1、.真空灌漿技術(shù)在預(yù)應(yīng)力砼中的運(yùn)用【摘 要】在后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,孔道中的灌漿是防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕的重要防線目前國(guó)內(nèi)基本都采取壓漿法進(jìn)行孔道灌漿,該法容易造成灌漿不密實(shí),從而導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力筋腐蝕,極易造成嚴(yán)重后果本文介紹了真空灌漿技術(shù)的原理和主要技術(shù)特點(diǎn),包括工藝流程及水泥漿設(shè)計(jì)等【關(guān)鍵詞】預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu) 孔道 真空灌漿 施工工藝 水泥漿配比在后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,預(yù)應(yīng)力筋和混凝土之間的共同工作以及預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕是通過在預(yù)埋孔道中灌滿水泥漿來實(shí)現(xiàn)的傳統(tǒng)的做法是采用壓漿法來灌漿,即在0.51.0MPa的壓力下,將水灰比0.40.45的稀水泥漿體壓入孔道這種做法帶有一定的局限性,主要表現(xiàn)為:水泥

2、漿容易發(fā)生離析析水干硬后收縮,產(chǎn)生孔隙,致使強(qiáng)度不夠粘結(jié)不好;另外這些孔隙會(huì)成為滲透雨水的聚積地,這些水分可能含有有害成份而腐蝕構(gòu)件;同時(shí)在北方嚴(yán)寒地區(qū),這些水分會(huì)由于嚴(yán)寒而結(jié)冰膨脹損壞構(gòu)件,造成嚴(yán)重后果采用壓漿法施工的英國(guó)Ynys-Gwas橋梁就是因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力筋的銹蝕而倒塌事后調(diào)查表明,該橋的預(yù)應(yīng)力筋銹蝕與漿體材料施工方法有較大的關(guān)系作為新型施工工藝的真空灌漿法,能夠增加灌漿的飽滿度與密實(shí)性,大大提高了結(jié)構(gòu)的耐久性1 真空灌漿施工工藝1.1 原理真空灌漿是后張預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu)中的一項(xiàng)新技術(shù),其基本原理是:在孔道的一端采用真空泵對(duì)孔道進(jìn)行抽真空,使之產(chǎn)生-0.08-0.1MPa的真空度,然后用灌漿泵

3、將水泥漿從孔道的另一端灌入,并加以0.7MPa的正壓力,直至充滿整條孔道由于管道中只有極少的空氣,很難形成氣泡;另外,由于孔道與壓漿機(jī)之間的正負(fù)壓力差,大大提高了預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)度;同時(shí)在水泥漿中減小了水灰比,添加了專用添加劑,提高了水泥漿的流動(dòng)度,減小了水泥漿的收縮圖1為真空灌漿裝置示意圖1.2 預(yù)應(yīng)力筋管道預(yù)埋采用真空灌漿技術(shù)施工的預(yù)應(yīng)力管道預(yù)留應(yīng)采用新型成孔材料塑料波紋管,它比金屬波紋管在成孔方面更能滿足小半徑的彎曲及U型束的布筋要求,同時(shí)具有高強(qiáng)度高耐腐蝕性高密封性具有更好的絕緣和保護(hù)作用塑料波紋管的技術(shù)要求見表1塑料波紋管技術(shù)要求 表1項(xiàng) 目技 術(shù) 要 求檢 測(cè) 值外觀質(zhì)

4、量?jī)?nèi)壁均勻無滑,無分解變色線及無明顯雜質(zhì);外壁波紋及顏色均勻一致,無氣泡,裂口;內(nèi)外壁無脫開現(xiàn)象符合要求環(huán)剛度(MPa)6.37扁平試驗(yàn)垂直方向加壓致外徑變形量為厚外徑的40%時(shí),立即卸荷,試樣不破裂不分層符合要求落錘沖擊試驗(yàn)溫度0,高度1m的條件下,用1kg重錘沖擊10次,應(yīng)9次以上無開裂現(xiàn)象符合要求低溫墜落試驗(yàn)低溫-30,高度1m的條件下,自由落下試樣不開裂符合要求耐水壓密封試驗(yàn)溫度20,壓力50KPa條件下,保持24h,試樣無滲漏符合要求彎曲度(%)20.3縱向收縮率30.5在澆筑砼構(gòu)件以前,將該塑料波紋管固定于構(gòu)件模板中用于成孔,并保證管道暢通灌漿孔排氣孔(抽真空管)由水管引出,接頭可

