真空辅助压浆法（共6篇）
真空辅助压浆法 篇1
在桥梁建设中, 传统的压浆工艺存在一定的结构缺陷, 如:浆体不密实、不饱满, 有气泡甚至局部形成孔洞, 浆体强度较低。同时由于浆体的不密实和孔洞, 使水分和氧气有可能渗入预应力筋并产生锈蚀, 影响梁的使用寿命, 严重的甚至导致桥梁垮塌。针对传统压浆存在的不足, 推出了真空辅助压浆技术, 它提高了预应力孔道灌浆的饱满度与密实性, 大大提高了结构的耐久性。目前, 该项技术已被应用于结构工程、桥梁工程及隧道工程等工程领域。
1 真空辅助压浆的基本原理及优点
1.1 基本原理
真空辅助压浆是以塑料波纹管代替金属波纹管, 在预应力张拉完成后采用专用密封罩将孔道系统密封, 一端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, 然后在孔道的另一端再用压浆机以大于0.7MPa的正压力将水泥浆压入预应力孔道。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, 大大提高了孔道压浆的饱满度, 减少了孔道中因存在气泡和多余水分造成预应力筋受到锈蚀的现象, 确保了孔道压浆的质量, 提高了桥梁工程的安全、耐久性。
1.2 优点
在真空状态下, 管道内的空气极少, 浆体很难形成气泡, 孔道中残留的水珠在接近真空状态下被汽化, 随同空气一起被抽出, 避免了有害水积聚在预应力筋附近对预应力筋的腐蚀。同时减少了由于管道高低弯曲而使浆体自身形成的压力差, 便于浆体充满整个管道, 尤其是一些异形关键部位。
负压的作用使得浆体更易于通过狭窄间隙, 使压浆过程中出现堵塞情况的概率大为降低。
强化了浆液的惯性流动与冲击及对孔道的充盈, 浆体可以很好地充满整个管道, 使孔道内浆体饱满、密实, 浆体与钢绞线相接密贴, 浆体表面光滑密实, 浆体内不存在气泡或空洞。
由于在浆体中加入了专用的减水剂和膨胀剂, 降低了水灰比, 提高了水泥浆的流动度, 减少了水泥浆的收缩, 消除了裂缝的产生。
减少孔道中阻力, 加速了浆液的流动, 形成一个连续且迅速的过程, 缩短了压浆时间, 提高了生产工效。
2 工艺流程
2.1 管道密封
波纹管的选择。应使用高强度塑料波纹管, 塑料波纹管与普通压浆使用的金属波纹管相比具有以下优点:密封性好、耐腐蚀、耐老化、永不生锈、不导电, 可防止杂散电流腐蚀;弯曲度大, 连接方便, 能满足小半径的弯曲及U形束、圆形束的布筋要求;柔韧性好、环刚度大、不怕踩压, 施工中不易被振捣棒弄破, 有效地避免管道漏浆的可能性;摩擦阻力小, 减少张拉过程中的预应力摩擦损失并提高了预应力筋的耐疲劳能力。
波纹管的安装。设置管道定位钢筋:波纹管在安装前, 应按设计管道坐标进行放样, 设置定位钢筋, 间距直线段约为0.75m, 曲线段宜≯O.5m。铺设波纹管:将波纹管铺设在定位钢筋上, 按设计要求将其位置摆放正确并用细铁丝将波纹管固定在定位钢筋上, 防止浇筑混凝土时波纹管位置偏移或上浮。波纹管安装就位过程中, 应防止点焊火花烧伤管壁。
压浆孔与排气孔安装。压浆孔、排气孔均设置在锚垫板上, 同一孔道压浆孔设置在下方一端, 排气孔 (即抽成真空端) 设置在上方一端。
2.2 设备机具的检查和保养
设备阀门要勤检查和保养, 及时更换有问题的管道和阀门, 工作过程中不能出现故障, 严格按照操作规程操作, 确保工序顺利进行。
2.3 封锚
张拉完毕后, 用砂轮机切除外露的钢绞线 (注意钢绞线的外露量≤25mm) 进行封锚。封锚方式采用保护罩封锚, 保护罩作为工具罩使用, 压浆后3h拆除。将锚垫板表面清理, 保证平整, 在压浆保护罩底面和橡胶密封表面均匀涂一层玻璃胶, 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。清理锚垫板上的压浆孔, 保证压浆通道顺畅。
