桥梁预应力管道真空辅助压浆工艺

摘　要：预应力钢筋砼桥梁中，预应力束的耐久性极大程度上取决于张拉后管道压浆施工的质量，近年来，真空辅助压浆工艺在桥梁预应力施工中得到了广泛普及，本文结合本人在夏漳高速公路第6合同段桥梁工程施工实践，阐述了真空辅助压浆工艺的原理及应用方法，可为普遍推广施工提供指导。

关键词：预应力：桥梁：管道：真空辅助压浆

中图分类号：U449.83

文献标识码：B

文章编号：1008-0422(2010)03-0110-02

1　前言

众所周知，在后张法预应力砼结构中，管道压浆的主要目的是为了防止预应力筋的腐蚀，为预应力筋与结构砼之间提供有效的粘结，因此，管道内浆体的密实性是管道压浆成功与否的关键。预应力管道压浆工艺常用的做法是在砼内预埋金属波纹管，预应力钢束张拉完成后，用压浆设备由低往高压入水灰比为0.4～0.5的纯水泥浆。常规做法在工艺上存在着普遍局限，诸如浆体不密实、无法确保管道饱满，容易产生离析、干硬收缩形成空隙，导致预应力筋锈蚀，对桥梁结构的安全和耐久性具有较大影响。笔者所在的某高速公路项目挂篮悬浇连续箱梁后张法预应力钢筋砼结构中管道压浆采用真空辅助压浆工艺，经成品质量检验，收到了良好的成效。与以往桥梁预应力管道采用的常规压浆工艺比较，真空辅助压浆工艺具有如下几个方面的优越性：

1.1　可以消除常规压浆引起的气泡，同时，管道中残留的水珠在接近真空的情况下被汽化，随同空气一起被抽出，增强了浆体的密实度；

1.2　消除混在浆体的气泡，避免了有害水积聚在预应力筋附近的可能性，防止预应力筋的腐蚀：

1.3　浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆体的稠度即能保持一致，使浆体密实度和强度得到保证：

1.4　孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道，尤其是一些异型关键部位，对于弯型，U型，竖向预应力筋更能体现出真空灌浆的优越性。

本文拟通过工程的具体实践，总结施工过程的经验。

2　真空压浆工艺原理

真空灌浆的工艺通常适用于后张法预应力体系采用塑料波纹管的情况下，其原理是在传统压浆基础上将孔道系统密封，一端用抽真空机将孔道系统内的70％～0％左右空气抽出，并保持真空在70％以上，同时压浆端压入水泥浆，当水泥浆从抽真空端流出且稠度与压浆端基本相同时，再经过两端排气(排水及微沫浆)，利用预应力管道内空气的负压，以使管道内的预应力筋保护水泥能更饱满更密实地填满整个预应力管道，以达到根除或减少预应力筋在使用过程中的腐蚀。

3　基本技术要求

3.1　真空度

孔道整个系统基本密封后通过真空泵抽出空气，当70％以上空气被抽出时，真空表显示压力为-0.07Mpa以下，此真空度是真空辅助压浆的最低要求。

3.2　真空率

抽真空机抽出空气的效率，一般按每小时抽出空气的m3数计算，真空辅助压浆要求抽真空率≥40m3/h。

3.3　保压

当孔道压浆经过排水、空气及微泡沫，两端排气等工序后还需在压浆压力下(≥0.5Mpa)保持压力≥2min后关闭压浆管阀及关停压浆泵。

3.4　浆体指标

水灰比：0.29～0.35，一般控制在0.33左右：

浆体泌水率：搅拌成的水泥浆三小时后泌水率在2％以内，泌出的水24h内应被浆体完全吸收：

温度：搅拌及压浆时浆体温度应小于35℃：

稠度：13～18S，在45min内，浆体的稠度变化不应大于2S；

缓凝时间：初凝时间不小于3h，终凝时间不大于17h；

膨胀率：不小于5％；

密度：不小于2g/m3；

抗压强度：根据设计要求，28d强度不小于40Mpa。

4　真空灌浆设备

4.1　水环式真空泵1台，配有真空压力表(量程-0.1-0.6Mpa)1个，空气过滤器QSL-20型1个。

4.2　灌浆泵1台，配套高压橡胶管。

4.3　灰浆搅拌机1台。

4.4　精确秤量用的计量设备，能供给灌浆操作的所有材料。

4.5　水桶、贮浆桶。

4.6　连接头、控制阀门等小型机具。

5　施工准备

5.1　孔道：检查灌孔、排气孔是否畅通，若是堵塞，则必须疏通，确认畅通后，在锚索张拉完成后，根据施工规范要求，切掉预应力筋多余部分，灌入水泥浆对孔道端部进行密封，保证密实。‘灌浆孔、排气孔(抽真空管)由镀锌水管引出，引出端带螺纹。灌浆管设置在预留孔道下部，排气管设置在预留孔道上部。为操作方便将灌浆孔排在同一端。

