預應力混凝土橋梁真空壓漿技術應用

文 / 江西省現(xiàn)代路橋工程集團有限公司 鮑宇豪

本文以某預應力混凝土橋梁工程為例，針對真空壓漿技術原理解析，分析了真空壓漿技術在預應力混凝土橋梁工程中的工藝流程，并對施工過程內(nèi)容進行詳細探討。結果表明，真空壓漿技術能夠提升預應力鋼筋與混凝土之間的粘結性能，能夠有效控制預應力筋腐蝕問題出現(xiàn)，且灌漿飽和度與密實度均得到提升，該技術值得推廣使用。

真空壓漿原理

通過使用真空壓漿方法開展孔道壓漿施工作業(yè)前，首先要做好孔道密封處理，然后通過使用真空泵從孔道一側(cè)將空氣全部抽出，一般來說，將內(nèi)部真空度達到0.07MPa;保持該真空度，并且把孔道另一端應用壓漿劑把水泥漿液注入到孔道內(nèi)，壓漿劑的運行壓力為正壓力0.7MPa，壓漿施工連續(xù)進行，保證孔道全部注滿漿液材料，質(zhì)量達到標準要求，可見圖1要求。真空壓漿作業(yè)環(huán)節(jié)，孔道會形成負壓的狀態(tài)，這樣會減小漿液水灰比、縮短壓漿試漿的時間。同時，可以有效的緩解泌水、干縮等問題，保證孔道內(nèi)的空氣壓力作用而不會產(chǎn)生氣泡，保證結構的飽滿度、密實度都符合工程的要求。

較之傳統(tǒng)壓漿施工工藝來說，真空壓漿工藝有如下優(yōu)勢：1.真空壓漿工藝應用的水泥漿液水灰比較小，所以能夠減小泌水的問題，也能夠有效的減輕干縮變形的問題。2.真空負壓的作用下，水泥漿液會先進入到負壓容器內(nèi)，保證孔道內(nèi)漿液材料的稠度都符合要求，確保水泥漿的密實度、強度性能合格。3.真空壓漿施工需要連續(xù)進行，保證施工效率和質(zhì)量，且保證孔道內(nèi)漿液的均勻性合格。4.真空負壓的持續(xù)性作用，內(nèi)部氣體直接被抽出，無法在內(nèi)部形成氣泡，漿液密實度合格。5.孔道為真空狀態(tài)下，漿液壓力差也會變得更小，內(nèi)部孔道會快速充滿漿液材料。

工程實例

某工程項目為立體交叉跨線橋的形式，其建設長度為80m，設計為無橋臺V型斜腿鋼架橋。在鋼架的結構部分，應用預應力施工技術，其混凝土結構強度設計為50MPa。預應力施工應用的是后張法施工方式，孔道壓漿全部應用真空壓漿施工技術，為橋梁正常運行起到積極的推動作用。

施工設備及工藝流程

真空壓漿法在施工中，需要應用的設備主要是水泥攪拌機、壓漿泵以及附屬的壓力表等設施，現(xiàn)場還必須應用控制盤、空氣濾清器等，其目的是防止稀漿進入到真空泵內(nèi)；廢漿桶的作用是將稀漿液放棄不用；加筋泌水管的強度符合要求，可以承載負壓力的持續(xù)作用；氣密錨帽以及氣密閥都符合要求。真空壓漿作業(yè)流程可見圖1。

圖1 作業(yè)流程

1.設備連接。孔道入口、出口的部位上分別連接單項、三項密封閥門。真空泵部位上為非壓漿端，然后是連接空氣濾清器、3項閥門和錨具蓋帽，通過串聯(lián)方法連接，再應用透明管進行錨具蓋帽與閥門的連接，具體可見圖2。2.試抽真空。將系統(tǒng)內(nèi)各個排氣閥均關閉，只開啟連接真空泵的排氣閥，然后將電源和真空泵連接，經(jīng)過10min后將孔道內(nèi)真空度達到0.1MPa，這就表示整個孔道正常，密封性符合要求，達到施工標準，否則就說明波紋管密封性不足，不能達到要求，需要及時檢查，在達到密封性后才能進行后續(xù)的施工。3.拌制水泥漿。根據(jù)設計方案要求確定配合比參數(shù)，并且拌制水泥漿液，保證水灰比、稠度、泌水性符合要求，且要抽漿制作試件。具體技術參數(shù)見表1。4.抽真空。在開始的孔道 一段部位上安裝真空泵，將其做抽真空處理，在壓力表顯示為－0.06MPa～0.1MPa時，完成抽真空處理，且保持該壓力數(shù)值。5.壓漿。達到壓力參數(shù)之后，開啟壓漿管閥門，并以0.7MPa以上壓力直接把水泥材料注入到孔道內(nèi)，在壓漿施工中，容易導致真空壓力降低的情況，此時要應用透明喉嚨管觀察確定是否存在填充完畢的情況。抽真空一側(cè)的濾清器存在漿液材料后，關閉該閥門并打開排氣閥，管道直接深入到廢漿桶，將水泥漿液放出。在放出一定水泥漿液后，流出達到順暢的要求，且粘稠度和壓入漿液是基本相同的，才能關閉抽真空閥門。開啟排氣和錨具蓋帽閥門，漿液流出達到均勻性要求，然后關閉閥門，且壓力為0.4～0.7MPa，連續(xù)灌入漿液30s的時間，最后在關閉壓漿泵與壓漿端閥門，此時完成整個注漿施工過程。6.將真空設備拆卸，并且清洗處理。在壓漿施工結束后，將除了閥門之外的全部外接管以及部件全部拆除，并且做好清洗處理，濾清器、閥門等都達到潔凈的要求。壓漿施工后，漿液初凝后，即可將閥門拆除后清洗。