2.4 孔道检查
压浆孔、排气孔必须畅通无阻, 如发现管道内残留有水分或脏物, 吹入无油分的压缩空气清洗管道, 接着用含有生石灰或氢氧化钙澄清水溶液冲洗管道, 直到将松散颗粒及清水排除为止, 最后以无油分的压缩空气吹干管道, 严禁在孔道有积水的情况下进行真空压浆。
2.5 压浆工艺装置的布置
在水泥浆出入口处接上密封阀门, 将真空泵连接在非压浆端上, 压浆泵连接在压浆端上, 以串联的方式将负压容器、三向阀门锚具端头连接起来, 其中锚具端和阀门之间用一段透明的高强塑料管连接。压浆装置布置见图1。
2.6 试抽真空
各部件连接后, 将所有阀门关闭并启动真空泵5min～7min将孔道抽成真空, 观察真空压力表读数, 当真空压力表的读数达到-0.09MPa时, 停止抽气约2min, 若压力表保持不变, 则可认为孔道达到真空状态。若未能达到此数据, 则表示波纹管未能完全密封, 要在压浆前进行检查更正。
2.7 拌浆
拌浆前先加水空转数分钟, 使搅拌机内壁充分湿润, 将积水清理干净。
将称量好的水倒入搅拌机, 边搅拌边倒入水泥, 水泥加完后再搅拌3～5min, 直至均匀, 将溶于水的外加剂和其他液态外加剂倒入搅拌机, 再搅拌5～15min出料。
拌好的浆体应尽量卸尽, 卸出前不得再投入原材料, 同时对未及时使用而降低了流动性的水泥浆, 严禁采用加水的方法来增加其流动性, 更不能采取边进料边出料的方法。
2.8 压浆
浆体稠度检测符合要求后, 先将水泥浆注入压浆泵中, 压浆泵的高压胶管出口打出浆体, 待这些浆体的浓度与压浆泵中的浓度一样时, 将压浆管接到压浆孔上, 用丝扣扣牢, 开始压浆。
压浆前关闭所有排气阀门 (连接至真空泵的除外) , 启动真空泵进行抽真空。保持真空泵运行的同时, 打开阀1, 启动压浆泵, 开始压浆。
压浆过程中, 真空泵保持连续工作, 当观察到空气滤清器有浆体经过时关掉真空泵和阀3, 打开阀2, 观察排气管的出浆情况, 当浆体稠度和灌入前稠度一致, 关掉排气阀2, 仍继续压浆使管道内有0.5MPa～0.6MPa的压力, 持压1min～2min, 再关闭阀1。
压浆管拆下来, 拆卸活结, 清洗空气滤清器, 然后转入下一孔道开始压浆。
每束管道压浆完成后要用木塞封闭并免受振动直至水泥浆凝固。孔道压浆要继续, 一次完成, 在移动压浆泵及真空泵等设备时, 应继续启动压浆泵, 使浆体在输浆管与搅拌机之间循环流动, 防止浆体由于停留时间太久而产生沉淀, 造成堵管。
2.9 清洗配件
孔道压浆完毕后应尽快清洗压浆泵、搅拌机、空气滤清器、各种管道、接头阀门以及沾有灰浆的工具。
3 注意事项
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设置观察阀, 高出混凝土2 0 c m。
整个连通管道的气密性须认真检查, 合格后方能进入下一道工序。
浆体搅拌时, 水、水泥和外加剂的用量都必须严格控制在1%的允许误差范围之内。
搅拌后的水泥浆必须做流动性、泌水性试验, 压浆时每一工作班应至少做3组7.07cm×7.07cm×7.07cm的立方体试件, 标准养护28d, 检查抗压强度作为水泥浆质量的评定依据, 制作试件的水泥浆应由出浆口提取。
水泥浆进入储浆罐前, 应先通过1mm～2mm的筛网过滤。
压浆工作宜在灰浆流动性没有下降前的30min内进行, 同一孔道压浆应一次完成, 不得中途停压, 因故中途停压不能连续一次压满时, 应立即用压力水冲洗干净, 研究处理后再压浆, 互相串通的孔道应同时压浆。
