摘要:本文結(jié)合張石高速公路二期明鋪大橋工程中預(yù)應(yīng)力橋梁的預(yù)制灌漿的實(shí)例，介紹真空吸漿技術(shù)的原理、工藝、技術(shù)要求、和施工程序。
關(guān)鍵詞： 預(yù)應(yīng)力混凝土梁、孔道灌漿、真空吸漿技術(shù)、 施工
THE NEW TECHNOLOGY FOR PRE-STRESSED GROUT POURING:THE VACUUM GROUT SUCTION TECHNOLOGY
Jiaqing-Zhu Zhangtian-liang
Shandong Expressway Group Engineering Consultants Co,Ltd
Qing Dao Bay Bridge Engineering Consultants Office
Abstract:Based on the Mingpu bridge built in the The second period Zhang—Shi Highway Road, the paper introduces the vacuum grout suction technology.
Keywords:Stressed-concrete beam grout-pouring the vacuum grout suction technology construction
一、引言：
張石高速二期高速公路L13標(biāo)合同段位于張家口南蔚縣山區(qū)海拔1500米處，全長2.18公里。其中隧道4條、路基3段、橋梁6座。明鋪大橋是該合同段中一個(gè)重要的單位工程，全長1540m，包括明鋪1號大橋、明鋪2號大橋、明鋪3號大橋各兩座，共計(jì)344片預(yù)制梁。橋梁預(yù)制工藝為后張法工藝。
依據(jù)《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000），在后張預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁施工中，預(yù)應(yīng)力鋼絞線張拉到規(guī)定的張拉力后，必須對孔道進(jìn)行灌漿。對孔道灌漿的主要目的是防止預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕，并通過凝固后的水泥凈漿將預(yù)應(yīng)力更為均勻地傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)中。在國內(nèi)普遍使用的方法是:在結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)部預(yù)埋金屬波紋管，在一定的壓力下，用壓漿機(jī)將水泥漿壓入預(yù)應(yīng)力孔道。這種傳統(tǒng)的施工工藝容易使壓入預(yù)應(yīng)力孔道的水泥漿產(chǎn)生泌水、離析，凝固后干縮，出現(xiàn)空隙，使?jié){體不夠飽滿、不夠密實(shí)。另外，空隙中滯留的水分也會使預(yù)應(yīng)力鋼絞線發(fā)生氧化銹蝕，直接影響到混凝土橋梁的安全性和耐久性。
本標(biāo)段預(yù)制的橋梁灌漿工藝采用的是不同于傳統(tǒng)壓漿工藝的真空吸漿工藝。
二、真空吸漿工藝的優(yōu)點(diǎn)：
真空吸漿工藝是一新型的管道注漿工藝，它的基本原理是：在灌漿之前，在密封孔道一端用真空泵對預(yù)應(yīng)力孔道進(jìn)行抽空，使之處于負(fù)壓狀態(tài)；在另一端用灌漿機(jī)以大于0.7MPa的壓力將水泥漿注入孔道。由于孔道內(nèi)只存有少量的空氣，很難形成氣泡；同時(shí)由于孔道與灌漿機(jī)之間的正負(fù)壓力差，大大提高了孔道灌漿的密實(shí)度和飽滿度。
與傳統(tǒng)的工藝壓漿技術(shù)相比，該技術(shù)具有很多的優(yōu)點(diǎn)：首先，消除了傳統(tǒng)工藝所引起的氣泡、空隙，增強(qiáng)了漿體的密實(shí)度和飽滿度。其次，漿體中的泡沫和漿體在真空負(fù)壓環(huán)境下率先流入負(fù)壓容器，孔道中的漿體稠度能夠保持一致，使?jié){體的密實(shí)度和強(qiáng)度得到保證，特別是對于高低彎曲的空間孔道更能體現(xiàn)該施工技術(shù)的優(yōu)越性。最后，真空吸漿技術(shù)施工連續(xù)、迅速，縮短了灌漿時(shí)間，同時(shí)也保證了孔道的密封。
三、真空吸漿的技術(shù)要求
