真空辅助压浆在公路桥梁预应力结构中的应用

赵德源

摘要：传统的灌浆方法是直接压浆法，通过设置在预应力管道最高点排气管和出浆口的出浆情况判定灌浆的密实性。但这种施工方法不能完全保证孔道灌浆的密实性，极易产生灌浆不饱满的现象，对预应力工程的耐久性产生隐患。

本文以某高速公路预应力钢筋混凝土箱梁桥张拉灌浆为例，应用真空辅助压浆的方法，并使用塑料波纹管替代金属波纹管，配合优化后的水泥浆，起到了很好的灌浆效果，为今后的桥梁预应力张拉施工提供了一定的指导。

关键词：真空辅助压浆 桥梁预应力结构应用

中图分类号：K928文献标识码： A

一、真空压浆理论解析

1、真空压浆工艺

在压浆之前，首先采用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道内的真空度达到80%以上，使之产生-0.08～-0.1MPa的真空度，然后用灌浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入，并加以≥0.5MPa的正压力。由于孔道内只有极少的空气，很难形成气泡；同时，由于孔道与压浆机之间的正负压力差，大大提高了水泥浆的流动度，减少了水泥浆的收缩，从而保证了浆体的可施工性、充盈孔道的密实性和提高硬化浆体的强度。

2、真空压浆原理解析

a．在封闭的孔道中，把水泥浆视为一流动的液柱，进浆端的正压力将液柱一方面源源不断的压注进入管道，一方面给液柱施加强大的推力；另一方面，出浆口端的真空泵给液柱施加拉力，这一真空作用形成的拉力使水泥浆逐渐充满整个孔道。

b．真空作用使孔道内的空气变得稀薄，液柱在相对于空气中的表面张力及表面能减小，使浆液更容易填充预应力孔道，并带走残存在预应力孔道内的水份，不易形成气泡，密实填充孔道空间。

c．在真空作用下，拉力形成液柱的导向，减少了液柱在孔道内的紊流情况，减小了孔道的阻力。

D．液柱内的气泡和富余的水份向液柱端部移动，并在后期的补压稳压过程中排除。这种效应对于长孔道更加明显。

二、真空压浆施工

1、材料设备要求

（1）塑料波纹管

为保证灌浆的质量，选用塑料波纹管代替传统的金属波纹管。塑料波纹管具有密封性好、孔道摩阻小的特点，能很好的保证真空度的要求。塑料波纹管接口采用焊接处理，粘接牢固，保证波纹管整体的密封性。塑料波纹管与锚垫板采用专用的连接环和密封圈固定。排气管与塑料波纹管之间连接紧密，避免漏气、漏浆。

（2）水泥浆

根据本桥预应力孔道较长、孔道转角较大的特点，结合真空压浆对水泥浆的要求，加强水泥浆配合比的控制，在满足强度和粘结力的要求外，还要有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性。通过试配确定水灰比、外加剂的配比。

水灰比为0.35（0.3～0.4之间都可），外加剂采用膨胀剂和减水剂（两种外加剂各为水泥用量的3％）。泌水性小于水泥浆体的2%；流动度40S左右（30～50S之间）；水泥浆的稠度25S左右（15～45S之间）；水泥浆28天强度达到40 MPa以上。

（3）输浆管

输浆管选用高强橡胶管，抗压能力≥2MPa，带压灌浆时不易破裂，连接牢固。

（4）灌浆设备

灌浆泵采用UBL3螺杆灌浆泵，最大压力2.5MPa，配备3.0MPa压力表；SZ-2型真空泵（极限真空4000 Pa）；SL-20型空气滤清器和PHL塑料焊接机。