压浆过程不能太快, 速度太快水泥浆在孔道内会形成“湍流”, 孔道内原有的空气不但不能被水泥浆挤压出去, 反而会因“湍流”在水泥浆内形成气泡, 等到水泥结硬以后, 就形成了空洞。
真空泵放置应低于整条管道, 启动时先将连接真空泵的水阀打开, 然后关泵, 停泵时先关水阀, 后停泵。
4 结语
真空辅助压浆技术, 是确保预应力后张法高质量灌浆的一种强有力手段, 解决了压浆的质量问题, 克服了传统压浆工艺的不足, 从根本上解决了压浆的缺陷, 提高了孔道压浆的饱满度与密实性, 确保了预应力筋的防腐, 大大提高了结构的耐久性, 延长了桥梁的使用寿命。
摘要：文章针对传统压浆不密实、不饱满, 压浆有效距离短, 预应力筋易生锈等诸多问题, 阐述了真空辅助压浆施工法在桥梁工程中的应用, 确保了孔道压浆的质量, 提高了结构的安全耐久性。
关键词：真空辅助压浆,桥梁工程,施工应用
真空辅助压浆法 篇2
真空辅助压浆技术在高架桥梁施工中的应用
以苏州工业园区北环东延三标高架桥工程为例,介绍了真空辅助压浆的基本原理及优点,阐述了真空辅助压浆的`施工工艺流程、注意事项,实践证明该方法能有效确保孔道压浆质量,提高结构的安全性及耐久性,减少安全隐患.
作 者：杨唯一 YANG Wei-yi 作者单位：同济大学,上海,92刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：201036(12)分类号：U445.4关键词：真空辅助压浆 大跨度高架桥 后张法
钻孔灌注桩后压浆法应用分析 篇3
【关键词】钻孔灌注桩；后压浆
Cast-in-situ bored pile mud-jack method applied analysis
Li Shuang-hu，Liang Guo-xun，Fan De-jun
(Henan Instite of Geoloical Survey Zhengzhou Henan 450000)
【Abstract】Cast-in-situ bored pile mud-jack method technics More and more people have mobile phones in recent years ofhave application in engineering to practice mud-jack method in inlet welltechnique of cast-in-situ bored pile technique vnmjwgy araise bearing capacity 、new technique.
【Key words】Cast-in-situ bored pile；Queen mud jacking
1.钻孔灌注桩后压浆法简介
90年代中期以来，钻孔灌注桩后压浆工艺越来越多的应用于工程实践中来。后压浆是将注浆技术与灌注桩技术有机结合，以提高桩的承载力、减少沉降的一项新技术。该技术的基本原理是在成桩后将水泥浆通过预设与钢筋笼上的后压浆装置注入桩底、桩侧，固化沉渣和泥皮，并使桩底一定范围内的土体得到加固，从而大幅提高单桩承载力、减少沉降，提高单方混凝土利用率，而且还可以减少桩长及桩数，从而降低工程造价，取得良好的经济和社会效益。
2.工程概况
郑州发展大厦大楼位于郑州市经二路与农业路交叉口。拟建建筑主楼地下二层，基础埋深12.0米，地上27层，高99米，形状近似椭圆形，南北长轴45.5米东西长轴40.0米，框架剪力墙结构。经过数个方案比较，最后确定采用钻孔灌注桩(桩侧、桩底)后压浆基础方案。
3.工程地质条件
根据场地《岩土工程勘察报告》[1]，该场地属于黄河冲洪积泛滥平原，地层分布比较规律，地层特征见下表1：
场地地下水位在4.5米左右，属潜水类型，二层承压水初见水位17.1m。
