(kāi)展智能壓漿施工過(guò)程監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析，深入了解預(yù)應(yīng)力孔道在不同工藝參數(shù)下的壓漿效應(yīng)，揭示其對(duì)孔道充填性和耐久性的影響機(jī)理。

2智能壓漿工藝原理與流程

智能壓漿技術(shù)的核心思想是采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)精確控制壓漿全過(guò)程，在進(jìn)、出漿口安裝精密壓力傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控壓漿過(guò)程壓力的變化，并將數(shù)據(jù)反饋給主機(jī)。系統(tǒng)主機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的工藝參數(shù)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)壓漿裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證壓漿過(guò)程在壓力、流量等方面的穩(wěn)定。

壓漿前，需要調(diào)試智能壓漿設(shè)備，并設(shè)定相關(guān)參數(shù)，保證設(shè)備正常工作，各項(xiàng)參數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，清理并檢查預(yù)應(yīng)力管線，確保管線暢通。壓漿啟動(dòng)后，先啟動(dòng)制漿系統(tǒng)，按預(yù)先設(shè)定的水膠比配制漿液，配制成漿后，用壓漿泵將漿液緩慢注入預(yù)應(yīng)力管線。壓漿過(guò)程中，對(duì)進(jìn)漿口及出漿口的壓力、流量等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)壓漿泵的工作狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，使壓漿壓力與速度處于合理范圍[2。當(dāng)出漿口流出的漿液濃度與進(jìn)槳口一致，且沒(méi)有氣泡出現(xiàn)時(shí)，進(jìn)入保壓階段，維持一定的壓力及時(shí)間，以保證漿液能完全充填管路。壓力保持完畢后，關(guān)閉壓漿裝置，結(jié)束壓漿工作。通過(guò)智能化控制，使整個(gè)過(guò)程達(dá)到自動(dòng)化、精確化，從而有效地提高漿的質(zhì)量。

3智能壓漿工藝參數(shù)分析

3.1主要工藝參數(shù)

智能壓漿工藝的主要參數(shù)包括壓漿壓力、壓漿速度、漿液水膠比和保壓時(shí)間。壓漿壓力是保證壓漿順利填滿預(yù)應(yīng)力孔道、排空氣體及雜質(zhì)的重要參數(shù)。適當(dāng)?shù)膲簼{壓力能使孔道內(nèi)的漿液均勻分布，從而保證孔道的充滿性。云蘭高速公路壓漿施工中，壓漿壓力是根據(jù)管線的長(zhǎng)度、高度和漿液性質(zhì)來(lái)確定的，為了適應(yīng)不同的施工情況，一般都是在一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)[3]。

壓漿速率決定著壓漿速度的快慢。壓漿速率過(guò)高會(huì)使管內(nèi)空氣不能及時(shí)排出，在管內(nèi)形成空氣間隙，從而影響樁型；但是，如果壓漿速率過(guò)低，將導(dǎo)致施工工期延長(zhǎng)，效率下降。在實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)管線狀況及漿液流動(dòng)性對(duì)壓漿速率進(jìn)行合理調(diào)整，以保證壓漿過(guò)程的高效率、高質(zhì)量、高可靠性。

水泥漿的水膠比例對(duì)其流動(dòng)性能、凝結(jié)時(shí)間及強(qiáng)度都有直接的影響。水膠比過(guò)高時(shí)，水泥槳太稀，易產(chǎn)生離析、泌水，孔道中產(chǎn)生孔洞，影響孔的充滿性和耐久性；水膠比過(guò)小會(huì)使?jié){液流動(dòng)性差，孔道內(nèi)流動(dòng)困難，從而影響漿液的質(zhì)量。因此，準(zhǔn)確控制水泥漿料的水膠比對(duì)智能壓漿質(zhì)量至關(guān)重要。

保壓時(shí)間是壓漿工藝的重要參數(shù)，它能使槳液在壓力作用下充分充滿孔道內(nèi)微小空隙，從而提高漿液的密實(shí)程度。保壓時(shí)間過(guò)短，槳體不能充分充填孔道，導(dǎo)致孔道充滿度下降；如果保壓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，可能會(huì)造成漿液失水過(guò)多，從而影響與預(yù)應(yīng)力筋之間的黏結(jié)。在實(shí)際施工中，應(yīng)根據(jù)漿液性質(zhì)及孔道狀況，對(duì)保壓時(shí)間進(jìn)行合理選擇。