2、施工工艺

（1）施工准备

a．在预应力钢绞线张拉完成后，切除外露的钢绞线，外露长度3cm左右，用无收缩水泥砂浆封锚，并将锚板、夹片、外露钢绞线全部包裹，覆盖层大于15mm，封锚后36小时后进行真空灌浆。

b．使用压力水冲洗管道，以排除孔内粉渣等杂物，保证孔道畅通，冲洗后用空压机吹去孔内的积水。在冲洗过程中，如发现有冒水、漏水现象，及时封堵漏洞进行处理。

c．在压浆施工前将锚垫板表面清理，保证平整，在保护罩底面与橡胶密封圈表面均涂一层玻璃胶，装上橡胶密封圈，将保护罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧

d．在管道两端安装抽真空管和灌浆管排气孔，并在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设置观察管，并分别设置阀门。

e．按确定的配合比搅拌水泥浆。灰浆进入灌浆泵前通过1.2mm的筛网进行过滤。

（2）施工方法

a．准备工作就绪后，关闭进浆管球阀，开启真空泵。真空泵工作一分钟后真空度稳定在-0.08～-0.1MPa之间，继续稳压一分钟后，开启进浆阀门，并同时开启压浆泵。

b．当水泥浆压至抽真空端时，待抽真空端的空气滤清器中有浆体经过时，关闭空气滤清器前端的阀门，稍后打开排气阀，让浆液从排气管排出。直至从排气管中排出的水泥浆无气泡和微沫，且稠度与搅拌机内的水泥浆相同时，关闭真空泵及抽真空端排气管的阀门。

c．随即开启压浆端排气管和观察管的阀门，继续启动压浆泵，直至从压浆端排气管和观察管排出的水泥浆与搅拌机内的水泥浆相同时，关闭压浆端排气管和观察管的阀门。

d．当压浆端排浆结束后仍使压浆泵以不小于0.5MPa（对于143m长的钢绞线，压力增加到0.7MPa）的压力进行保压，保压时间不小于两分钟，然后关闭压浆管阀门，完成一束钢绞线的注浆。

（3）注意事项

a．灌浆顺序从孔道的下层孔道开始，曲线孔道从最低点灌浆孔灌入。

b．在整个灌浆过程中（包括灌浆孔数和位置）做好记录，以防漏灌。同时每一工作班留取3组的70.7×70.7×70.7mm的立方试件进行标准养护，同时留取1组同条件试块，以便检查真空灌浆质量。

c．灌浆工作在浆体流动性下降前进行（约30～50min内），孔道一次连续灌注；中途调换压浆管道时，继续启动灌浆泵，使浆体继续循环流动；储浆罐中的浆体体积大于所需灌浆的一道预应力孔道的体积。

（4）施工中发现的问题及解决方法

在本桥箱梁预应力孔道真空辅助压浆的施工过程中，主要影响真空度指标的原因是锚端密封不好。主要由以下两种情况引起：

a．保护罩密封效果不好

由于保护罩与橡胶密封圈表面涂抹的玻璃胶不均匀，保护罩与橡胶圈的粘接不牢。导致开始时几束孔道真空度总是达不到要求，后经详细检查，发现该问题后，加强了保护罩与橡胶之间玻璃胶粘接的质量，从而保证了真空度的要求。

b．灌浆管、抽真空管与锚垫板密封效果不好

开始时由于灌浆管和抽真空管与锚垫板注浆孔密封不好，真空度达不到要求。我们找出原因后，使用生胶带缠绕，加强密封效果，更好的保证了真空度的要求。

三、结论

通过平三路2#桥现浇箱梁预应力孔道真空压浆的施工，尤其是对长度较长、转角较大的预应力管道压浆施工，得出以下结论：

1、真空压浆方法能够很好的保证压浆的质量，强化了水泥浆的惯性流动与冲击对预应力孔道的充盈性。在真空状态下，孔道内的空气、水份以及混合在水泥浆中的气泡被消除，减少了水泥浆的孔隙和泌水的现象，确保了预应力孔道灌注的密实性和水泥浆的强度，有效的预防和克服对预应力筋的腐蚀，从而最大限度的提高了结构的耐久性和安全性。

2、真空压浆方法有效的减少了孔道的阻力，加速了水泥浆的流动，形成一个连续且迅速的过程，缩短了灌浆时间，提高了生产工效。

综上所述，真空压浆工艺在桥梁预应力孔道灌浆施工中起到了很好的作用，有效的保证了桥梁预应力施工的质量。

参考文献

[1]人民交通出版社，《公路桥梁施工技术规范》（JTJ041-2000）。

[2]人民交通出版社，刘吉士、张俊以、陈亚军，《桥梁施工百问》。