4.复合地基基础设计方案
本工程主楼采用钻孔灌注桩基础方案，桩径600mm，桩入土深度27.0米，有效桩长15.4米，以第⑦层中砂作为桩端持力层。采用后压浆技术，单桩极限承载力标准值乙要求达到7500KN。
5.施工工艺流程图
钻孔桩后压浆工艺是伴随钻孔灌注桩基桩施工进行的。本工程压浆管采用中30mm钢管，上端空桩部分丝扣连接，下端套管连接，端压管置于桩端并超出钢筋笼200mm，压浆管随钢筋笼下放，在下放过程中注入清水并检查连接密封情况。压浆水泥采用32.5MPa普通硅酸盐无结块的双检水泥，钻孔桩灌注混凝土后3-4天开始压浆。具体施工工艺流程如图1：
图1 施工工艺流程图
6.单桩竖向抗压静载试验
工程主楼进行了3根单桩竖向抗压静载试验，3根桩分别为4*、9*、15*，最大加载为8000kN，结果见图2。
图2 静载试验Q-S曲线
本次静载未做破坏性试验，根据桩基检测报告，3根试桩在各级荷载作用下的沉降变化量均不大，且桩顶总沉降量也较小，当荷载加至800KN稳定后，三根试桩4#、9#、15#的桩顶沉降量分别为10.90mm、9.34mm、15.88mm，本次单桩静载试验的极限承载力标准值Quk≥8000KN，满足设计要求。
7.经济效益对比
以第⑦层中砂做持力层，本工程若采用普通钻孔灌注桩，桩径600mm，桩入土深度41m，根据《岩土工程勘察报告》所提供参数，计算单桩极限承载力标准值为4763KN；采用钻孔灌注桩后压浆技术，单桩承载力可提高到9500KN左右，单桩承载力大大提高，从而减小了桩数，取得较好的经济效益。
8.结束语
(1)后压浆装置构造简单、安装方便、成本较低、可靠性高、适用于钻、冲孔灌注桩。
(2)压浆可于成桩后3~7天内实现，不与成桩作业交叉，不破坏混凝土保护层。
(3)通过工程的分析及相关资料，在优化工艺参数的条件下，采用后压浆技术可使单桩承载力提高达60%，从而降低工程造价，有明显著的经济效益和社会效益，具有很广阔的推广前景。
参考文献
[1]杨光越、刘少杰、傅思峰等编写《河南发展大厦岩土土勘察报告》2002.6
[文章编号]1619-2737(2009)03-12-022
真空辅助压浆法 篇4
在后张预应力混凝土结构中, 预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的防腐蚀是通过在预埋孔道中压满水泥浆来实现的, 压浆对结构物有下列作用:作为填料, 将预应力孔道填实;作为粘结料, 将预应力钢绞线与混凝土粘结在一起, 使钢绞线、填料、波纹管和混凝土结构物结为整体;将预应力钢绞线上的力均匀地传入到结构物中;防止预应力钢绞线锈蚀, 作为预应力钢绞线锈蚀的最后一道屏障。
2与普通压浆法比较真空辅助压浆法的优点
2.1 普通压浆法
在0.5 MPa～1.0 MPa的压力下, 将水灰比0.4～0.45的稀水泥浆压入孔道, 这种做法容易发生水泥浆离析、析水、干硬后收缩, 产生孔隙, 且压入的浆体中常会含有气泡, 致使浆体强度不够, 粘接不好, 且易造成预应力筋及构件的腐蚀, 留下隐患。
2.2 真空辅助压浆法
真空辅助压浆工艺, 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 MPa至-0.1MPa的真空度, 然后用压浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入, 并加以≥0.7MPa的正压力, 具有以下优点:
(1) 在真空的状态下, 孔道内的空气、水份以及混在水泥浆中的气泡被消除, 减少了浆体孔隙、泌水现象。
(2) 压浆过程中孔道具有良好的密封性, 使浆体保压及充满整条孔道得到保证。
