桥梁施工中真空辅助压浆法的应用

在桥梁建设中, 传统的压浆工艺存在一定的结构缺陷, 如:浆体不密实、不饱满, 有气泡甚至局部形成孔洞, 浆体强度较低。同时由于浆体的不密实和孔洞, 使水分和氧气有可能渗入预应力筋并产生锈蚀, 影响梁的使用寿命, 严重的甚至导致桥梁垮塌。针对传统压浆存在的不足, 推出了真空辅助压浆技术, 它提高了预应力孔道灌浆的饱满度与密实性, 大大提高了结构的耐久性。目前, 该项技术已被应用于结构工程、桥梁工程及隧道工程等工程领域。

1 真空辅助压浆的基本原理及优点

1.1 基本原理

真空辅助压浆是以塑料波纹管代替金属波纹管, 在预应力张拉完成后采用专用密封罩将孔道系统密封, 一端用真空泵抽吸预应力孔道中的空气, 使孔道内的真空度达到80%以上, 然后在孔道的另一端再用压浆机以大于0.7MPa的正压力将水泥浆压入预应力孔道。由于孔道内只有极少的空气, 很难形成气泡;同时, 由于孔道与压浆机之间的正负压力差, 大大提高了孔道压浆的饱满度, 减少了孔道中因存在气泡和多余水分造成预应力筋受到锈蚀的现象, 确保了孔道压浆的质量, 提高了桥梁工程的安全、耐久性。

1.2 优点

在真空状态下, 管道内的空气极少, 浆体很难形成气泡, 孔道中残留的水珠在接近真空状态下被汽化, 随同空气一起被抽出, 避免了有害水积聚在预应力筋附近对预应力筋的腐蚀。同时减少了由于管道高低弯曲而使浆体自身形成的压力差, 便于浆体充满整个管道, 尤其是一些异形关键部位。

负压的作用使得浆体更易于通过狭窄间隙, 使压浆过程中出现堵塞情况的概率大为降低。

强化了浆液的惯性流动与冲击及对孔道的充盈, 浆体可以很好地充满整个管道, 使孔道内浆体饱满、密实, 浆体与钢绞线相接密贴, 浆体表面光滑密实, 浆体内不存在气泡或空洞。

由于在浆体中加入了专用的减水剂和膨胀剂, 降低了水灰比, 提高了水泥浆的流动度, 减少了水泥浆的收缩, 消除了裂缝的产生。

减少孔道中阻力, 加速了浆液的流动, 形成一个连续且迅速的过程, 缩短了压浆时间, 提高了生产工效。

2 工艺流程

2.1 管道密封

波纹管的选择。应使用高强度塑料波纹管, 塑料波纹管与普通压浆使用的金属波纹管相比具有以下优点:密封性好、耐腐蚀、耐老化、永不生锈、不导电, 可防止杂散电流腐蚀;弯曲度大, 连接方便, 能满足小半径的弯曲及U形束、圆形束的布筋要求;柔韧性好、环刚度大、不怕踩压, 施工中不易被振捣棒弄破, 有效地避免管道漏浆的可能性;摩擦阻力小, 减少张拉过程中的预应力摩擦损失并提高了预应力筋的耐疲劳能力。

波纹管的安装。设置管道定位钢筋:波纹管在安装前, 应按设计管道坐标进行放样, 设置定位钢筋, 间距直线段约为0.75m, 曲线段宜≯O.5m。铺设波纹管:将波纹管铺设在定位钢筋上, 按设计要求将其位置摆放正确并用细铁丝将波纹管固定在定位钢筋上, 防止浇筑混凝土时波纹管位置偏移或上浮。波纹管安装就位过程中, 应防止点焊火花烧伤管壁。

压浆孔与排气孔安装。压浆孔、排气孔均设置在锚垫板上, 同一孔道压浆孔设置在下方一端, 排气孔 (即抽成真空端) 设置在上方一端。

2.2 设备机具的检查和保养

设备阀门要勤检查和保养, 及时更换有问题的管道和阀门, 工作过程中不能出现故障, 严格按照操作规程操作, 确保工序顺利进行。

2.3 封锚

张拉完毕后, 用砂轮机切除外露的钢绞线 (注意钢绞线的外露量≤25mm) 进行封锚。封锚方式采用保护罩封锚, 保护罩作为工具罩使用, 压浆后3h拆除。将锚垫板表面清理, 保证平整, 在压浆保护罩底面和橡胶密封表面均匀涂一层玻璃胶, 装上橡胶密封圈。将保护罩与锚垫板上的安装孔对正, 用螺栓拧紧。清理锚垫板上的压浆孔, 保证压浆通道顺畅。

2.4 孔道检查

压浆孔、排气孔必须畅通无阻, 如发现管道内残留有水分或脏物, 吹入无油分的压缩空气清洗管道, 接着用含有生石灰或氢氧化钙澄清水溶液冲洗管道, 直到将松散颗粒及清水排除为止, 最后以无油分的压缩空气吹干管道, 严禁在孔道有积水的情况下进行真空压浆。

