真空灌漿的分析論文
真空灌漿的分析論文
摘要：在後張法預應力施工中，預應力鋼絞線在高應力下對腐蝕極為敏感，一旦鏽蝕，後果較為嚴重。由於在空氣中、水中含有較高的cl-、so42-和其他侵蝕介質，為了防止預應力鋼絞線腐蝕，應在灌漿這道最後防線中認真操作，對現有孔道的壓漿有普通壓漿和真空灌漿兩種，根據施工經驗，應首選真空灌漿法施工。
關鍵詞：預應力孔道壓漿真空灌漿法HDPE波紋管
1.前言
由於山東東營黃河大橋及連線線工程位於黃河三角洲，瀕臨渤海灣，地下水和空氣中含有較高的cl-、so42-和其他侵蝕介質，對混凝土和預應力鋼絞線有較為嚴重的腐蝕作用。為了確保本工程的質量，後張法預應力結構物中，採用真空灌漿法施工。
2.真空灌漿與普通壓漿
在後張法預應力混凝土結構物中，為了保證預應力鋼絞線的使用壽命，對孔道必須填充密實。工程中認為，灌漿對結構物有下列作用。作為填料，將預應力孔道填實；作為粘結料，將預應力鋼絞線與混凝土粘結在一起，使鋼絞線、填料、塑膠波紋管和混凝土結構物結為整體；將預應力鋼絞線上的力均勻地傳入到結構物中；防止預應力鋼絞線鏽蝕，作為預應力鋼絞線鏽蝕的最後一道屏障。
總之，漿體壓入到孔道內，其在孔道內的密實度對結構物有著極其重要的作用。灌入漿體密實，則漿體和結構物有機的結合在一起；如果灌入漿體不密實，則漿體和結構物之間有一定的空隙，空隙記憶體有的水分將使預應力鋼絞線鏽蝕。怎樣從施工方案及施工工藝上保證漿體對孔道充分密實，將對結構物的使用和耐久性起著關鍵性的作用。
3.傳統的壓漿術
傳統的壓漿是壓力保持在0.5～1.0MPa的壓力下，將混合料漿體壓入預應力孔道。由於壓漿施工中漿體較稀，施工中容易發生混合料離析、析水和乾硬性收縮。由於析水、收縮的`發生，致使孔道內預應力鋼絞線和結構物粘結強度不夠，留有一定的質量隱患。
傳統壓漿技術的原材料要求為：水泥的強度不宜低於42.5，且不得有結塊，同時水泥宜採用矽酸鹽水泥和普通水泥；水宜採用清潔的引用水；外加劑宜採用低含水量、流動性好、最小滲出及膨脹性等特性的外加劑。同時它不得含有對預應力鋼絞線或水泥有害的化學物質。
水泥混合料應符合下列規定：水灰比宜為0.4～0.45，當摻入減水劑後，水灰比可減小到0.35；水泥漿的泌水率最大不得超過3％，拌和後3h泌水率宜控制在2％以內，泌水應在24h內重新全部被漿吸收；透過試驗後，水泥漿中可摻入適量的膨脹劑，但其自由膨脹率應小於10％；水泥漿稠度宜控制在14～18s之間。
壓漿機械使用活塞式壓漿泵，不得使用壓縮空氣。同時壓漿時對孔道的排氣孔和排水孔應按照規範使用，漿體應達到孔道的另一端飽滿和出漿並應達到排氣孔排出與規定稠度相同的水泥漿為止。為保證管道中充滿灰漿，關閉出漿口後，應保持不小於0.5MPa的一個穩壓期，該穩壓期不應小於2min。
4.真空灌漿技術
4.1真空灌漿技術的特點
真空灌漿和傳統壓漿相比，其從預應力孔道形成起，就為形成真空保證預應力孔道創造了條件。
4.1.1真空灌漿孔道真空灌漿孔道一般採用高質量的HDPE波紋管形成孔道，波紋管之間的接頭採用相同材質的專用連線管，波紋管和錨墊板連線採用專用連線頭，確保管道密閉，摒棄鐵質波紋管和膠帶的纏繞連線。
塑膠波紋管內壁均勻光滑，無分解變色線及明顯雜質；外壁波紋和顏色均勻一致，無氣泡、裂口；內外壁緊密溶結，無脫開現象；塑膠波紋管的環剛度應大於6.3MPa，垂直方向加壓到外徑變形量40％時，立即缷載，試樣不破裂，不分層；在溫度0℃時，高度在1米的條件下，用1Kg重錘衝擊10次以上不開裂；在低溫-30℃時，高度1米的條件下，自由落下管體不開裂，不變形；耐水壓密封試驗在20℃時，壓力50KPa的條件下，保持24小時隨機抽取試樣無滲漏，變曲度應小於2％；縱向收縮率小於3％；管道最小彎曲半徑應在0.9～1.5米；同時要求塑膠管道摩擦係數小於0.14。
4.1.2真空灌漿漿體材料及技術指標
真空灌漿應採用真空灌漿劑配製的特種漿體，其一般水泥採用水泥強度不低於42.5MPa的普通矽酸鹽水泥，水採用引用水；外加劑採用超塑劑和阻滯劑（兩種外加劑一般各為水泥用量的3％）。
