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摘要真空压浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术,在桥梁施工中,真空压浆可以弥补普通压力压浆的缺点,更有效地保证并提高了后张预应力混凝土构件的安全性及耐久性,确保工程质量。结合多年的工作经验,介绍真空压浆的施工工艺及技术要求。
关键词桥梁预应力;真空压浆;施工技术
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0069-01
随着我国预应力桥梁的大量使用,对后张预应力孔道灌浆的常规方法已不能满足质量或大跨度要求。按新规范对结构设计要安全可靠、耐久适用的要求,采用真空辅助灌浆施工的工艺显得越来越重要,这就要求我们更加重视和掌握这项先进技术。预应力管道真空灌浆技术在我国桥梁施工中是一门新兴的施工工艺,其原理主要是利用在预应力管道内产生空气负压,使浆体更密实地填满整个预应力管道。
1真空辅助灌浆的重要性
在传统压力灌浆中,浆体施工工艺有一定的局限性,浆体中常会含有气泡,当混合料硬化后,存集气泡会变为孔隙,成为自由水的聚集地。这些水可能含有有害成分,易造成预应力钢绞线及构件的腐蚀;在北方严寒的地区,由于温度低,这些水会结成冰,可能会胀裂管道、形成裂缝,造成严重的后果。为此有必要将传统压浆工艺进行改进,将真空辅助压浆工艺等技术应用于预应力孔道施工中,使灌浆工艺更加完善合理。其基本原理为: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-0.06～-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人,并加以>0.7MPa的正压力。在真空辅助下,孔道中原有的空气和水被消除,同时混杂在水泥中的气泡和多余的自由水亦被消除,增强了浆体的密实度。浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先流人到负压容器,待稠浆流出后,孔道中浆体的稠度即能保持一致,使浆体密实和强度得到保证。真空辅助压浆的过程是一个连续且迅速的过程,缩短了灌浆时间。
2真空压浆的理论形成
2.1真空压浆的浆体在管道内充盈程度
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负压真空度(-0.09～-0.1MPa),然后在孔道另一端用螺旋式压浆机以大于0.5MPa的正压力浆水泥浆压人孔道内。由于孔道内空气量很少,很难在浆体中形成气泡,同时由孔道与压浆机间的正负压力差,大大提高了孔道压浆的饱满度和密实度。但需要说明的是,对于孔道中的较多留存水分,单靠真空泵的作用,处理效果不明显,必须靠高压风吹干净。
2.2传统成孔材料与真空压浆孔道材料区别
目前常用的成孔材料为金属波纹管,而真空压浆较理想的成孔材料为塑料波纹管。采用塑料波纹管的优点:1)真空灌浆孔道一般采用高质量的HDPE波纹管形成孔道,波纹管之间的接头采用相同材质的专用连接管,波纹管和锚垫板连接采用专用连接头,确保管道密闭,摒弃铁质波纹管和胶带的缠绕连接;2)提高预应力钢绞线的防腐保护,可防止氯离子入侵而产生的电腐蚀;3)不导电,可防止杂散电流腐蚀;4)强度高,刚度大,不怕踩压,不易被振捣棒振破;5)减少张拉过程中预应力的摩擦损失;6)提高了预应力钢绞线的耐疲劳能力。
3漿体的配合比设计
3.1浆体配合比确定
浆体设计是压浆工艺的关键之处,合适的水泥浆应是:1)和易性好(泌水性小、流动性好);2)硬化后孔隙率低,渗透性小;3)具有一定的膨胀性(不易过大),确保孔道填充密实;4)抗压强度高;5)有效的粘接强度和耐久性。为了防止水泥浆在灌注过程中产生析水以及硬化后开裂,并保证水泥浆在管道中的流动性,掺人少量的添加剂。其主要作用:1)改善水泥浆的性质,降低水灰比,减少孔隙、泌水,消除离析现象。2)降低硬化水泥浆的孔隙率,堵塞渗水通道。3)减少和补偿水泥浆在凝结硬化过程的收缩和变形,防止裂缝的产生。
