真空辅助压浆技术在箱梁预制中的应用

黄明明

摘 要：随着国家大力提倡装配式施工，预制箱梁在桥梁工程中的地位越来越明显。预制箱梁是简支梁桥、连续梁桥等梁式桥中应用最广泛的一种桥梁上部结构。但是，作为预应力结构，预应力管道压浆不饱满、浆体强度不足等情况经常发生。真空辅助压浆是近年来比较受推崇的一种压浆新工艺，能较好地解决压浆中存在的各种问题。因此，以真空辅助压浆在箱梁预制中的应用为主题，对真空辅助压浆中的技术要点进行探析。

关键词：真空辅助压浆;预制箱梁;预应力管道;强度

中图分类号：U445.57文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）16-0029-03

Abstract： As the country vigorously advocates prefabricated construction， precast box girder has become more and more obvious in bridge engineering. It is the most widely used bridge superstructure in simple beam bridges， continuous beam bridges and other beam bridges. However， as a prestressed structure， problems such as insufficient grouting of prestressed pipelines and insufficient slurry strength often occur. Vacuum-assisted grouting is a new grouting process that has been highly respected in recent years. It can better overcome various problems in grouting. This article focuses on the application of vacuum-assisted grouting in box girder prefabrication. The technical points of auxiliary grouting are analyzed a bit.

Keywords： vacuum assisted grouting;prefabricated box girder;prestressed pipe;strength

近年来，随着真空辅助压浆技术的不断完善，它在各类工程施工中得到了广泛应用。预制箱梁在通过预应力管道压浆时，往往存在压浆不饱满、浆体中存在气泡等缺陷。在压浆前，预先抽出预应力管道内的空气，使管道内形成一定负压强的真空，压强一般为-0.10～-0.06 MPa。由于管道内部只有较少的空气，因此压浆时就不易在浆液中形成气泡。预应力管道内部和压浆泵有一定的压强差，能极大地提升管道压浆的饱满度和密实度。此外，浆液降低了水胶比，添加了专用外加剂，因此可以进一步减小水泥浆液的离析及干硬收缩，提高浆体强度[1]。可见，采用真空辅助压浆技术能较好地解决传统压浆中存在的压浆不饱满、气泡多等问题。

1 相关准备

1.1 技术准备

正式施工前，项目总工程师应组织项目部工程技术人员进行图纸会审，并将图纸会审中发现的问题或疑问记录下来形成文字材料，寻求建设单位的答复。对选用的材料按不同的规格、批次、生产厂家及品种分门别类地进行抽检，且抽检频率需要满足设计及规范要求，确保抽检结果合格。水泥浆配合比经监理工程师批复后，按批复的配合比制作，要求水泥浆强度满足设计要求。设计未作要求时，水泥浆强度应在30 MPa及以上。根据设计文件和现场施工条件，编制预应力管道压浆施工方案，按施工方案中的相关内容对现场施工管理人员及作业人员进行三级施工技术及安全技术交底。

1.2 材料准备

1.2.1 预应力管道。可采用成品高密度聚乙烯塑料波纹管，壁厚不小于2 mm。预应力管道的横截面积应为预应力筋横截面积的2倍及以上。进场后，应按规定的频率及要求进行抽检。预应力管道的主要检验项目有外观、尺寸、集中荷载下的径向刚度、荷载作用后的抗渗漏以及弯曲抗渗漏[2]。

1.2.2 压浆材料。①水泥。采用性能较为稳定、强度等级不低于42.5的低碱硅酸盐或普通硅酸盐水泥，且不得含有氯盐、亚硝酸盐以及其他对预应力筋有腐蚀作用的成分。水泥的各项指标应满足设计及规范要求。②外加剂。采用高效减水剂，减水率应不小于20%。减水剂的用量应通过相关试验确定，且质量合格。③掺合料。矿物掺合料应选择Ⅰ级粉煤灰、粒化高炉矿渣粉或硅灰。膨胀剂宜选用钙钒石系或复合型膨胀剂，不得采用以鋁粉为膨胀源的膨胀剂或总碱含量大于0.75%的高碱膨胀剂。④水。每升水中不得含有350 mg以上的氯化物或其他有机物，宜采用符合国家卫生标准的清洁饮用水。

1.3 机具准备

使用到的主要机具设备有真空泵、压浆机及仪表、水泥浆搅拌设备、电子称重仪器、压浆管、水泥浆相关检测仪器以及试件模具等。

2 真空辅助压浆施工技术要点

真空辅助压浆施工工艺流程：施工准备→浆液配合比设计→预制箱梁张拉及锚头封堵→检查并清洁预应力管道→压浆管路安装→封闭管道→试抽真空→水泥浆拌制→真空辅助压浆→养护。

2.1 工艺原理

预应力管道真空辅助压浆工艺是将传统的金属波纹管改进成塑料波纹管，将管道系统密封，一端用真空泵抽出管道内的空气，确保管道内有-0.10～-0.06 MPa的负压力，同时将水胶比在0.26～0.28的水泥浆液从压浆端压入管道。当从真空端及排气孔排出合格的水泥浆液后，再以0.5 MPa的压强稳压5 min结束压浆。压浆前一定要注意管路的密封性，进行气密性测试，否则可能导致压浆失败。

2.2 预制箱梁锚头封堵

预制箱梁完成张拉作业后，开始拆除工具锚和张拉作业用的千斤顶。应采用砂轮切割机及时切断多余外露钢绞线，外露长度不宜大于3 cm。为了防止出现锚具端头在压浆及抽真空时存在水气流通现象而导致管道内部形成一定压强的真空，可采用快硬水泥浆液封闭锚具端头，封闭长度应在15 cm左右。此外，采用直径为16 mm的光圆钢筋将预应力筋间浆体压实收面，在完成张拉作业后48 h内进行压浆作业。