對於真空壓漿漿體要求一般為：泌水性應小於水泥漿體的2%；水灰比控制在0.3~0.35；水泥漿體體積變化控制在小於2%的範圍內；初凝時間應大於6h；一般構造物（主要構造物）的7天強度應大於30MPa（35MPa），28天強度達到40MPa（50MPa）以上；同時在壓漿期間抽出的真空應保持在-0.08~-0.1MPa內。
4.2真空灌漿的配套裝置
真空灌漿除了傳統的壓漿施工裝置外，真空灌漿還應具有專用裝置。灌漿泵一般採用UBL3螺桿灌漿泵，其最大壓力應達到2.5MPa，其最大壓力應達到2.5MPa，同時配備達到3.0MPa壓力錶；SZ-2型真空泵（極限真空4000Pa）；SL-20型空氣率清器及配件；PHL塑膠焊接機及DN20mm控制閥；氣密錨帽等真空灌漿專用裝置。
4.3真空灌漿施工工藝
在真空灌漿施工中，灌漿施工機械連線簡圖如上。在施工中應認真執行《公路橋涵施工技術規範》（JTJ041-2000）的有關規定，並應嚴格按照以下程式執行操作。
4.3.1漿體嚴格按照配合比進行稱量配料，同時攪拌機在拌制灌注漿體前，應加水空轉攪拌數分鐘，將積水排淨，並使其內壁充分溼潤，在全部漿體用完之前再投入原材料，更不能採取邊出料邊進料的方法，攪拌好的水泥漿須一次用完。
4.3.2在預應力鋼絞線施工完成後，切除外露的鋼絞線，用無收縮水泥砂漿封錨，並將錨板、夾片、外露鋼絞線全部包裹，覆蓋層大於15mm，封錨後36～48小時內進行真空灌漿。
4.3.3在壓漿前，孔道和兩端必須採用氣密錨帽密封，且孔道內無石、砂及其他雜物，確保孔道暢通、清潔、乾爽；同時清理錨墊板上的灌漿孔，保證灌漿孔與孔道暢通連線；確定抽出真空端與灌漿端，安裝引出管、球閥和接頭，並檢查其功能，確保施工安全、順利。
4.3.4灌漿首先啟動真空泵抽真空，使孔道真空達到-0.08～-0.1MPa且保持穩定，同時對拌制好儲存在儲存罐中漿體採用1.2mm的篩網過濾後加入到灌漿泵中，當灌漿泵輸出的漿體稠度達到要求稠度時，灌漿泵上的輸送管接到錨墊板上的引出管上，開始灌漿。灌漿過程中保持真空泵連續工作，待抽真空端的空氣濾清器中有漿體經過時，關閉空氣濾清器前端的閥門，稍後開啟排氣閥，當漿體從排氣閥順暢流出且稠度與灌入的漿體相同時，關閉抽真空端的所有閥門。灌漿泵繼續工作，並沿著管道的由高到低將排氣孔開啟，待排氣孔流出的漿體稠度與灌入的漿體稠度相同時，由低到高關閉排氣孔，在≤0.7MPa的壓力下，持壓1～2分鐘，然後關閉灌漿泵及灌漿端所有閥門，完成灌漿。拆除外接管及各種附件，清洗空氣濾清器及閥門等。
4.3.5灌漿順序根據結構物的特點，灌漿順序應從孔道的下層孔道開始，對於曲線孔道和豎向孔道應從最低點灌漿孔灌入，並且由最高點的排氣孔排出水和泌水。
4.3.6壓力和速度在真空灌漿過程中，一般情況下壓力控制在0.5～0.7MPa。當孔道較長時，壓力可以達到1.0MPa，同時應經常檢查孔道真空度的穩定性；灌漿時速度一般控制在5～15m/min，對豎向孔道的灌漿宜採用低限，對較長或直徑較大的管道或在炎熱氣候條件下，壓漿應採用較快的速度，但應注意壓漿軟管和孔道內的壓力情況，防止超壓將軟管壓裂事故的發生。
4.3.7在整個灌漿過程中（包括灌漿孔數和位置）應做好記錄，以防漏灌。同時每一工作班應留取不少於3組的70.7×70.7×70.7mm的立方試件，並進行標準養護，以便檢查真空灌漿質量。
4.3.8施工注意事項曲線管道的每個波峰的最高點靠同一端設定觀察閥，高出混凝土200mm；輸漿管應採用高強度橡膠管（抗壓能力≥2.0MPa），並注意連線牢固；灌漿工作宜在漿體流動性下降前進行（約30～50min內），孔道一次連續灌注；中途調換壓漿管道時，應繼續啟動灌漿泵，真空泵應連續工作，讓漿體迴圈流動；儲漿罐中的漿體體積必須大於所需灌漿的一道預應力孔道的體積；對極端條件下（如炎熱或寒冷天氣）的孔道壓漿，應嚴格執行國家制定的有關規範的規定；灌漿後，必須將所有粘有漿體的裝置清洗乾淨。
5.結束語
在東營黃河公路大橋施工過程中，施工嚴格按照規範、設計要求和真空灌漿特點進行，保證了該工程的現澆箱梁後張法孔道的灌漿質量，並積累了真空灌漿技術的相關施工經驗，為其他相類施工提供技術參考。