3.2參數(shù)設(shè)定依據(jù)及影響因素

壓漿壓力的確定主要是根據(jù)預(yù)應(yīng)力管的長(zhǎng)度、高度、彎曲度和壓漿體的性質(zhì)等因素來(lái)確定。對(duì)于較長(zhǎng)、較高或彎曲度較大的管線，為保證漿液的順利通過(guò)，需加大漿液的壓漿壓力；另外，漿液的稠度和黏度對(duì)漿液的要求也有一定的影響。結(jié)合云蘭高速公路工程實(shí)踐，通過(guò)對(duì)管線的實(shí)測(cè)與分析，結(jié)合壓漿試驗(yàn)資料，確定了合理的壓漿壓力范圍，并提出了相應(yīng)的壓槳方案。同時(shí)，施工環(huán)境中的溫度、濕度等也會(huì)影響灌漿壓力，不同季節(jié)、不同氣候條件下應(yīng)適當(dāng)調(diào)整灌漿壓力。

在確定壓漿速度時(shí)，應(yīng)綜合考慮管路條件及漿液流動(dòng)性。對(duì)于管徑較大、長(zhǎng)度較短且較為平滑的管線，可適當(dāng)提高壓漿速率；但對(duì)于管徑較小、長(zhǎng)度較長(zhǎng)或彎道較多的管線，應(yīng)適當(dāng)降低壓漿速率。漿液的流動(dòng)性能與水膠比、摻合料用量等有密切的關(guān)系，流動(dòng)性好的漿液可適當(dāng)提高壓漿速率，反之則應(yīng)適當(dāng)減小。另外，施工進(jìn)度、設(shè)備性能等都會(huì)影響到壓漿速度的設(shè)置，在保證壓漿質(zhì)量的同時(shí)，要盡可能地滿足施工進(jìn)度的要求。

漿液的水膠比是根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定的，包括流動(dòng)度，凝結(jié)時(shí)間，強(qiáng)度等。不同的工程需要不同的泥槳性質(zhì)，所以水膠比的設(shè)定也不同[4。結(jié)合云蘭高速公路工程的橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，進(jìn)行了大量試驗(yàn)，確定了適宜的水膠比范圍，并對(duì)其進(jìn)行了試驗(yàn)研究。同時(shí)，水泥品種、細(xì)度、外加劑活性等原材料質(zhì)量波動(dòng)也會(huì)對(duì)水泥槳的性能產(chǎn)生影響，從而需要相應(yīng)地調(diào)整水膠比。

保壓時(shí)間的確定主要是根據(jù)壓漿的凝固時(shí)間及孔的密實(shí)度要求來(lái)確定的。一般情況下，漿液凝固時(shí)間越短，保壓時(shí)間越短；但在對(duì)孔道致密度要求較高的區(qū)域，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保壓時(shí)間。另外，施工環(huán)境溫度也是影響水泥漿體凝結(jié)時(shí)間的重要因素，高溫條件下，漿液凝結(jié)速率加快，應(yīng)相應(yīng)地縮短保壓時(shí)間；如果溫度較低，應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)保壓時(shí)間。在實(shí)際施工過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的具體情況，合理地調(diào)整保壓時(shí)間。

4智能壓漿工藝參數(shù)對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力孔道飽滿度及耐久性的影響機(jī)制

4.1壓漿壓力

該文以云蘭高速公路為工程背景，對(duì)不同長(zhǎng)度和曲率的預(yù)應(yīng)力管對(duì)壓漿壓力對(duì)孔道充填性的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。選取30個(gè)管段，按長(zhǎng)度、曲率分成3組，每組10個(gè)，施加不同的壓漿壓力，根據(jù)前期經(jīng)驗(yàn)和理論計(jì)算確定，并在規(guī)范允許的范圍內(nèi)波動(dòng)。在試驗(yàn)過(guò)程中，利用高精度壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控灌漿壓力，并利用超聲波測(cè)試裝置檢測(cè)灌漿孔的充滿度。根據(jù)孔道中壓漿的實(shí)際充注量與理論充注量之比，其值越接近1，則說(shuō)明孔道充滿度越高。具體測(cè)試數(shù)據(jù)如下表1所示。

從耐久性的角度出發(fā)，通過(guò)云蘭高速公路運(yùn)營(yíng)一段時(shí)期后，對(duì)不同壓槳壓力下的孔穴進(jìn)行抽樣檢測(cè)，以確定不同壓漿壓力下的孔穴。采用鉆孔取芯的方法，對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土之間的黏結(jié)狀況進(jìn)行了觀測(cè)，并對(duì)鋼筋銹蝕情況進(jìn)行了檢測(cè)。腐蝕程度分為三個(gè)級(jí)別：輕腐蝕，腐蝕面積不超過(guò) 5 % ；中度腐蝕，腐蝕面積不超過(guò) 5 % 嚴(yán)重腐蝕，腐蝕面積不超過(guò) 1 5 % 。

4.2 壓漿速度

以云蘭高速公路工程為研究對(duì)象，選取40個(gè)相同規(guī)格的預(yù)應(yīng)力管線，隨機(jī)分成4組10個(gè)斷面，設(shè)置不同壓漿速率，開(kāi)展試驗(yàn)研究。用流量傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控壓漿速率。