5、靠,配置相應(yīng)的螺紋灌漿管設(shè)在預(yù)留管道下部,排氣管設(shè)置在預(yù)留孔道的上部1.3 真空灌漿施工設(shè)備除了傳統(tǒng)的壓漿設(shè)備之外,真空灌漿還需要以下設(shè)備:1)排量為2m³/min的SZ-2水環(huán)式真空泵1臺(tái)真空壓力表1個(gè)控制閥;2)QSL-20型真空過濾器1個(gè);3)加筋泌水管或鍍鋅水管(要能夠承受較大的負(fù)壓)氣密閥門及氣密錨帽三通等若干1.4 工藝流程1.4.1 準(zhǔn)備工作1)檢查確認(rèn)材料數(shù)量種類是否齊全,規(guī)格品質(zhì)是否有保證;2)檢查機(jī)械機(jī)具是否齊全完好;3)檢查水電是否齊全便用;4)按配比稱量漿體材料;5)按圖1所示連接好裝置在水泥漿出口及入口處接上密封閥門將真空泵接在非壓漿端上,壓漿泵連接在壓漿端

6、上以串聯(lián)的方式將負(fù)壓容器三向閥門和錨具蓋帽連接起來,其中錨具蓋帽和閥門之間用一段透明的喉管連接1.4.2 試抽真空關(guān)閉所有排氣閥門(連接至真空泵的除外)并啟動(dòng)真空泵,觀察真空壓力表讀數(shù),即管內(nèi)的真空度,顯示出真空負(fù)壓力的產(chǎn)生,當(dāng)管內(nèi)的真空度保持穩(wěn)定時(shí),停泵1min,若壓力能保持穩(wěn)定不變即可認(rèn)為孔道能達(dá)到并維持真空,否則則表示波紋管未能完全密封,需在壓漿前進(jìn)行檢查及更正工作1.4.3 攪拌水泥漿1)攪拌前加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘,將積水倒凈,使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn);2)稱量好水水泥等拌合料倒入攪拌機(jī)攪拌2min;3)倒入減水劑攪拌3min出料,要做到基本卸盡,在全部灰漿卸出之前不得再投入拌和的材料,更不能采

7、取邊出料邊進(jìn)料的方法,出料后應(yīng)盡量馬上進(jìn)行泵送,否則要不停的攪拌;4)必須嚴(yán)格控制用水量,否則水泌出后易造成管道頂部有空隙;5)對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿,嚴(yán)禁采用增加水的辦法來增加灰漿的流動(dòng)性1.4.4 灌漿1)啟動(dòng)真空泵抽真空,當(dāng)真空度達(dá)到并維持負(fù)壓力0.080.1MPa后,在保持真空泵運(yùn)作的同時(shí),啟動(dòng)灌漿泵,打開灌漿閥開始往壓漿端的水泥漿入口壓漿注意,在壓漿過程中真空壓力將會(huì)下降(約0.03MPa)從透明的喉管中觀察水泥漿是否已添滿波紋管繼續(xù)壓漿直至水泥漿到達(dá)安裝在負(fù)壓容器上方的三相閥門2)操作閥門以隔離真空泵及水泥漿,將水泥漿導(dǎo)向廢漿桶的方向繼續(xù)壓漿直至所溢出側(cè)水泥漿形成流暢及

8、一致性,沒有不規(guī)則的擺動(dòng)3)關(guān)閉真空泵,關(guān)閉設(shè)在壓漿泵出漿處的閥門4)將設(shè)在壓漿蓋帽排氣孔上的小蓋打開打開壓漿泵出漿處的閥門直至所溢出的水泥漿形狀均勻在壓漿蓋帽的排氣管上安裝小蓋,并保持壓力在0.4MPa下繼續(xù)壓漿23分鐘,使管道內(nèi)有一定的壓力5)關(guān)閉設(shè)在壓漿泵出漿處的閥門,關(guān)閉壓漿泵1.4.5 清洗拆下真空管的兩個(gè)活接,卸下真空泵;拆下空氣過濾器和灌漿膠管,清洗灌漿泵攪拌機(jī)閥門空氣濾清器以及粘有灰漿的工具設(shè)備1.4.6 灌漿操作注意事項(xiàng)1)拌料時(shí)嚴(yán)格按配比設(shè)計(jì)控制各種配料用量,灌漿工作宜在灰漿流動(dòng)性沒有下降的時(shí)間內(nèi)連續(xù)進(jìn)行;2)在灰漿進(jìn)入灌漿泵之前必須經(jīng)過1.2mm的篩子,以免有雜物進(jìn)入損壞

