真空輔助壓漿技術(shù)在箱梁預(yù)制中的應(yīng)用

黃明明

摘 要：隨著國家大力提倡裝配式施工，預(yù)制箱梁在橋梁工程中的地位越來越明顯。預(yù)制箱梁是簡支梁橋、連續(xù)梁橋等梁式橋中應(yīng)用最廣泛的一種橋梁上部結(jié)構(gòu)。但是，作為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力管道壓漿不飽滿、漿體強(qiáng)度不足等情況經(jīng)常發(fā)生。真空輔助壓漿是近年來比較受推崇的一種壓漿新工藝，能較好地解決壓漿中存在的各種問題。因此，以真空輔助壓漿在箱梁預(yù)制中的應(yīng)用為主題，對(duì)真空輔助壓漿中的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：真空輔助壓漿;預(yù)制箱梁;預(yù)應(yīng)力管道;強(qiáng)度

中圖分類號(hào)：U445.57文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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

近年來，隨著真空輔助壓漿技術(shù)的不斷完善，它在各類工程施工中得到了廣泛應(yīng)用。預(yù)制箱梁在通過預(yù)應(yīng)力管道壓漿時(shí)，往往存在壓漿不飽滿、漿體中存在氣泡等缺陷。在壓漿前，預(yù)先抽出預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的空氣，使管道內(nèi)形成一定負(fù)壓強(qiáng)的真空，壓強(qiáng)一般為-0.10～-0.06 MPa。由于管道內(nèi)部只有較少的空氣，因此壓漿時(shí)就不易在漿液中形成氣泡。預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)部和壓漿泵有一定的壓強(qiáng)差，能極大地提升管道壓漿的飽滿度和密實(shí)度。此外，漿液降低了水膠比，添加了專用外加劑，因此可以進(jìn)一步減小水泥漿液的離析及干硬收縮，提高漿體強(qiáng)度[1]?？梢?，采用真空輔助壓漿技術(shù)能較好地解決傳統(tǒng)壓漿中存在的壓漿不飽滿、氣泡多等問題。

1 相關(guān)準(zhǔn)備

1.1 技術(shù)準(zhǔn)備

正式施工前，項(xiàng)目總工程師應(yīng)組織項(xiàng)目部工程技術(shù)人員進(jìn)行圖紙會(huì)審，并將圖紙會(huì)審中發(fā)現(xiàn)的問題或疑問記錄下來形成文字材料，尋求建設(shè)單位的答復(fù)。對(duì)選用的材料按不同的規(guī)格、批次、生產(chǎn)廠家及品種分門別類地進(jìn)行抽檢，且抽檢頻率需要滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，確保抽檢結(jié)果合格。水泥漿配合比經(jīng)監(jiān)理工程師批復(fù)后，按批復(fù)的配合比制作，要求水泥漿強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)未作要求時(shí)，水泥漿強(qiáng)度應(yīng)在30 MPa及以上。根據(jù)設(shè)計(jì)文件和現(xiàn)場施工條件，編制預(yù)應(yīng)力管道壓漿施工方案，按施工方案中的相關(guān)內(nèi)容對(duì)現(xiàn)場施工管理人員及作業(yè)人員進(jìn)行三級(jí)施工技術(shù)及安全技術(shù)交底。

1.2 材料準(zhǔn)備

1.2.1 預(yù)應(yīng)力管道?？刹捎贸善犯呙芏染垡蚁┧芰喜y管，壁厚不小于2 mm。預(yù)應(yīng)力管道的橫截面積應(yīng)為預(yù)應(yīng)力筋橫截面積的2倍及以上。進(jìn)場后，應(yīng)按規(guī)定的頻率及要求進(jìn)行抽檢。預(yù)應(yīng)力管道的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目有外觀、尺寸、集中荷載下的徑向剛度、荷載作用后的抗?jié)B漏以及彎曲抗?jié)B漏[2]。

1.2.2 壓漿材料。①水泥。采用性能較為穩(wěn)定、強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5的低堿硅酸鹽或普通硅酸鹽水泥，且不得含有氯鹽、亞硝酸鹽以及其他對(duì)預(yù)應(yīng)力筋有腐蝕作用的成分。水泥的各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。②外加劑。采用高效減水劑，減水率應(yīng)不小于20%。減水劑的用量應(yīng)通過相關(guān)試驗(yàn)確定，且質(zhì)量合格。③摻合料。礦物摻合料應(yīng)選擇Ⅰ級(jí)粉煤灰、?；郀t礦渣粉或硅灰。膨脹劑宜選用鈣釩石系或復(fù)合型膨脹劑，不得采用以鋁粉為膨脹源的膨脹劑或總堿含量大于0.75%的高堿膨脹劑。④水。每升水中不得含有350 mg以上的氯化物或其他有機(jī)物，宜采用符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的清潔飲用水。

