预应力混凝土桥梁真空压浆技术应用

2023-03-08江西省现代路桥工程集团有限公司鲍宇豪

人民交通 2023年2期

文 / 江西省现代路桥工程集团有限公司鲍宇豪

本文以某预应力混凝土桥梁工程为例，针对真空压浆技术原理解析，分析了真空压浆技术在预应力混凝土桥梁工程中的工艺流程，并对施工过程内容进行详细探讨。结果表明，真空压浆技术能够提升预应力钢筋与混凝土之间的粘结性能，能够有效控制预应力筋腐蚀问题出现，且灌浆饱和度与密实度均得到提升，该技术值得推广使用。

真空压浆原理

通过使用真空压浆方法开展孔道压浆施工作业前，首先要做好孔道密封处理，然后通过使用真空泵从孔道一侧将空气全部抽出，一般来说，将内部真空度达到0.07MPa;保持该真空度，并且把孔道另一端应用压浆剂把水泥浆液注入到孔道内，压浆剂的运行压力为正压力0.7MPa，压浆施工连续进行，保证孔道全部注满浆液材料，质量达到标准要求，可见图1要求。真空压浆作业环节，孔道会形成负压的状态，这样会减小浆液水灰比、缩短压浆试浆的时间。同时，可以有效的缓解泌水、干缩等问题，保证孔道内的空气压力作用而不会产生气泡，保证结构的饱满度、密实度都符合工程的要求。

较之传统压浆施工工艺来说，真空压浆工艺有如下优势：1.真空压浆工艺应用的水泥浆液水灰比较小，所以能够减小泌水的问题，也能够有效的减轻干缩变形的问题。2.真空负压的作用下，水泥浆液会先进入到负压容器内，保证孔道内浆液材料的稠度都符合要求，确保水泥浆的密实度、强度性能合格。3.真空压浆施工需要连续进行，保证施工效率和质量，且保证孔道内浆液的均匀性合格。4.真空负压的持续性作用，内部气体直接被抽出，无法在内部形成气泡，浆液密实度合格。5.孔道为真空状态下，浆液压力差也会变得更小，内部孔道会快速充满浆液材料。

工程实例

某工程项目为立体交叉跨线桥的形式，其建设长度为80m，设计为无桥台V型斜腿钢架桥。在钢架的结构部分，应用预应力施工技术，其混凝土结构强度设计为50MPa。预应力施工应用的是后张法施工方式，孔道压浆全部应用真空压浆施工技术，为桥梁正常运行起到积极的推动作用。

施工设备及工艺流程

真空压浆法在施工中，需要应用的设备主要是水泥搅拌机、压浆泵以及附属的压力表等设施，现场还必须应用控制盘、空气滤清器等，其目的是防止稀浆进入到真空泵内；废浆桶的作用是将稀浆液放弃不用；加筋泌水管的强度符合要求，可以承载负压力的持续作用；气密锚帽以及气密阀都符合要求。真空压浆作业流程可见图1。

图1 作业流程

1.设备连接。孔道入口、出口的部位上分别连接单项、三项密封阀门。真空泵部位上为非压浆端，然后是连接空气滤清器、3项阀门和锚具盖帽，通过串联方法连接，再应用透明管进行锚具盖帽与阀门的连接，具体可见图2。2.试抽真空。将系统内各个排气阀均关闭，只开启连接真空泵的排气阀，然后将电源和真空泵连接，经过10min后将孔道内真空度达到0.1MPa，这就表示整个孔道正常，密封性符合要求，达到施工标准，否则就说明波纹管密封性不足，不能达到要求，需要及时检查，在达到密封性后才能进行后续的施工。3.拌制水泥浆。根据设计方案要求确定配合比参数，并且拌制水泥浆液，保证水灰比、稠度、泌水性符合要求，且要抽浆制作试件。具体技术参数见表1。4.抽真空。在开始的孔道一段部位上安装真空泵，将其做抽真空处理，在压力表显示为－0.06MPa～0.1MPa时，完成抽真空处理，且保持该压力数值。5.压浆。达到压力参数之后，开启压浆管阀门，并以0.7MPa以上压力直接把水泥材料注入到孔道内，在压浆施工中，容易导致真空压力降低的情况，此时要应用透明喉咙管观察确定是否存在填充完毕的情况。抽真空一侧的滤清器存在浆液材料后，关闭该阀门并打开排气阀，管道直接深入到废浆桶，将水泥浆液放出。在放出一定水泥浆液后，流出达到顺畅的要求，且粘稠度和压入浆液是基本相同的，才能关闭抽真空阀门。开启排气和锚具盖帽阀门，浆液流出达到均匀性要求，然后关闭阀门，且压力为0.4～0.7MPa，连续灌入浆液30s的时间，最后在关闭压浆泵与压浆端阀门，此时完成整个注浆施工过程。6.将真空设备拆卸，并且清洗处理。在压浆施工结束后，将除了阀门之外的全部外接管以及部件全部拆除，并且做好清洗处理，滤清器、阀门等都达到洁净的要求。压浆施工后，浆液初凝后，即可将阀门拆除后清洗。