壓漿時(shí)，采用壓力傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控漿液壓力，保證漿液壓力穩(wěn)定在合理的范圍內(nèi)。在壓漿結(jié)束后，采用電磁感應(yīng)測(cè)試裝置檢測(cè)壓漿充填情況，分析壓漿過(guò)程中的電磁信號(hào)變化，確定壓漿充填情況，進(jìn)而計(jì)算壓漿充填情況。具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)下表2。

通過(guò)開(kāi)展不同壓漿速率下孔道耐久性能研究，揭示壓漿速率對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道耐久性的影響規(guī)律。評(píng)價(jià)指標(biāo)為預(yù)應(yīng)力筋銹蝕電位、碳化深度和孔道強(qiáng)度損失率等。用線性極化電阻法測(cè)定腐蝕電位，用酚酞試劑測(cè)定碳化深度，用壓漿法測(cè)定漿液的強(qiáng)度損失率。具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)下表3。

4.3 漿液水膠比

壓漿水膠比對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)力孔充水性能及耐久性有較大影響。水膠比過(guò)大時(shí)，雖有良好的流動(dòng)性，但易產(chǎn)生離析、泌水[5]。云蘭高速公路智能壓漿施工中，漿液水膠比過(guò)高，壓漿結(jié)束后，漿液中水分逐漸沉淀，孔道底部形成積水，孔道上部固體顆粒沉降，造成孔道內(nèi)漿液分布不均，產(chǎn)生空洞、分層等缺陷，嚴(yán)重影響孔道充滿度。這些孔洞、脫層將導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋與注漿體之間的黏結(jié)強(qiáng)度降低，導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力傳遞不均，進(jìn)而影響橋梁的承載力及穩(wěn)定性。

云蘭高速公路經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的施工，采用不同水膠比漿液壓漿后，對(duì)其孔內(nèi)的耐久性進(jìn)行了測(cè)試。對(duì)預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕、孔內(nèi)壓槳收縮及與混凝土黏結(jié)強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)試。通過(guò)觀察預(yù)應(yīng)力筋材表面的銹斑，測(cè)量其腐蝕深度，對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)；通過(guò)測(cè)定灌漿前后漿液體積的變化，計(jì)算出漿液收縮率；用拉拔試驗(yàn)測(cè)定了黏結(jié)強(qiáng)度。具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)下表4。

4.4 保壓時(shí)間

在云蘭高速公路項(xiàng)目的智能壓漿施工中，若保壓時(shí)間過(guò)短，雖然在壓漿結(jié)束時(shí)孔道表面看似已被漿液填滿，但實(shí)際上內(nèi)部可能存在一些未被完全填充的細(xì)微空隙。這些細(xì)微空隙在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，會(huì)逐漸擴(kuò)大，影響預(yù)應(yīng)力筋與漿液的黏結(jié)性能，降低預(yù)應(yīng)力的傳遞效率，進(jìn)而影響橋梁結(jié)構(gòu)的承載能力和耐久性。云蘭高速公路運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間后，對(duì)不同保壓時(shí)間下孔道的耐久性進(jìn)行測(cè)試，研究保壓時(shí)間對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道耐久性的影響。測(cè)試內(nèi)容包括：預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)力松弛率，孔內(nèi)壓漿防滲性能，黏結(jié)耐久性等。應(yīng)力松弛率是通過(guò)測(cè)定一定時(shí)期內(nèi)預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力變化得到的；防滲性能通過(guò)水壓試驗(yàn)得到，并記錄一定水壓條件下孔內(nèi)滲流情況；黏結(jié)耐久性是通過(guò)模擬預(yù)應(yīng)力筋和壓漿體在長(zhǎng)期荷載下黏結(jié)性能的變化來(lái)評(píng)價(jià)的。具體測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)下表5。

5結(jié)語(yǔ)

將智能壓槳技術(shù)應(yīng)用于橋梁工程，是改善預(yù)應(yīng)力孔道壓漿質(zhì)量的有效途徑。試驗(yàn)結(jié)果表明：壓漿壓力、壓漿速率、水膠比、保壓時(shí)間等工藝參數(shù)對(duì)預(yù)應(yīng)力孔道的充填性和耐久性有重要影響。在工程實(shí)踐中，應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)與需求，結(jié)合原材料特性，準(zhǔn)確設(shè)置并嚴(yán)格控制各工藝參數(shù)，以保證預(yù)應(yīng)力孔道壓漿飽滿密實(shí)，提升橋梁結(jié)構(gòu)耐久性與安全性。隨著科技的不斷進(jìn)步與研究的不斷深入，智能壓漿技術(shù)也將得到進(jìn)一步優(yōu)化與完善，為我國(guó)橋梁工程建設(shè)的高質(zhì)量發(fā)展提供更加有力的支撐。

參考文獻(xiàn)

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