1.3 機(jī)具準(zhǔn)備

使用到的主要機(jī)具設(shè)備有真空泵、壓漿機(jī)及儀表、水泥漿攪拌設(shè)備、電子稱重儀器、壓漿管、水泥漿相關(guān)檢測(cè)儀器以及試件模具等。

2 真空輔助壓漿施工技術(shù)要點(diǎn)

真空輔助壓漿施工工藝流程：施工準(zhǔn)備→漿液配合比設(shè)計(jì)→預(yù)制箱梁張拉及錨頭封堵→檢查并清潔預(yù)應(yīng)力管道→壓漿管路安裝→封閉管道→試抽真空→水泥漿拌制→真空輔助壓漿→養(yǎng)護(hù)。

2.1 工藝原理

預(yù)應(yīng)力管道真空輔助壓漿工藝是將傳統(tǒng)的金屬波紋管改進(jìn)成塑料波紋管，將管道系統(tǒng)密封，一端用真空泵抽出管道內(nèi)的空氣，確保管道內(nèi)有-0.10～-0.06 MPa的負(fù)壓力，同時(shí)將水膠比在0.26～0.28的水泥漿液從壓漿端壓入管道。當(dāng)從真空端及排氣孔排出合格的水泥漿液后，再以0.5 MPa的壓強(qiáng)穩(wěn)壓5 min結(jié)束壓漿。壓漿前一定要注意管路的密封性，進(jìn)行氣密性測(cè)試，否則可能導(dǎo)致壓漿失敗。

2.2 預(yù)制箱梁錨頭封堵

預(yù)制箱梁完成張拉作業(yè)后，開始拆除工具錨和張拉作業(yè)用的千斤頂。應(yīng)采用砂輪切割機(jī)及時(shí)切斷多余外露鋼絞線，外露長度不宜大于3 cm。為了防止出現(xiàn)錨具端頭在壓漿及抽真空時(shí)存在水氣流通現(xiàn)象而導(dǎo)致管道內(nèi)部形成一定壓強(qiáng)的真空，可采用快硬水泥漿液封閉錨具端頭，封閉長度應(yīng)在15 cm左右。此外，采用直徑為16 mm的光圓鋼筋將預(yù)應(yīng)力筋間漿體壓實(shí)收面，在完成張拉作業(yè)后48 h內(nèi)進(jìn)行壓漿作業(yè)。

2.3 預(yù)應(yīng)力管道真空輔助壓漿

2.3.1 壓漿準(zhǔn)備。壓漿前應(yīng)檢查并清潔預(yù)應(yīng)力管道，如有必要可用清水反復(fù)沖洗塑料波紋管，對(duì)管道內(nèi)可能存在的油污使用對(duì)鋼絞線和預(yù)應(yīng)力管道沒有腐蝕作用的中性洗滌劑或肥皂水清洗。洗滌劑和肥皂水應(yīng)采用干凈的水稀釋[3]。沖洗完成后，使用空氣壓縮機(jī)將管道內(nèi)的積水全部吹出。按經(jīng)批復(fù)的配合比拌制水泥漿液，要求水泥漿液從完成拌制開始到壓入預(yù)應(yīng)力管道的時(shí)長應(yīng)不大于40 min。若時(shí)間過長，不得再在該漿液中加水來增加流動(dòng)度，應(yīng)予以廢棄。在壓漿前后應(yīng)持續(xù)攪拌，且在壓漿前應(yīng)檢測(cè)水泥漿液的各項(xiàng)性能指標(biāo)。預(yù)應(yīng)力管道壓漿水泥漿液性能指標(biāo)如表1所示。

壓漿前，應(yīng)按壓漿箱梁的數(shù)量計(jì)算壓漿量，預(yù)先拌制相應(yīng)的水泥漿液。壓漿量可按式（1）計(jì)算：

式中：[M]表示壓漿量，m3;[K]表示損耗率，取1%;[m]表示擬壓漿箱梁的數(shù)量，片;[n]表示每一片箱梁預(yù)應(yīng)力管道數(shù)量，個(gè);[L]表示每個(gè)預(yù)應(yīng)力管道的長度，m;[Sa]表示預(yù)應(yīng)力管道橫截面積，m2;[Sb]表示預(yù)應(yīng)力筋橫截面積，m2。

正式壓漿前，應(yīng)按壓漿設(shè)備使用說明書正確連接壓漿管路。攪拌機(jī)、吸漿管、壓漿泵、閥門及預(yù)應(yīng)力管道之間的連接應(yīng)緊密不透氣，可先在連接處涂抹肥皂水，然后再在連接好的管路內(nèi)采用充氣的方法檢測(cè)氣密性。真空輔助壓漿管路連接如圖1所示。