3.2配合比的试拌及各项指标
1)流动度要求:搅拌后的流动度为l8～25s;2)水灰比:0.3～0.4,为满足可灌性要求,一般选用水泥浆的水灰比最好在0.3～0.38之间;3)泌水性:小于水泥浆初始体积的2%;4次连续测试结果的平均值小于l%;拌和后24h水泥浆的泌水应能被吸收;4)初凝时间:应大于6h;5)体积变化率:0～2%。6)强度:7d龄期强度大于40MPa。7)浆液温度:5℃≤浆液≤25℃,否则浆体容易发生离析。
4真空压浆在现浇预应力混凝土连续箱梁施工中的应用
为确保压浆的安全及质量,我们采取了以下措施:1)真空泵端设在高端。压浆端设在底端,因高差2.8m引起的浆液静力压强为0.06～0.07MPa,而柱塞式灌浆机的设备能力为0.8～1.0MPa,那么对高差造成的影响基本可忽略,却有利于压浆质量的保证。2)管道密封及封锚。张拉完毕,将多余钢绞线切割,锚具端部留有3cm左右长度,用湿润水泥团封堵,为确保水泥团不掉落及养护期间不开裂,在水泥封锚后,又用双层塑料薄膜密封并绑扎固定在锚具上。3)工作水的循环:因真空泵工作用水不方便,我们准备了一个2m立方米的水箱,与真空泵形成循环,从而节约了用水。4)施工时间。考虑浆体的稳定及气温对压浆的影响,我们将压浆时间安排在夜间进行。5)浆体配比及指标,拌浆的连贯性。由于管道较长,为减小孔道对浆体的阻力,我们修正了配比,水泥:水:高效减水剂=1:0.38:0.4%,使浆体流动度控制在22±2s,其他指标满足规范要求。为保证灌浆的连续性,每拌和好0.5m后,才予以连续灌浆。6)工艺。开动真空泵抽一混合料搅拌浆_+搅拌成浆压浆一清洗配件①压浆前检查——检查设备连接及电源、水管路、材料准备到位情况,施工平台等措施,检查封锚及孔道密封工作,高压水洗孔并用高压风将孔内积水吹干;②压浆机安放——真空泵端设在高瑞,压浆机放在底瑞,要计算高差引起的浆液静力压强为0.07MPa(如两端高差3m),必须小于柱塞式压浆机压力0.8～1.0MPa,否则要采取措施,保证压浆质量。③封锚做法——张拉完毕,用五齿锯切割钢绞线,锚具外留有3cm左右长,用水泥团封堵后外包双层塑料薄膜,并绑扎固定在锚具上。在两、三天后进行检查,对其漏气点,采用玻璃胶及密封生料带进行密封。④工作循环用水——制做一个能存不小于2m。的水箱。⑤浆体配合比及指标——因管道较长,且不能实现压浆接力的情况,为减小孔道对浆体的阻力,修改配合比为:水泥:水:高效减水剂=1:0.38:0.4%,使浆体流动度控制在22±2s,在拌制好0.5m立方米浆液后,才开始灌浆。⑥管道处理——每压浆二到三孔为一组,每一组在灌浆之前先用水灰比0.45的稀浆压人孔道少许润滑,以减小孔道对浆液的阻力。
5真空辅助压浆注意事项
1)针对曲线孔道的特点,在波纹管每个波峰的最高点靠同一端立泌水管,泌水管为钢管,高出混凝土200mm,并带螺纹;2)输浆管应选用高强橡胶管,抗压能力≥1MPa,带压浆时不易破裂,连接要牢固,不得脱管;3)灰浆进入压浆泵之前应通过1.2mm的筛网进行过滤;4)搅拌后的水泥浆必须做流动度、泌水性试验,并浇注浆体强度试块;5)灌浆工作宜在灰浆流动性下降前进行(约30—45min时间内),孔道一次压注要连续;6)中途换管道时间内,继续启动压浆泵,让浆体循环流动;7)压浆孔数和位置必须作好记录,以防漏灌;8)储浆罐的储浆体积大于一倍所要压注的一条预应力孔道体积;9)预应力梁在压浆强度达到设计要求后方可移动和吊装。
6结束语
总之,采用真空辅助压浆技术比传统压浆方法可以明显地提高孔道压浆的密实度,其孔道压浆的充盈度可以达到97%以上;真空辅助压浆技术可以很好地解决传统灌浆方法中的气泡造成的孔洞和不密实,它是高质量灌浆的一个强有力的手段,从而确保一个密实、不透水的预应力筋保护层,提高桥梁结构的耐久性,延长桥梁的使用寿命。
参考文献
[1]陈涛,真空辅助压浆技术在江海高速施工中的应用[J].科技信息,2009(07).