表1 水泥漿配置參數(shù)

圖2 流程圖

真空壓漿的相關技術

水泥漿設計

真空壓漿施工方式應用中，水泥漿是主要的施工材料，其對于工程的性能和質(zhì)量產(chǎn)生直接的影響，所以必須加強水泥漿的配比控制。通過配比嚴格控制，降低水泥漿水灰比，這樣在真空壓漿施工中，保證壓漿結構的密實度符合要求，結構性能合格。真空壓漿施工環(huán)節(jié)，水泥漿的攪拌和制作是重點，屬于關鍵性技術之一，所以在水泥漿拌制階段，組織專業(yè)人員在現(xiàn)場進行全面的監(jiān)控和管理，保證和易性合格，具備一定程度的膨脹性特點，并且泌水率符合工程的標準，在水泥漿硬化之后，需要保證孔隙率、抗壓強度等符合要求，達到技術標準的要求。在實踐中，要做好下述幾項指標的控制:1.如果設計方案有明顯的規(guī)范和要求，水泥漿必須達到強度的標準；如果設計方案中沒有明確的規(guī)定，一般來說，強度需要在標準養(yǎng)護施工條件之下符合要求，其7d齡期強度應該達到25MPa，同時29天齡期的強度應不小于40MPa。2.水泥漿在制作環(huán)節(jié)，加入必要的添加劑后，確保水灰比滿足技術要求，一般控制在0.29～0.33之間。3.水泥漿拌和工作結束后，經(jīng)過5h的存放，其泌水率應該控制在2%以內(nèi)，且泌水率保證在24h之內(nèi)全部被漿液吸收完成，不會給結構的質(zhì)量和性能產(chǎn)生任何的影響。4.在水泥漿制作環(huán)節(jié)，加入一定量的膨脹劑材料，保證其膨脹率不會超過5%。5.水泥漿流動速度加強控制，通常處于13s-18s之間即可；在水泥漿攪拌結束的30min后，其流動度要控制在20s～25s之間。6.離析度是重要參數(shù)，保證水泥漿的離析度不超過5%。7.在水泥漿制作環(huán)節(jié)，通過加入緩凝劑的方式進行控制，初凝的時間不會超過3h，且終凝時間不超過17h。

預應力孔道密封

在預應力筋孔道生產(chǎn)制造中，不管選擇哪一種留孔材料成孔處理，都要保證孔道內(nèi)沒有裂縫等缺陷問題，且要達到孔道密封性標準。真空漿控制制作環(huán)節(jié)，一般都會選擇使用金屬波紋管，其自重小、剛度高、彎曲方便，且密封性達到標準的要求。當前我國在孔道材料選擇中，多數(shù)都是塑料管，性能符合要求。在后張法預應力塑料波紋管制作中，選擇使用高密度聚乙烯管，其密度為0.95g/cm3，保證其表面含碳黑量為2%。這種材料的優(yōu)勢就是耐腐蝕、防水、耐氣候、抗氧化，且強度、剛度性能合格，孔道成孔質(zhì)量好。各項配件準備齊全，包含管道連接件、錨具保護罩；波紋管自重較小，運輸、吊裝比較方便；管道彎曲性好，允許最小半徑為1.8m；與混凝土材料的結合性好；密封性較高。根據(jù)施工的需要，波紋管長度可以設定為4.6m，連接部位使用螺栓連接，達到密封性標準。

預應力封錨

真空壓漿作業(yè)環(huán)節(jié)，首先要達到密封性標準，所以錨具封錨環(huán)節(jié)，要做好全面的檢查，保證其水泥漿正壓力與真空負壓力符合要求。預應力鋼筋張拉結束后，保證外露的鋼絞線切除掉，一般外露長度不會超過25cm，然后是封錨作業(yè)，需要使用不收縮水泥漿材料，將外露的鋼絞線、夾片等全部都包裹好，且厚度超過15mm。利用水泥漿材料封錨處理，必須達到強度性能要求。封錨施工結束后，24-48h進行壓漿施工。

溫度控制

真空壓漿施工中，很多參數(shù)都會對工程的質(zhì)量產(chǎn)生影響，所以需要綜合分析各個因素，以保證真空壓漿施工質(zhì)量合格。對于真空壓漿影響因素來說，溫度是非常重要的一項因素，通常需要保證溫度處于10℃-30℃之間即可完成要求，確保水泥漿不會出現(xiàn)離析的現(xiàn)象，一旦溫度超出該范圍，極易造成質(zhì)量問題。技術人員監(jiān)測發(fā)現(xiàn)溫度不合格，需要使用合理的措施進行溫度控制，比如溫度較高時，加入冰水降溫；如果溫度過低，應用加溫設備升溫。真空壓漿施工中，水泥漿的水灰比符合要求，結合具體的外加劑類型、配合比參數(shù)要求，確定最佳的技術參數(shù)。本次工程在實施中，經(jīng)過實驗室的檢測分析，發(fā)現(xiàn)溫度在25℃以上時，就會發(fā)生離析的問題，所以必須保證溫度在25℃以內(nèi)，以保證結構的性能合格，不會影響工程質(zhì)量。

結語

總之，在預應力混凝土橋梁工程施工環(huán)節(jié)，通過真空壓漿技術的應用能夠提升橋梁工程建設質(zhì)量。在今后項目施工環(huán)節(jié)為了能夠提升技術的應用效果，更好推進橋梁工程的建設質(zhì)量，需要從水泥漿配置、真空工藝等方面做好優(yōu)化，并且借鑒其他成功項目的施工經(jīng)驗不斷提升技術應用效果，如此才能推動橋梁事業(yè)發(fā)展。