1、真空吸漿技術(shù)要求預(yù)應(yīng)力孔道及其兩端必須形成全密封體系。這是該技術(shù)成功與否的關(guān)鍵。目前，采用該技術(shù)時(shí)，大多數(shù)都選用高密度聚乙烯塑料波紋管作為成孔材料。聚乙烯塑料波紋管與傳統(tǒng)的金屬波紋管相比，磨擦阻力系數(shù)小、耐腐蝕、密封性好。同時(shí)，還具有良好的絕緣性，可以有效地隔斷雜散電流對預(yù)應(yīng)力鋼絞線的電化學(xué)腐蝕。真空吸漿技術(shù)和塑料波紋管配套使用，為后張預(yù)應(yīng)力體系提供一種更為可靠的保護(hù)措施，更好地提高預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。
2、施工設(shè)備除了傳統(tǒng)的壓漿設(shè)備外，真空吸漿工藝還需要抽空氣的真空泵，壓力表和控制盤、壓力瓶、干凈的加筋輸漿管、氣密閥以及吸氣密封錨帽。抽真空機(jī)是真空吸漿工藝的關(guān)鍵工具，在本工地現(xiàn)場使用的是一臺SK-15型水環(huán)式真空泵，通過連續(xù)不斷地抽去空氣，在預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)形成-0.1MPa左右的真空度，在工作過程中，工作水循環(huán)，抽取空氣，水分被排進(jìn)水氣分離器，氣體向上排走，水則流進(jìn)泵內(nèi)，循環(huán)使用。被抽吸的管道內(nèi)雜質(zhì)則留存在過濾器內(nèi)通過排污閥用水沖洗去。灌漿用的水泥凈漿需要具有一定的流動性。水灰比越大，流動性越大。水泥漿通過孔道越容易。同時(shí)，水灰比越大，漿體硬化后的收縮也越大，產(chǎn)生的空隙也越大，漿體強(qiáng)度也越低。這是傳統(tǒng)壓漿工藝的不足。真空吸漿工藝過程中，由于灌漿機(jī)與孔道間的壓力差，水泥漿在孔道內(nèi)的阻力變小，使得低水灰比、流動性小的水泥漿體也能快速地通過波紋管道并充滿所有的空隙,最大可能的減少泌水、收縮，提高了孔道灌漿的密實(shí)性和飽滿度，同時(shí)由于水灰比小使凝固后的漿體強(qiáng)度大大提高。
3、水泥灌漿配合比的設(shè)計(jì)：灌漿材料是影響灌漿質(zhì)量的重要因素，優(yōu)選最佳灌漿材料，要求對鋼絞線要具有良好的抗腐蝕性能、足夠的流動度和良好的抗泌水性。在《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000“后張孔道壓漿”中明確規(guī)定水泥漿的技術(shù)條件應(yīng)符合下列規(guī)定：水灰比宜為0.4～0.45，摻入減水劑水灰比可減小到0.35；水泥漿的最大泌水率不超過3%。3h泌水率宜控制在2%，泌水應(yīng)在 24h內(nèi)重新被全部收回。水泥漿中摻入適量的膨脹劑膨脹率小于10%.水泥漿稠度14～18S.
張石二期高速公路明鋪大橋橋梁預(yù)制管道灌漿所用的水泥漿原材料：山西大同P.O42.5R水泥添加北京科寧ADD-10膨脹劑、ADD-NS高效減水劑與水混合后，水泥漿的性能以及硬化后的強(qiáng)度都達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求。該水泥凈漿配合比符合《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》，能夠滿足設(shè)計(jì)施工要求。
各材料的性質(zhì)指標(biāo)見下表
P.O42.5R水泥、高效減水劑、水、膨脹劑性能指標(biāo)
2006年5月7日，預(yù)制梁廠對明鋪一號大橋的第一片19.8m預(yù)制梁進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力管道注漿，從注漿現(xiàn)場試塊強(qiáng)度情況來看，試塊7d強(qiáng)度36.8MPa；28d強(qiáng)度42.9MPa。該配合比是滿足要求的，吸漿工藝是成功的。
四、吸漿工藝的注意要點(diǎn)：
真空吸漿工藝成功與否，關(guān)鍵在于能否進(jìn)行管道的密封、在于波紋管接頭的密封以及工作錨墊板的密封、在于工具的封錨和水泥漿體的封錨。
合適的水泥漿配合比是有效發(fā)揮真空吸漿工藝優(yōu)勢的重要保證。試驗(yàn)室要認(rèn)真選擇、比較不同水泥和外加劑的適應(yīng)性，進(jìn)行水泥漿配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇最佳水泥漿配合比。灌漿設(shè)備要保持良好的工作性能，操作規(guī)范合理，設(shè)備清理及時(shí)。
五、結(jié)束語：
通過對灌漿后的預(yù)應(yīng)力孔道的幾個(gè)樣點(diǎn)的檢查，表明孔道內(nèi)的漿體飽滿密實(shí)鋼絞線間充滿水泥漿體，灌漿效果明顯。事實(shí)證明真空吸漿技術(shù)能夠保證預(yù)應(yīng)力孔道灌漿均勻、可提高預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，可以在施工中推廣應(yīng)用。
