預(yù)制箱梁真空輔助壓漿工藝試驗(yàn)研究

管昱華 王軍

中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司（610031）

預(yù)制箱梁真空輔助壓漿工藝試驗(yàn)研究

管昱華 王軍

中鐵二局集團(tuán)新運(yùn)工程有限公司（610031）

以余慈高速公路項(xiàng)目為背景，利用足尺孔道模型，模擬實(shí)際的孔道壓漿，開展真空輔助壓漿工藝試驗(yàn)測(cè)試，并通過(guò)切片觀測(cè)檢驗(yàn)真空輔助壓漿的效果。結(jié)果表明，試驗(yàn)選用的配合比切實(shí)可行，拌制漿體各項(xiàng)指標(biāo)均滿足規(guī)范要求；孔道壓漿密實(shí)，質(zhì)量控制好。

預(yù)應(yīng)力管道；真空壓漿；足尺模型；流動(dòng)度；切片

0 引言

孔道壓漿是后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工中的關(guān)鍵工序之一，直接影響預(yù)應(yīng)力體系的安全性和耐久性。傳統(tǒng)的壓漿工藝極易出現(xiàn)成型漿體強(qiáng)度偏低、壓漿過(guò)程中堵塞孔道、漏漿、鋼絞線包裹不密實(shí)等質(zhì)量缺陷[1]，且檢測(cè)難度相對(duì)較大。真空輔助壓漿是在普通壓力壓漿的基礎(chǔ)上，在孔道一端采用真空泵抽吸，排除孔內(nèi)空氣，使孔道內(nèi)形成一定的真空度，然后在孔道的另一端用壓漿機(jī)以恒定的壓力將漿體壓入預(yù)應(yīng)力孔道中。相比較傳統(tǒng)壓漿工藝，真空輔助壓漿在提高預(yù)應(yīng)力孔道的飽滿度和密實(shí)度、控制漿體成型質(zhì)量方面具有較為明顯的優(yōu)勢(shì)[2]。

余慈高速公路項(xiàng)目橋梁上部結(jié)構(gòu)除部分段落采用了支架法現(xiàn)澆箱梁外，主要采用了工廠化分幅集中預(yù)制箱梁、梁上運(yùn)梁、整孔架設(shè)的技術(shù)方案，在我國(guó)陸地常規(guī)公路橋梁中為首次采用。預(yù)制箱梁共計(jì)774片，均采用后張法施工。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)總體方案

選取典型孔道，制作足尺模型，穿入鋼絞線，利用活塞式自動(dòng)壓漿機(jī)進(jìn)行管道真空壓漿，等強(qiáng)度達(dá)到要求后，取出波紋管，切片觀測(cè)，檢驗(yàn)壓漿工藝，以總結(jié)壓漿工藝的經(jīng)驗(yàn)及不足，指導(dǎo)施工。

1.2 試驗(yàn)管道選擇及模擬

預(yù)制箱梁鋼束立面圖見圖1，鋼束N1～N4最大彎曲角度均為5.50，試驗(yàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，選取首片32.5m預(yù)制箱梁的N3b孔道為測(cè)試對(duì)象?，F(xiàn)場(chǎng)根據(jù)孔道形狀每隔30cm安裝孔道支撐，用型鋼定位制作足尺模擬壓漿架，波紋管安裝后用限位鋼筋固定在該支撐架內(nèi)，然后根據(jù)N3b孔道設(shè)計(jì)要求穿束。穿束就位后為真實(shí)的模擬實(shí)際情況，波紋管外側(cè)采用橫斷面為30cm×30cm,強(qiáng)度為C50混凝土包裹固定，如圖2和圖3所示。

圖1 預(yù)制箱梁鋼束立面圖

圖2 模擬壓漿管道圖

圖3 N3b孔道足尺模型

1.3 壓漿材料

漿體配合比選用專用壓漿料1625kg/m3，自來(lái)水454kg/m3。專用壓漿料根據(jù)《浙江省公路橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿技術(shù)指南》和《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的要求，均委托外單位檢測(cè)合格。工藝試驗(yàn)拌合用水采用生活飲用水，保證了與實(shí)際梁體孔道壓漿用水相同。

1.4 壓漿設(shè)備

管道壓漿采用活塞式自動(dòng)壓漿機(jī),真空輔助壓漿工藝。壓漿機(jī)包含真空泵和壓漿泵，真空泵和壓漿泵分別與同一管道的排氣口和壓漿口連接，排氣口設(shè)在管道一端的上方，壓漿口設(shè)在管道另一端的上方，管道出漿口應(yīng)裝有三通管。

1.5 壓漿試驗(yàn)流程及工藝要求

1.5.1 壓漿試驗(yàn)流程

用環(huán)氧樹脂砂漿封堵錨頭→清理錨墊板上的灌漿孔→安裝密封罩→確定抽真空端及灌漿端，安裝引出管和接頭→攪拌灌漿料→抽真空→灌漿泵灌漿→出漿稠度與灌入的漿體相同時(shí)，關(guān)閉抽真空端所有的閥→灌漿泵持壓→關(guān)閉灌漿泵及灌漿端閥門→拆卸外接管路、灌漿泵→漿體初凝后拆卸并清洗密封罩。