2.5 压浆工艺装置的布置

在水泥浆出入口处接上密封阀门, 将真空泵连接在非压浆端上, 压浆泵连接在压浆端上, 以串联的方式将负压容器、三向阀门锚具端头连接起来, 其中锚具端和阀门之间用一段透明的高强塑料管连接。压浆装置布置见图1。

2.6 试抽真空

各部件连接后, 将所有阀门关闭并启动真空泵5min～7min将孔道抽成真空, 观察真空压力表读数, 当真空压力表的读数达到-0.09MPa时, 停止抽气约2min, 若压力表保持不变, 则可认为孔道达到真空状态。若未能达到此数据, 则表示波纹管未能完全密封, 要在压浆前进行检查更正。

2.7 拌浆

拌浆前先加水空转数分钟, 使搅拌机内壁充分湿润, 将积水清理干净。

将称量好的水倒入搅拌机, 边搅拌边倒入水泥, 水泥加完后再搅拌3～5min, 直至均匀, 将溶于水的外加剂和其他液态外加剂倒入搅拌机, 再搅拌5～15min出料。

拌好的浆体应尽量卸尽, 卸出前不得再投入原材料, 同时对未及时使用而降低了流动性的水泥浆, 严禁采用加水的方法来增加其流动性, 更不能采取边进料边出料的方法。

2.8 压浆

浆体稠度检测符合要求后, 先将水泥浆注入压浆泵中, 压浆泵的高压胶管出口打出浆体, 待这些浆体的浓度与压浆泵中的浓度一样时, 将压浆管接到压浆孔上, 用丝扣扣牢, 开始压浆。

压浆前关闭所有排气阀门 (连接至真空泵的除外) , 启动真空泵进行抽真空。保持真空泵运行的同时, 打开阀1, 启动压浆泵, 开始压浆。

压浆过程中, 真空泵保持连续工作, 当观察到空气滤清器有浆体经过时关掉真空泵和阀3, 打开阀2, 观察排气管的出浆情况, 当浆体稠度和灌入前稠度一致, 关掉排气阀2, 仍继续压浆使管道内有0.5MPa～0.6MPa的压力, 持压1min～2min, 再关闭阀1。

压浆管拆下来, 拆卸活结, 清洗空气滤清器, 然后转入下一孔道开始压浆。

每束管道压浆完成后要用木塞封闭并免受振动直至水泥浆凝固。孔道压浆要继续, 一次完成, 在移动压浆泵及真空泵等设备时, 应继续启动压浆泵, 使浆体在输浆管与搅拌机之间循环流动, 防止浆体由于停留时间太久而产生沉淀, 造成堵管。

2.9 清洗配件

孔道压浆完毕后应尽快清洗压浆泵、搅拌机、空气滤清器、各种管道、接头阀门以及沾有灰浆的工具。

3 注意事项

针对曲线孔道的特点, 在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设置观察阀, 高出混凝土2 0 c m。

整个连通管道的气密性须认真检查, 合格后方能进入下一道工序。

浆体搅拌时, 水、水泥和外加剂的用量都必须严格控制在1%的允许误差范围之内。

搅拌后的水泥浆必须做流动性、泌水性试验, 压浆时每一工作班应至少做3组7.07cm×7.07cm×7.07cm的立方体试件, 标准养护28d, 检查抗压强度作为水泥浆质量的评定依据, 制作试件的水泥浆应由出浆口提取。

水泥浆进入储浆罐前, 应先通过1mm～2mm的筛网过滤。

压浆工作宜在灰浆流动性没有下降前的30min内进行, 同一孔道压浆应一次完成, 不得中途停压, 因故中途停压不能连续一次压满时, 应立即用压力水冲洗干净, 研究处理后再压浆, 互相串通的孔道应同时压浆。

压浆过程不能太快, 速度太快水泥浆在孔道内会形成“湍流”, 孔道内原有的空气不但不能被水泥浆挤压出去, 反而会因“湍流”在水泥浆内形成气泡, 等到水泥结硬以后, 就形成了空洞。

真空泵放置应低于整条管道, 启动时先将连接真空泵的水阀打开, 然后关泵, 停泵时先关水阀, 后停泵。

4 结语

真空辅助压浆技术, 是确保预应力后张法高质量灌浆的一种强有力手段, 解决了压浆的质量问题, 克服了传统压浆工艺的不足, 从根本上解决了压浆的缺陷, 提高了孔道压浆的饱满度与密实性, 确保了预应力筋的防腐, 大大提高了结构的耐久性, 延长了桥梁的使用寿命。

摘要：文章针对传统压浆不密实、不饱满, 压浆有效距离短, 预应力筋易生锈等诸多问题, 阐述了真空辅助压浆施工法在桥梁工程中的应用, 确保了孔道压浆的质量, 提高了结构的安全耐久性。

关键词：真空辅助压浆,桥梁工程,施工应用