2.3.2 真空輔助壓漿施工。根據(jù)圖1，關(guān)閉閥1、閥3、閥4以及閥5，開啟閥2，開始抽真空施工，使預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)的真空度保持在-0.10～-0.06 MPa，并保持壓強(qiáng)穩(wěn)定。開啟閥1，啟動(dòng)壓漿泵，待從壓漿泵管口開始輸出的水泥漿液達(dá)到規(guī)定稠度和流動(dòng)度等性能指標(biāo)的要求時(shí)，將壓漿泵的輸送管連接至預(yù)制箱梁的錨墊板上的壓漿孔開始?jí)簼{。壓漿過程應(yīng)保持壓強(qiáng)穩(wěn)定，不宜中斷，同時(shí)保持閥4、閥5處的排氣孔在抽真空時(shí)關(guān)閉，管道內(nèi)排氣順暢。當(dāng)抽真空側(cè)的透明管路內(nèi)有水泥漿液流出時(shí)，關(guān)閉閥2和真空泵，再打開排氣孔（閥3、閥4及閥5）。當(dāng)壓漿至管道的另一端漿液飽滿，水泥漿液從排氣孔流出與規(guī)定稠度相同的水泥漿時(shí)，表明壓漿已完成，再依次關(guān)閉閥4、閥5及閥3。此時(shí)，壓漿泵繼續(xù)工作，保持一個(gè)壓強(qiáng)不小于0.5 MPa的穩(wěn)壓期，穩(wěn)壓時(shí)間不少于5 min。穩(wěn)壓期結(jié)束后，關(guān)閉壓漿泵及閥1，壓漿結(jié)束。

2.3.3 注意事項(xiàng)。壓漿前應(yīng)檢測(cè)水泥漿液的各項(xiàng)性能指標(biāo)，滿足表1中的各項(xiàng)指標(biāo)要求后，方可進(jìn)行壓漿作業(yè)。在壓漿過程中，壓漿壓強(qiáng)宜保持在0.5～0.7 MPa，同時(shí)每一工作班應(yīng)制作不少于3組40 mm×40 mm×160 mm試件，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)28 d，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度和抗折強(qiáng)度試驗(yàn)，作為質(zhì)量評(píng)定的依據(jù)。壓漿作業(yè)還應(yīng)記錄壓漿材料、配合比、壓漿日期、壓漿量、攪拌時(shí)間、出機(jī)初始流動(dòng)度、環(huán)境溫度、漿液溫度、真空度、穩(wěn)壓壓強(qiáng)及穩(wěn)壓時(shí)間等參數(shù)，若出現(xiàn)質(zhì)量問題，可作為查找原因的依據(jù)[4-5]。壓漿后，應(yīng)及時(shí)封堵壓漿孔、排氣孔以及排水孔，防止水氣或外界雜物進(jìn)入管道。管道壓漿完成后，應(yīng)清理作業(yè)面，同時(shí)將箱梁兩端混凝土進(jìn)行鑿毛，再安裝堵頭板鋼筋及模板，澆筑與箱梁同等強(qiáng)度的混凝土，養(yǎng)護(hù)至規(guī)定天數(shù)后，方可移梁存放。

3 質(zhì)量檢驗(yàn)

當(dāng)環(huán)境溫度低于5 ℃時(shí)，應(yīng)采取防凍或保溫措施，確保壓漿質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)及規(guī)范的要求。真空輔助壓漿除了在壓漿前檢測(cè)水泥漿液的各項(xiàng)性能指標(biāo)外，還應(yīng)在壓漿過程中及壓漿后進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量控制。質(zhì)量控制指標(biāo)主要有漿體強(qiáng)度、壓漿壓力值以及穩(wěn)壓時(shí)間等，具體指標(biāo)如表2所示，其中帶“Δ”的項(xiàng)目為關(guān)鍵項(xiàng)目。

4 結(jié)語

真空輔助壓漿的水泥漿液具有較小的水膠比，可以減小泌水率和干縮。通過真空負(fù)壓作用，預(yù)應(yīng)力管道內(nèi)水泥漿的稠度較為均勻，從而提高漿體的密實(shí)度和強(qiáng)度。真空輔助壓漿縮短了壓漿時(shí)間，且管道內(nèi)的空氣能被有效排出，難以形成氣泡，進(jìn)一步提高了密實(shí)度。在真空狀態(tài)下，對(duì)于曲線、異形以及超長管道，能較好地提升壓漿質(zhì)量，進(jìn)一步促進(jìn)工程質(zhì)量的提高。此外，真空輔助壓漿技術(shù)日趨成熟，是未來預(yù)應(yīng)力管道壓漿的主流發(fā)展方向，值得大力推廣。

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