真空辅助压浆施工技术应用

王艳凤　吕传彤　王　野

[摘要]结合黄敦高速公路的工程实践详细阐述真空辅助压浆技术的工作原理、技术优点、施工步骤和施工注意事项以及质量控制指标。

[关键词]预应力混凝土 压浆 真空辅助压浆 真空度 水泥浆

中图分类号：TB4文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310093－01

在后张法预应力混凝土结构中，孔道压浆的目的主要有两个：（1）防止预应力筋的腐蚀。（2）为预应力筋与结构混凝土之间提供有效的粘结，使之形成整体。因此，在进行孔道压浆时要求压入孔道的水泥浆在结硬后有可靠的密实性，能起到对预应力筋的保护作用，同时也要具备一定的粘结强度和剪切强度，以便将预应力有效的传递给周围的混凝土。传统压浆施工中，浆体本身和施工工艺带有一定的局限性，主要表现为：灌入的浆体中常会含有气泡，当浆体硬化后，存集气泡会变为孔隙，成为自由水的聚集地。这些水可能含有有害成分，易造成预应力筋及构件的腐蚀；在北方严寒的地区，由于温度低，这些水会结成冰，可能会胀裂管道、形成裂缝，造成严重的后果；另外水泥浆容易离析，析水、干硬后收缩，会产生孔隙，致使浆体强度不够，粘接不好，为工程留下了隐患。为了提高孔道压浆的质量，必须将传统压浆工艺进行改进，因此真空辅助压浆技术逐渐被广泛应用于预应力混凝土孔道压浆施工中，其先进的工艺和优化的浆体设计，更有效的保证了孔道压浆的质量，从而提高了结构的耐久性和使用寿命。本文着重介绍了真空辅助压浆技术的原理、工艺流程及施工中应重点控制的环节。

一、真空辅助压浆的工作原理及技术优点

真空辅助压浆的工作原理是在压浆作业之前，首先将孔道密封，用真空泵在孔道的一端抽出孔道中的空气，使孔道内的真空度达到负压－0.08～－0.1Mpa,保持该真空度,在孔道的另一端用压浆泵以0.7Mpa的正压力将水泥浆液连续均衡地压入孔道，直至孔道被水泥浆压满并达到质量要求。跟普通压力压浆相比，真空辅助压浆具有以下技术优点：

（一）在真空的状态下，孔道内的空气、水分以及混在水泥浆中的气泡被消除，减少了浆体孔隙、泌水现象。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和密实度。

（二）孔道在真空状态下，减少了由于孔道高低弯曲而使自身形成的压力差，便于浆体充满整个孔道，尤其是如弯型、U型、超长孔道等，更能显示出其优越性。

（三）工艺的优化采用了较小的水灰比，有效的减小了水泥浆的泌水和干缩，消除了裂缝的产生，使压浆的饱满性及强度得到保证。

（四）真空辅助压浆过程是一个连续且迅速的过程，缩短了压浆时间，提高了工效。

二、真空辅助压浆施工

（一）施工准备

1．施工设备：压浆设备和真空辅助设备主要包括强制式灰浆搅拌机、螺杆式压浆泵、贮浆桶、过滤网、高压橡胶管、连接管、控制阀门、真空泵、压力表、废浆桶（用以收集排除的水泥浆液）、负压容器（防止水泥浆进入和损坏真空泵）。设备连接见后附示意图。

2．张拉后应及时检查张拉记录及锚固情况，确认一切正常后再准备封堵锚头压浆。

3．切除外露钢绞线（外露量不宜小于3cm），进行封堵锚头。封堵锚头一般有两种方式，一是采用保护罩封锚，二是用水泥砂浆封堵锚头。

（二）压浆施工

1．检查设备电源、水管路、材料准备到位情况，施工平台等措施，检查封锚及孔道密封工作，高压水洗孔并用高压风将孔内积水吹干。

2．设备连接：在压浆端、出浆端分别接上单向和三向的密封阀门，将真空泵连接在非压浆端上，压浆泵连接在压浆端。

3．试抽真空：关闭除连接真空泵外的所有排气阀门，然后启动真空泵,使真空负压达到－0.1Mpa,表明孔道密封度良好,否则表示孔道未能完全密封,须检查和处理管道的密封情况。

4．拌制水泥浆：拌制的水泥浆其水灰比、稠度、泌水性、膨胀率要达到技术要求指标，并进行抽检和制作试件。

5．抽真空：启动真空泵抽净孔道内的空气，压力表显示产生真空负压读数达到-0.08Mpa～-0.1Mpa,并保持稳定。

6．压浆：在保持真空泵连续工作时，启动压浆泵，打开压浆管阀门，以0.7Mpa的压力开始压浆。在压浆过程中真空压力会有所下降，此时可以从透明喉管中观察水泥浆是否已填满波纹管。待抽真空端的负压容器中有浆体进入时，关闭负压容器的阀门，打开阀门将水泥浆导向废浆桶方向，同时关闭真空泵。当水泥浆流出顺畅且稠度与压入的浆体相当时，关闭抽真空端的所有气密阀。压浆泵保持压浆压力达到0.5Mpa～0.7Mpa，继续持压2min，然后关闭压浆泵及压浆端阀门，完成压浆。