1.5.2 壓漿試驗(yàn)工藝要求

壓漿前清理錨墊板上的壓漿孔，確定抽吸真空端及壓漿端，安裝密封罩，在兩端錨座上安裝壓漿管、堵閥和快換接頭。檢查并確保所安裝閥門能安全開啟及關(guān)閉[3]。在安裝完真空罩及設(shè)備后擰開排水口，將接在真空泵負(fù)壓容器上的三向閥的上端出口用透明喉管連接到抽真空端的快換接頭上。啟動(dòng)真空泵，開啟出漿端接在接駁管上的閥門。關(guān)閉入漿端的閥門。抽吸真空度要求在-0.06～-0.1MPa，并保持穩(wěn)定。停泵1min，壓力表能保持不變即認(rèn)為孔道能達(dá)到并維持真空。

漿體壓入梁體孔道之前,應(yīng)首先開啟壓漿泵，使?jié){體從壓漿嘴排出少許,以排除壓漿管路中的空氣、水和稀漿。當(dāng)排出的漿體流動(dòng)度和攪拌罐中的流動(dòng)度一致時(shí)，方可開始?jí)喝肓后w孔道。壓漿的最大壓力不能超過(guò)0.7MPa。關(guān)閉出漿口后，保持0.5MPa，不少于3min的穩(wěn)壓期。進(jìn)行壓力補(bǔ)漿時(shí)，讓孔道內(nèi)水——漿懸浮液自由地從出口端流出。再次泵漿，直到出漿口端有勻質(zhì)漿體流出,在0.5MPa的壓力下保壓5min[4]。

2 工藝試驗(yàn)實(shí)施

依據(jù)《浙江省公路橋梁預(yù)應(yīng)力孔道壓漿技術(shù)指南》，對(duì)真空穩(wěn)壓、制漿、灌漿及保壓等項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 漿體性能分析

通過(guò)孔道壓漿試驗(yàn)可以看出，進(jìn)漿口、出漿口、孔道與真空泵連接處密封情況較好，漿體的出機(jī)流動(dòng)度為12.2s，30min后流動(dòng)度為13.2s，60min流動(dòng)度為17.9s,均滿足試驗(yàn)要求。3h鋼絲間泌水率、24h自由泌水率均為0，滿足規(guī)范要求。環(huán)境溫度為29℃，符合夏季施工的要求。但在夏季施工時(shí)，當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)35℃，宜在夜間進(jìn)行。實(shí)測(cè)漿體的物理及力學(xué)性能指標(biāo)見表1。

表1 漿體的物理和力學(xué)性能

從表1可以看出，孔道漿體3d、7d、28d強(qiáng)度發(fā)展符合規(guī)范和施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)強(qiáng)度發(fā)展的要求，壓漿一般在存梁區(qū)進(jìn)行，在強(qiáng)度達(dá)到40MPa前，不宜移動(dòng)梁體。3h自由膨脹率、24h自由膨脹率均滿足規(guī)范要求。

3.2 壓漿效果分析

孔道壓漿7d后，取出波紋管，并切片觀測(cè)，檢查密實(shí)度，選取的典型切片斷面見圖4，切片斷面圖見圖5。

從壓漿切片試驗(yàn)可以看出，孔道具有良好的密封性，漿液穩(wěn)壓且密實(shí)度總體情況較好，未見較大的空隙存在，無(wú)泌水現(xiàn)象。從切片斷面來(lái)看，整束鋼絞線在未張拉（松散狀態(tài)）情況下每根鋼絞線基本

被水泥漿包裹嚴(yán)實(shí)，但考慮到實(shí)際施工中鋼絞線是受力的，鋼絞線間空隙更為狹小，后期施工中應(yīng)把握好漿體流動(dòng)度及保壓的控制。

圖4 切片斷面示意

圖5 切片觀測(cè)

孔道壓漿不僅與灌漿料的工作性能有關(guān)，還受到孔道壓漿施工工藝的影響，其過(guò)程非常復(fù)雜，從原材料的質(zhì)量到壓漿溫度、壓漿程序的控制都要嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，制定詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)施細(xì)則，減少影響孔道壓漿質(zhì)量的不利因素，確保孔道壓漿飽滿密實(shí)[5]。

4 結(jié)論

1）試驗(yàn)結(jié)果表明，該真空輔助壓漿工藝成型孔道無(wú)堵塞、漏漿，孔道密封性良好，密實(shí)度總體情況較好，未見較大的空隙存在，無(wú)泌水現(xiàn)象，壓漿效果較好。

2）通過(guò)制作足尺壓漿架,模擬實(shí)際的孔道形狀，進(jìn)行孔道壓漿工藝的試驗(yàn)方法切實(shí)可行，較好地模擬了真實(shí)的壓漿情況。同時(shí)，試驗(yàn)工藝簡(jiǎn)單，成本低廉,且破拆孔道對(duì)試驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果的判斷基本無(wú)影響，值得推廣。

[1]王中倉(cāng)，李振田.橋梁預(yù)應(yīng)力真空壓漿施工技術(shù)[J].公路交通科技,2009（08）:141-144.

[2]李敏.真空壓漿技術(shù)在公路橋梁工程中的應(yīng)用探討[J].交通與建筑科學(xué),2013(6):159.

[3]吾周軍,王翠英.公路橋梁工程真空壓漿技術(shù)[J].中國(guó)水運(yùn), 2013(4):231-232.

[4]張春暉,王帥.真空輔助壓漿技術(shù)在城市高架橋施工中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究,2011(06):90-92.

[5]徐向鋒.孔道壓漿性能試驗(yàn)及施工質(zhì)量的研究[D].南京:東南大學(xué),2005.