[2]汪惠芬,真空辅助压浆技术在合肥市潜山路桥梁工程中的应用[J].安徽建筑,2009(06).
关键词桥梁预应力;真空压浆;施工技术
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)062-0069-01
随着我国预应力桥梁的大量使用,对后张预应力孔道灌浆的常规方法已不能满足质量或大跨度要求。按新规范对结构设计要安全可靠、耐久适用的要求,采用真空辅助灌浆施工的工艺显得越来越重要,这就要求我们更加重视和掌握这项先进技术。预应力管道真空灌浆技术在我国桥梁施工中是一门新兴的施工工艺,其原理主要是利用在预应力管道内产生空气负压,使浆体更密实地填满整个预应力管道。
1真空辅助灌浆的重要性
在传统压力灌浆中,浆体施工工艺有一定的局限性,浆体中常会含有气泡,当混合料硬化后,存集气泡会变为孔隙,成为自由水的聚集地。这些水可能含有有害成分,易造成预应力钢绞线及构件的腐蚀;在北方严寒的地区,由于温度低,这些水会结成冰,可能会胀裂管道、形成裂缝,造成严重的后果。为此有必要将传统压浆工艺进行改进,将真空辅助压浆工艺等技术应用于预应力孔道施工中,使灌浆工艺更加完善合理。其基本原理为: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-0.06～-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人,并加以>0.7MPa的正压力。在真空辅助下,孔道中原有的空气和水被消除,同时混杂在水泥中的气泡和多余的自由水亦被消除,增强了浆体的密实度。浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先流人到负压容器,待稠浆流出后,孔道中浆体的稠度即能保持一致,使浆体密实和强度得到保证。真空辅助压浆的过程是一个连续且迅速的过程,缩短了灌浆时间。
2真空压浆的理论形成
2.1真空压浆的浆体在管道内充盈程度
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负压真空度(-0.09～-0.1MPa),然后在孔道另一端用螺旋式压浆机以大于0.5MPa的正压力浆水泥浆压人孔道内。由于孔道内空气量很少,很难在浆体中形成气泡,同时由孔道与压浆机间的正负压力差,大大提高了孔道压浆的饱满度和密实度。但需要说明的是,对于孔道中的较多留存水分,单靠真空泵的作用,处理效果不明显,必须靠高压风吹干净。
2.2传统成孔材料与真空压浆孔道材料区别
目前常用的成孔材料为金属波纹管,而真空压浆较理想的成孔材料为塑料波纹管。采用塑料波纹管的优点:1)真空灌浆孔道一般采用高质量的HDPE波纹管形成孔道,波纹管之间的接头采用相同材质的专用连接管,波纹管和锚垫板连接采用专用连接头,确保管道密闭,摒弃铁质波纹管和胶带的缠绕连接;2)提高预应力钢绞线的防腐保护,可防止氯离子入侵而产生的电腐蚀;3)不导电,可防止杂散电流腐蚀;4)强度高,刚度大,不怕踩压,不易被振捣棒振破;5)减少张拉过程中预应力的摩擦损失;6)提高了预应力钢绞线的耐疲劳能力。
3漿体的配合比设计
3.1浆体配合比确定
浆体设计是压浆工艺的关键之处,合适的水泥浆应是:1)和易性好(泌水性小、流动性好);2)硬化后孔隙率低,渗透性小;3)具有一定的膨胀性(不易过大),确保孔道填充密实;4)抗压强度高;5)有效的粘接强度和耐久性。为了防止水泥浆在灌注过程中产生析水以及硬化后开裂,并保证水泥浆在管道中的流动性,掺人少量的添加剂。其主要作用:1)改善水泥浆的性质,降低水灰比,减少孔隙、泌水,消除离析现象。2)降低硬化水泥浆的孔隙率,堵塞渗水通道。3)减少和补偿水泥浆在凝结硬化过程的收缩和变形,防止裂缝的产生。
3.2配合比的试拌及各项指标