9、設(shè)備堵塞管道,灌漿管要有足夠的強(qiáng)度,滿足壓力要求而不致破裂;3)真空泵啟動(dòng)與關(guān)閉要遵循先開水閥后開泵和先關(guān)水閥后關(guān)泵的原則,在使用時(shí)放置要低于整條管道;1.5 水泥灰漿配置1.5.1 配置原則水泥漿設(shè)計(jì)是灌漿工藝的關(guān)鍵之處,配置合適的水泥漿的基本原則是:1)改善灰漿的性質(zhì),降低水灰比,以減少孔隙泌水,消除離析現(xiàn)象并具有良好的和易性;2)降低硬化后灰漿的孔隙率,使之滲透性小以利堵塞滲水通道;3)具有一定的膨脹性,以減少和補(bǔ)償灰漿在凝結(jié)硬化過程中的收縮變形,確保孔道填充密實(shí),防止裂縫的產(chǎn)生;4)具有高的抗壓強(qiáng)度;5)具有有效的粘結(jié)強(qiáng)度;6)具有良好的耐久性1.5.2 灰漿的配置大量的實(shí)踐證明,真空

10、灌漿法采用的水泥漿要符合以下要求:1)水泥應(yīng)采用普通硅酸鹽水泥,標(biāo)號(hào)不低于425號(hào);2)摻加適量的外加劑如超塑劑緩凝劑;3)水灰比采用0.300.35;4)水泥漿拌合后3h內(nèi)泌水率控制在2%;5)在1.725L漏斗中,水泥漿的稠度應(yīng)為1015s,最多不得大于18s與普通灰漿相比,這種高性能灰漿具有低水灰比和多成分的性質(zhì),主要目的是增加灰漿的密實(shí)度,改善灰漿性能,防止水泥漿灌注過程中產(chǎn)生析水以及硬化后干裂,并保證水泥漿在管道中的流動(dòng)性,從而達(dá)到高強(qiáng)和耐久的目的表2為蘇州友新立交工程F匝道橋水泥灰漿配合比水泥灰漿配合比 表2工程項(xiàng)目名稱普通硅酸鹽水泥水(kg)超塑劑(kg)緩凝劑(L)水灰比標(biāo)號(hào)用

11、量(kg)蘇州友新立交工程F匝道橋4251003330.40.331.6 密封孔道采用真空灌漿施工工藝的孔道成型采用預(yù)埋高密度聚乙烯塑料波紋管,具有更好的密封性和防腐性,為預(yù)應(yīng)力筋防腐又增加了一道堅(jiān)實(shí)的屏障灌漿完畢后,用無收縮水泥砂漿將錨板及夾片外露鋼絞線全部包裹,覆蓋層厚度大于15mm1.7 溫度控制灌漿液的溫度要控制在25以下,否則漿體容易發(fā)生離析夏季高溫季節(jié)施工,為避免漿液的溫度過高,可采用不超過7的水拌制水泥漿,必要時(shí)加入冰塊2 真空灌漿的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)1)在真空輔助下,可消除氣泡的產(chǎn)生,增加了漿體的密實(shí)度,減少了工程隱患;2)因?yàn)樵诠酀{前要進(jìn)行孔道壓力測(cè)試(真空或正壓力),這為孔道密封提供

12、了保證,而且灌漿的過程是一個(gè)連續(xù)且迅速的過程,縮短了灌漿時(shí)間;3)漿體中的微沫漿及稀漿在真空負(fù)壓下率先流入負(fù)壓容器,待稠漿流出后,孔道中漿體的稠度即能保持一致,使?jié){體密實(shí)度和強(qiáng)度得到保證;4)在真空狀態(tài)下,減小了由于孔道高低彎曲而使?jié){體自身形成的壓頭差,便于漿體充實(shí)整個(gè)孔道,尤其是一些關(guān)鍵部位對(duì)于彎型U型豎向預(yù)應(yīng)力筋更能體現(xiàn)真空灌漿的優(yōu)越性;5)采用正確的混合料設(shè)計(jì)和合適的灌漿程序后,真空灌漿能提供一個(gè)均勻的無孔隙的填漿,并消除積聚于預(yù)應(yīng)力筋附近的有害水;6)塑料波紋管是絕緣體,有更強(qiáng)的耐腐蝕性,大大改善了構(gòu)件的防腐蝕性能,同時(shí)減少了張拉過程中的預(yù)應(yīng)力摩擦損失,提高了預(yù)應(yīng)力筋的耐疲勞能力;7)作為一種全面的技術(shù),真空灌漿要求施工現(xiàn)場(chǎng)具有一支高水平的施工技術(shù)高水平的指揮管理高水平的操作施工隊(duì)伍,這就決定了它具有高水平的質(zhì)量控制3 工程實(shí)例蘇州友新立交位于蘇州市城西南,為三層部分苜蓿葉型+半定向式互通立交其中F匝道橋