表1 水泥浆配置参数

图2 流程图

真空压浆的相关技术

水泥浆设计

真空压浆施工方式应用中，水泥浆是主要的施工材料，其对于工程的性能和质量产生直接的影响，所以必须加强水泥浆的配比控制。通过配比严格控制，降低水泥浆水灰比，这样在真空压浆施工中，保证压浆结构的密实度符合要求，结构性能合格。真空压浆施工环节，水泥浆的搅拌和制作是重点，属于关键性技术之一，所以在水泥浆拌制阶段，组织专业人员在现场进行全面的监控和管理，保证和易性合格，具备一定程度的膨胀性特点，并且泌水率符合工程的标准，在水泥浆硬化之后，需要保证孔隙率、抗压强度等符合要求，达到技术标准的要求。在实践中，要做好下述几项指标的控制:1.如果设计方案有明显的规范和要求，水泥浆必须达到强度的标准；如果设计方案中没有明确的规定，一般来说，强度需要在标准养护施工条件之下符合要求，其7d龄期强度应该达到25MPa，同时29天龄期的强度应不小于40MPa。2.水泥浆在制作环节，加入必要的添加剂后，确保水灰比满足技术要求，一般控制在0.29～0.33之间。3.水泥浆拌和工作结束后，经过5h的存放，其泌水率应该控制在2%以内，且泌水率保证在24h之内全部被浆液吸收完成，不会给结构的质量和性能产生任何的影响。4.在水泥浆制作环节，加入一定量的膨胀剂材料，保证其膨胀率不会超过5%。5.水泥浆流动速度加强控制，通常处于13s-18s之间即可；在水泥浆搅拌结束的30min后，其流动度要控制在20s～25s之间。6.离析度是重要参数，保证水泥浆的离析度不超过5%。7.在水泥浆制作环节，通过加入缓凝剂的方式进行控制，初凝的时间不会超过3h，且终凝时间不超过17h。

预应力孔道密封

在预应力筋孔道生产制造中，不管选择哪一种留孔材料成孔处理，都要保证孔道内没有裂缝等缺陷问题，且要达到孔道密封性标准。真空浆控制制作环节，一般都会选择使用金属波纹管，其自重小、刚度高、弯曲方便，且密封性达到标准的要求。当前我国在孔道材料选择中，多数都是塑料管，性能符合要求。在后张法预应力塑料波纹管制作中，选择使用高密度聚乙烯管，其密度为0.95g/cm3，保证其表面含碳黑量为2%。这种材料的优势就是耐腐蚀、防水、耐气候、抗氧化，且强度、刚度性能合格，孔道成孔质量好。各项配件准备齐全，包含管道连接件、锚具保护罩；波纹管自重较小，运输、吊装比较方便；管道弯曲性好，允许最小半径为1.8m；与混凝土材料的结合性好；密封性较高。根据施工的需要，波纹管长度可以设定为4.6m，连接部位使用螺栓连接，达到密封性标准。

预应力封锚

真空压浆作业环节，首先要达到密封性标准，所以锚具封锚环节，要做好全面的检查，保证其水泥浆正压力与真空负压力符合要求。预应力钢筋张拉结束后，保证外露的钢绞线切除掉，一般外露长度不会超过25cm，然后是封锚作业，需要使用不收缩水泥浆材料，将外露的钢绞线、夹片等全部都包裹好，且厚度超过15mm。利用水泥浆材料封锚处理，必须达到强度性能要求。封锚施工结束后，24-48h进行压浆施工。

温度控制

真空压浆施工中，很多参数都会对工程的质量产生影响，所以需要综合分析各个因素，以保证真空压浆施工质量合格。对于真空压浆影响因素来说，温度是非常重要的一项因素，通常需要保证温度处于10℃-30℃之间即可完成要求，确保水泥浆不会出现离析的现象，一旦温度超出该范围，极易造成质量问题。技术人员监测发现温度不合格，需要使用合理的措施进行温度控制，比如温度较高时，加入冰水降温；如果温度过低，应用加温设备升温。真空压浆施工中，水泥浆的水灰比符合要求，结合具体的外加剂类型、配合比参数要求，确定最佳的技术参数。本次工程在实施中，经过实验室的检测分析，发现温度在25℃以上时，就会发生离析的问题，所以必须保证温度在25℃以内，以保证结构的性能合格，不会影响工程质量。