|
廠家 |
細(xì)度
% |
安定性 |
凝結(jié)時(shí)間 |
標(biāo)準(zhǔn)稠度% |
強(qiáng)度MPa | ||||
|
抗折強(qiáng)度 |
抗壓強(qiáng)度 | ||||||||
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d | ||||
|
大同水泥廠 |
4.4 |
合格 |
3h22min |
4h28min |
28.4 |
6.1 |
8.3 |
26.5 |
46.3 |
|
北京科寧外加劑廠 |
細(xì)度（%） |
含水率（%） |
PH |
對鋼筋有
無銹蝕性 |
推薦摻量（%） |
種類 |
|
6.8 |
0.5 |
7.6 |
無 |
0.8～1.5 |
萘系粉劑 |
|
水 |
PH值 |
不溶物，mg/L |
可溶物，mg/L |
Cl-，mg/L |
SO42-，mg/L |
當(dāng)量Na2O, mg/L |
|
蔚縣 |
7.01 |
116 |
104 |
140.92 |
324.34 |
11.42 |
|
廠家 |
名稱 |
細(xì)度（0.08mm）% |
限制膨脹率%（空氣中21 d） |
抗折強(qiáng)度MPa |
抗壓強(qiáng)度MPa |
凝結(jié)時(shí)間 | |||
|
7 d |
28d |
7 d |
28d |
初凝min |
終凝h | ||||
|
北京科寧外加劑廠 |
膨脹劑ADD-10 |
8 |
-0.006 |
4.7 |
6.9 |
26.7 |
48.3 |
148 |
5.2 |
孔道注漿配合比及試配、強(qiáng)度情況
|
大同水泥 |
科寧膨脹劑 |
科寧高效減水劑 |
水 | |||
|
P.O42.5R |
ADD-10 |
ADD－NS |
飲用水 | |||
|
1.0 |
0.06 |
0.01 |
0.35 | |||
|
試配情況 |
大同水泥 |
科寧膨脹劑 |
科寧高效減水劑 |
水 | ||
|
6.00kg |
360g |
60g |
2.1kg | |||
|
容重 |
實(shí)際w/c |
稠度 |
膨脹率 |
泌水率 |
備注 | |
|
1990kg/m3 |
0.342 |
15.5s |
8.6% |
1.2% |
實(shí)際用水2050g，24小時(shí)，所作試件已經(jīng)凝固。 | |
|
強(qiáng)度MPa |
試件尺寸mm |
7 d |
28d | |||
|
70.7×70.7×70.7 |
42.3 |
39.7 |
45.9 |
44.8 | ||
|
38.7 |
43.7 | |||||
|
41.2 |
46.1 | |||||
|
36.7 |
44.5 | |||||
|
39.8 |
43.8 | |||||
|
39.5 |
44.8 | |||||
2006年5月7日，預(yù)制梁廠對明鋪一號大橋的第一片19.8m預(yù)制梁進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力管道注漿，從注漿現(xiàn)場試塊強(qiáng)度情況來看，試塊7d強(qiáng)度36.8MPa；28d強(qiáng)度42.9MPa。該配合比是滿足要求的，吸漿工藝是成功的。
四、吸漿工藝的注意要點(diǎn)：
真空吸漿工藝成功與否，關(guān)鍵在于能否進(jìn)行管道的密封、在于波紋管接頭的密封以及工作錨墊板的密封、在于工具的封錨和水泥漿體的封錨。
合適的水泥漿配合比是有效發(fā)揮真空吸漿工藝優(yōu)勢的重要保證。試驗(yàn)室要認(rèn)真選擇、比較不同水泥和外加劑的適應(yīng)性，進(jìn)行水泥漿配合比的優(yōu)化設(shè)計(jì)，選擇最佳水泥漿配合比。灌漿設(shè)備要保持良好的工作性能，操作規(guī)范合理，設(shè)備清理及時(shí)。
五、結(jié)束語：
通過對灌漿后的預(yù)應(yīng)力孔道的幾個(gè)樣點(diǎn)的檢查，表明孔道內(nèi)的漿體飽滿密實(shí)鋼絞線間充滿水泥漿體，灌漿效果明顯。事實(shí)證明真空吸漿技術(shù)能夠保證預(yù)應(yīng)力孔道灌漿均勻、可提高預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性，可以在施工中推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)：
1、《橋涵施工技術(shù)規(guī)范》JTJ041-2000
2、《張石高速公路二期施工技術(shù)指南》