5.2　确认材料种类、品质、数量是否已验收，并将外加剂按每包水泥量(50Kg)的整数倍计量，准备。

5.3　检查供水、供电是否齐全，并于灌浆前将所有的用电设备接好线。

5.4　检查灌浆泵部件是否有损害，松动。

5.5　检查灌浆泵输送管和吸浆管是否存有干灰，球阀是否堵塞，否则要拆下来清洗干净。

5.6　检查真空泵是否正常工作。

5.7　检查搅拌机是否工作正常，是否漏水，搅拌是否均匀，搅拌后的浆体能否达到要求。

5.8　按施工示意图所示连接各部件。

6　水泥浆材料的选用及搅拌

6.1　水泥宜采用硅酸盐水泥或普通水泥。水泥的强度等级不宜低于42.5。水泥不得含有任何团块。生产用水必须经过检查合格之后才可以使用，要求每升水不含有500mg以上的氯化物离子或任何一种其他有机物。外加剂用量通过试验确定，要求具有低含水量、流动性好、最小渗出及膨胀性等特性的外加剂。

6.2　搅拌水泥浆之前，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的水泥浆要做到基本卸尽。在全部水泥浆卸出之前不得再投入原材料，更不能采取边出料边进料的方法。

6.3　根据浆体配比，首先将部分水泥、膨胀剂及80％的水倒入搅拌机中、搅拌均匀，然后继续缓慢将水泥加完，最后将溶于20％水的减水剂溶液倒入搅拌机中搅拌，直至搅拌均匀。

6.4　水一定要严格按配比加入，否则多加的水会全部泌出，易造成管道顶端有空隙。对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用加水的办法来增加其流动性。要求水泥浆泌水率不得超过3％，拌和后3h泌水率宜控制在2％，泌水应在24h内重新全部被浆吸回。

6.5　搅拌时间应保证水泥浆混合均匀，注

意观察水泥浆稠度。灌浆过程中，水泥浆的搅拌应不间断，若中间接管停顿时，不得通过加水来增加其流动度，应让水泥浆在搅拌机和灌浆泵之间循环流动，直至泵送完为止。一般水泥浆自拌制至压入孔道的延续时间，视气温情况而定，一般在控制在30-45min范围内。

7　抽真空及灌浆

当预应力钢束张拉完成切割端头多余的预应力筋之后，采用水泥砂浆对工作锚进行封锚，待封锚强度达到要求后即可进行管道压浆，水泥浆中预先适量加入无收缩防腐蚀高性能灌浆剂以提高灌浆质量。

7.1　启动真空泵进行抽真空，同时将水泥浆加到灌浆泵中，打出一部分浆体，待这些浆体的浓度与灌浆泵中的浓度一样时，将输浆管固定到孔道的灌浆管上。

7.2　当孔道真空度稳定，大约在-0.06―0.MPa之间时，打开阀1，启动灌浆泵开始灌浆，灌浆过程中应注意观察料斗中的水泥浆是否正常，压力表读数是否异常。当一切正常时，观察到空气滤清器有浆体经过时，这时关掉真空泵及球阀3，打开阀2。

7.3　观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度一样，关掉排气阀2，仍继续灌浆使管道内压力表读数有0.3-0.5MPa的压力(不能超过0.7MPa压力)关掉球阀1。

7.4　将输浆管拆下来，真空泵端活接拆下来，清洗空气滤清器，然后接到另一组孔道，按以上步骤1重新开始灌注另一组孔道。

7.5　清洗：灌浆完成后，拆掉空气滤清器，清洗输浆管、搅拌机、阀门、空气滤。

8　施工注意事项

8.1　锚头密封后24h后开始灌浆。

8.2　输浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，抗压能力≥1Mpa，带压灌浆时不易破裂，连接要牢固，不得脱管。

8.3　灰浆进入灌浆泵之前应通过1.2mm的筛子。

8，4真空泵使用时应注意：启动时先将水阀打开，同时开泵：关泵时先关水阀，后停泵。

8.5　灌浆工作宜在灰浆流动性没有下降的30-45min时间内进行，管道一次灌注要连续。

8.6　中途换管道时间内，继续启动灌浆泵，让浆体循环流动。

8.7　搅拌出的浆体在灌浆前必须做流动度试验，同时按规范制作标准试件，以测定其强度。

8.8　孔道压浆应填写施工记录。

9　结束语

预应力管道真空辅助压浆技术经应用于笔者所在项目，据本文所述工艺进行施工操作，管道压浆施工进度快、质量完成情况良好，笔者据此总结，在已有传统压浆工艺成果的基础上，全面介绍真空辅助压浆工艺施工方法，为该工艺的普遍推广提供指导。