2.3 预应力管道真空辅助压浆

2.3.1 压浆准备。压浆前应检查并清洁预应力管道，如有必要可用清水反复冲洗塑料波纹管，对管道内可能存在的油污使用对钢绞线和预应力管道没有腐蚀作用的中性洗涤剂或肥皂水清洗。洗涤剂和肥皂水应采用干净的水稀释[3]。冲洗完成后，使用空气压缩机将管道内的积水全部吹出。按经批复的配合比拌制水泥浆液，要求水泥浆液从完成拌制开始到压入预应力管道的时长应不大于40 min。若时间过长，不得再在该浆液中加水来增加流动度，应予以废弃。在压浆前后应持续搅拌，且在压浆前应检测水泥浆液的各项性能指标。预应力管道压浆水泥浆液性能指标如表1所示。

压浆前，应按压浆箱梁的数量计算压浆量，预先拌制相应的水泥浆液。压浆量可按式（1）计算：

式中：[M]表示压浆量，m3;[K]表示损耗率，取1%;[m]表示拟压浆箱梁的数量，片;[n]表示每一片箱梁预应力管道数量，个;[L]表示每个预应力管道的长度，m;[Sa]表示预应力管道横截面积，m2;[Sb]表示预应力筋横截面积，m2。

正式压浆前，应按压浆设备使用说明书正确连接压浆管路。搅拌机、吸浆管、压浆泵、阀门及预应力管道之间的连接应紧密不透气，可先在连接处涂抹肥皂水，然后再在连接好的管路内采用充气的方法检测气密性。真空辅助压浆管路连接如图1所示。

2.3.2 真空輔助压浆施工。根据图1，关闭阀1、阀3、阀4以及阀5，开启阀2，开始抽真空施工，使预应力管道内的真空度保持在-0.10～-0.06 MPa，并保持压强稳定。开启阀1，启动压浆泵，待从压浆泵管口开始输出的水泥浆液达到规定稠度和流动度等性能指标的要求时，将压浆泵的输送管连接至预制箱梁的锚垫板上的压浆孔开始压浆。压浆过程应保持压强稳定，不宜中断，同时保持阀4、阀5处的排气孔在抽真空时关闭，管道内排气顺畅。当抽真空侧的透明管路内有水泥浆液流出时，关闭阀2和真空泵，再打开排气孔（阀3、阀4及阀5）。当压浆至管道的另一端浆液饱满，水泥浆液从排气孔流出与规定稠度相同的水泥浆时，表明压浆已完成，再依次关闭阀4、阀5及阀3。此时，压浆泵继续工作，保持一个压强不小于0.5 MPa的稳压期，稳压时间不少于5 min。稳压期结束后，关闭压浆泵及阀1，压浆结束。

2.3.3 注意事项。压浆前应检测水泥浆液的各项性能指标，满足表1中的各项指标要求后，方可进行压浆作业。在压浆过程中，压浆压强宜保持在0.5～0.7 MPa，同时每一工作班应制作不少于3组40 mm×40 mm×160 mm试件，标准养护28 d，进行抗压强度和抗折强度试验，作为质量评定的依据。压浆作业还应记录压浆材料、配合比、压浆日期、压浆量、搅拌时间、出机初始流动度、环境温度、浆液温度、真空度、稳压压强及稳压时间等参数，若出现质量问题，可作为查找原因的依据[4-5]。压浆后，应及时封堵压浆孔、排气孔以及排水孔，防止水气或外界杂物进入管道。管道压浆完成后，应清理作业面，同时将箱梁两端混凝土进行凿毛，再安装堵头板钢筋及模板，浇筑与箱梁同等强度的混凝土，养护至规定天数后，方可移梁存放。

3 质量检验

当环境温度低于5 ℃时，应采取防冻或保温措施，确保压浆质量达到设计及规范的要求。真空辅助压浆除了在压浆前检测水泥浆液的各项性能指标外，还应在压浆过程中及压浆后进行相关质量控制。质量控制指标主要有浆体强度、压浆压力值以及稳压时间等，具体指标如表2所示，其中带“Δ”的项目为关键项目。

4 结语

真空辅助压浆的水泥浆液具有较小的水胶比，可以减小泌水率和干缩。通过真空负压作用，预应力管道内水泥浆的稠度较为均匀，从而提高浆体的密实度和强度。真空辅助压浆缩短了压浆时间，且管道内的空气能被有效排出，难以形成气泡，进一步提高了密实度。在真空状态下，对于曲线、异形以及超长管道，能较好地提升压浆质量，进一步促进工程质量的提高。此外，真空辅助压浆技术日趋成熟，是未来预应力管道压浆的主流发展方向，值得大力推广。

参考文献：

[1]姚日高.连续梁工程项目中的真空辅助压浆施工技术[J].公路交通科技（应用技术版），2019（4）：180-181.

[2]周伟.真空辅助压浆技术在桥梁工程中的应用[J].交通世界，2019（9）：108-109.

[3]朱天甫.浅谈真空辅助压浆技术[J].城市建设理论研究（电子版），2018（29）：69.

[4]王黎，陈磊.智能张拉与压浆系统在后张法现浇混凝土连续箱梁施工中的应用[J].建筑施工，2020（9）：1674-1676.

[5]宋杰.装配式管廊孔道压浆施工技术[J].建筑技术，2020（9）：1142-1144.