1)流动度要求:搅拌后的流动度为l8～25s;2)水灰比:0.3～0.4,为满足可灌性要求,一般选用水泥浆的水灰比最好在0.3～0.38之间;3)泌水性:小于水泥浆初始体积的2%;4次连续测试结果的平均值小于l%;拌和后24h水泥浆的泌水应能被吸收;4)初凝时间:应大于6h;5)体积变化率:0～2%。6)强度:7d龄期强度大于40MPa。7)浆液温度:5℃≤浆液≤25℃,否则浆体容易发生离析。
4真空压浆在现浇预应力混凝土连续箱梁施工中的应用
为确保压浆的安全及质量,我们采取了以下措施:1)真空泵端设在高端。压浆端设在底端,因高差2.8m引起的浆液静力压强为0.06～0.07MPa,而柱塞式灌浆机的设备能力为0.8～1.0MPa,那么对高差造成的影响基本可忽略,却有利于压浆质量的保证。2)管道密封及封锚。张拉完毕,将多余钢绞线切割,锚具端部留有3cm左右长度,用湿润水泥团封堵,为确保水泥团不掉落及养护期间不开裂,在水泥封锚后,又用双层塑料薄膜密封并绑扎固定在锚具上。3)工作水的循环:因真空泵工作用水不方便,我们准备了一个2m立方米的水箱,与真空泵形成循环,从而节约了用水。4)施工时间。考虑浆体的稳定及气温对压浆的影响,我们将压浆时间安排在夜间进行。5)浆体配比及指标,拌浆的连贯性。由于管道较长,为减小孔道对浆体的阻力,我们修正了配比,水泥:水:高效减水剂=1:0.38:0.4%,使浆体流动度控制在22±2s,其他指标满足规范要求。为保证灌浆的连续性,每拌和好0.5m后,才予以连续灌浆。6)工艺。开动真空泵抽一混合料搅拌浆_+搅拌成浆压浆一清洗配件①压浆前检查——检查设备连接及电源、水管路、材料准备到位情况,施工平台等措施,检查封锚及孔道密封工作,高压水洗孔并用高压风将孔内积水吹干;②压浆机安放——真空泵端设在高瑞,压浆机放在底瑞,要计算高差引起的浆液静力压强为0.07MPa(如两端高差3m),必须小于柱塞式压浆机压力0.8～1.0MPa,否则要采取措施,保证压浆质量。③封锚做法——张拉完毕,用五齿锯切割钢绞线,锚具外留有3cm左右长,用水泥团封堵后外包双层塑料薄膜,并绑扎固定在锚具上。在两、三天后进行检查,对其漏气点,采用玻璃胶及密封生料带进行密封。④工作循环用水——制做一个能存不小于2m。的水箱。⑤浆体配合比及指标——因管道较长,且不能实现压浆接力的情况,为减小孔道对浆体的阻力,修改配合比为:水泥:水:高效减水剂=1:0.38:0.4%,使浆体流动度控制在22±2s,在拌制好0.5m立方米浆液后,才开始灌浆。⑥管道处理——每压浆二到三孔为一组,每一组在灌浆之前先用水灰比0.45的稀浆压人孔道少许润滑,以减小孔道对浆液的阻力。
5真空辅助压浆注意事项
1)针对曲线孔道的特点,在波纹管每个波峰的最高点靠同一端立泌水管,泌水管为钢管,高出混凝土200mm,并带螺纹;2)输浆管应选用高强橡胶管,抗压能力≥1MPa,带压浆时不易破裂,连接要牢固,不得脱管;3)灰浆进入压浆泵之前应通过1.2mm的筛网进行过滤;4)搅拌后的水泥浆必须做流动度、泌水性试验,并浇注浆体强度试块;5)灌浆工作宜在灰浆流动性下降前进行(约30—45min时间内),孔道一次压注要连续;6)中途换管道时间内,继续启动压浆泵,让浆体循环流动;7)压浆孔数和位置必须作好记录,以防漏灌;8)储浆罐的储浆体积大于一倍所要压注的一条预应力孔道体积;9)预应力梁在压浆强度达到设计要求后方可移动和吊装。
6结束语
总之,采用真空辅助压浆技术比传统压浆方法可以明显地提高孔道压浆的密实度,其孔道压浆的充盈度可以达到97%以上;真空辅助压浆技术可以很好地解决传统灌浆方法中的气泡造成的孔洞和不密实,它是高质量灌浆的一个强有力的手段,从而确保一个密实、不透水的预应力筋保护层,提高桥梁结构的耐久性,延长桥梁的使用寿命。
参考文献
[1]陈涛,真空辅助压浆技术在江海高速施工中的应用[J].科技信息,2009(07).
[2]汪惠芬,真空辅助压浆技术在合肥市潜山路桥梁工程中的应用[J].安徽建筑,2009(06).