7．拆卸真空设备并清洗：除浆体进出口阀门以外的所有外接管体及附件进行拆卸、清洗。因孔道内存有压力，浆体进出口处的球阀要在浆体初凝后拆除并清洗干净。清洗时将球阀用扳手拆开，在阀门保持关闭状态时用细长棒敲击即可退出阀门内不锈钢球，清洗后涂上黄油可重复使用。

三、真空辅助压浆施工时的注意事项

（一）孔道内真空度

真空辅助压浆的成功实施关键是能真正在预应力孔道内形成-0.08--0.1Mpa的负压真空，要求孔道有良好的密封性。因此预应力筋孔道无论使用何种预留孔材料成孔，均不允许有裂缝或其他缺陷存在，必须保证有足够的密封度。同时要求波纹管具有一定的强度，防止砼施工时损坏，还必须与砼可靠粘结，防止孔道抽真空过程中管道瘪凹。

（二）封堵锚头

真空压浆工艺对孔道的密封性要求较高，因而对锚具的封堵要认真细致，使其经受得住水泥浆正压力和真空负压的考验。张拉施工完成后，切除多余的外露钢绞线，然后封堵锚头。如果采用水泥砂浆封堵，建议采用建筑防水用的快速堵漏剂，节省时间，效果较好。封堵时将锚板及夹片、外露钢绞线全部包裹起来。

（三）水泥浆设计

真空辅助压浆在水泥浆配合比设计中做了突破性的改进，大幅度地降低了水灰比，使压浆密实度获得了理想效果。水泥浆的性能是真空辅助压浆的技术关键，因此，水泥浆应具有良好的和易性、适宜的膨胀性，同时做到泌水率低，硬化后孔隙率低，抗压强度满足设计要求。水泥浆应满足以下性能：水灰比低，范围在0.3～0.4之间；水泥浆在拌和3h后，其泌水率不大于2％，总泌水率不超过3％，水应在24h内被浆体完全吸收；水泥浆稠度控制在14－18S之间，拌制30分钟后宜控制在20－25S之间；浆体的体积收缩率＜2％；使用专用膨胀剂。

总结起来真空压浆的几个主要质量控制指标：波纹管材料（强度、环刚度，接头密封性能）；工艺指标（真空度、压力值、水泥浆稠度、泌水性、持压时间）。

四、真空辅助压浆在现浇连续箱梁中的应用情况

笔者参建的黄敦高速公路后张法预应力混凝土结构施工时均采用真空辅助压浆施工技术，取得了较为理想的效果。以K188+207.5分离式立交桥为例，该桥上部结构为25+32+32+25米预应力混凝土连续箱梁，单幅底板宽7.4m，顶板宽12m。三道腹板每道分布6束OVM15-12纵向钢绞线束，共18束。预应力孔道采用塑料波纹管成孔。

在进行塑料波纹管安装施工时严格按坐标控制，每50cm设置一道波纹管固定钢筋，以防浇筑混凝土时波纹管走动或上浮。焊接定位钢筋时绝不能烧坏波纹管。波纹管连接采用螺丝扣连接，连接后再用塑料胶带将接头处密封。

张拉后切除外露钢绞线，采用建筑防水用快速堵漏剂封堵锚头，然后按前文所述施工步骤进行压浆施工。

该桥最长的纵向孔道长115米,孔道直径90mm，一孔孔道从开始压浆至压浆饱满约用时13min，每孔孔道压浆所用时间基本相近。真空辅助压浆工艺在缩短压浆时间上是显著的。

压浆施工过程中未出现管道堵塞过不去浆现象。水泥浆凝结后拆除两端球阀观察，锚垫板上进、排浆孔水泥浆较为密实。压浆两天后观察，压浆孔硬化水泥浆有轻微外凸。

五、结语

作为后张预应力混凝土结构施工中的一项新兴技术，真空辅助压浆工艺提高了孔道压浆质量，从而大大提高了预应力混凝土结构的耐久性和使用功能，因此正在逐步取代传统压浆工艺。随着该项技术的不断完善和发展，真空辅助压浆工艺将会有更广阔的应用空间。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部标准，公路桥涵施工技术规范，北京：人民交通出版社，2000．

[2]中国工程建设标准化协会标准，建筑工程预应力施工规程，北京：中国计划出版社，2005．

作者简介：

王艳凤，女，工程师，现任吉林省建设集团路桥公司副总经理。