(3) 工艺及浆体的优化, 消除了裂缝的产生, 使压浆的饱满性及强度得到保证。
(4) 真空压浆过程是一个连续且迅速的过程, 缩短了压浆时间。
3真空辅助压浆技术
3.1 真空压浆技术的特点
真空压浆和传统压浆相比, 其从预应力孔道起, 就为形成真空保证预应力孔道创造了条件。
3.1.1 真空压浆孔道
真空压浆过程中, 孔道始终处于真空状态, 故孔道及两端必须密封, 因此预应力孔道应采用密封性好、不怕踩压、不生锈、不易被振捣棒凿破的塑料波纹管成型, 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。塑料波纹管内壁均匀光滑, 无分解变色线及明显杂质;外壁波纹和颜色均匀一致, 无气泡、裂口;内外壁紧密溶结, 无脱开现象。
3.1.2 真空压浆浆体材料
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, 确保孔道填充密实;④高的抗压强度;⑤有效的粘接强度;⑥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, 掺加少量的添加剂。为使水泥浆在凝固后密实, 则掺入超塑剂。
3.2 真空压浆的配套设备
(1) 压浆泵一般采用螺杆压浆泵, 其最大压力应达到2.5 MPa, 同时配备达到3.0 MPa压力表, 螺杆式压浆泵是一种新型高效压浆设备, 属全封闭式螺杆泵, 有定子—转子构成的密封线, 将吸入腔和压力腔隔开, 使泵具有阀门的隔断作用, 具有吸入性能好, 泵压稳, 扰动小, 泵量调节性能好, 压力无极可调, 效率高且效区宽。该泵大大优于活塞式灌浆机, 更有利于灌浆密实;
(2) 真空泵;
(3) 空气率清器及配件;
(4) 塑料焊接机及控制阀;
(5) 气密锚帽等真空压浆专用设备。
3.3 真空压浆施工工艺
(1) 在预应力钢绞线施工完成后, 切除外露的钢绞线留有3 cm左右长后进行封锚, 封锚做法:锚具端部用湿润水泥团封堵, 为确保水泥团不掉落及养护期间不开裂, 在水泥封锚做完后, 用双层塑料薄膜密封并绑扎固定在锚具上。对于其他可能漏气的连接点, 采用玻璃胶进行密封, 从而保证了管道的密封。封锚提前二天进行, 在压浆之前进行检查, 对有漏气的情况, 再行用玻璃胶处理, 以确保孔道密封。为进一步验证孔道的密封和通畅情况, 在抽取真空达到要求后, 将进浆端球阀少许开启, 则可听到气流的尖锐啸声, 同时真空表读数下降。
(2) 在压浆前, 孔道和两端必须采用气密锚帽密封, 高压水洗孔并用高压风将孔内积水吹干, 保证孔道内无石、砂及其他杂物, 确保孔道畅通、清洁、干爽;同时清理锚垫板上的压浆孔, 保证压浆孔与孔道畅通连接;确定抽出真空端与压浆端, 安装引出管、球阀和接头, 并检查其功能, 确保施工安全、顺利。
(3) 浆体严格按照配合比进行称量配料, 同时搅拌机在拌制压注浆体前, 应加水空转搅拌数分钟, 将积水排净, 并使其内壁充分湿润, 在全部浆体用完之前再投入原材料, 更不能采取边出料边进料的方法, 搅拌好的水泥浆须一次用完。
(4) 首先启动真空泵抽真空, 使孔道真空达到-0.06 MPa～-0.1 MPa且保持稳定, 同时对拌制好存储在储存罐中浆体采用1.2 mm的筛网过滤后加入到压浆泵中, 压浆泵上的输送管接到锚垫板上的引出管上, 开始压浆。压浆过程中保持真空泵连续工作, 并沿着管道的由高到低将排气孔打开, 待排气孔流出的浆体稠度与压入的浆体稠度相同时, 由低到高关闭排气孔, 将抽真空连接管卸下, 将出浆端球阀关闭, 用预先准备的4磅铁锤将出浆端封锚水泥敲散, 露出钢绞线间隙。再用压浆机正常补压稳压。此时, 从钢绞线缝隙中会被逼出水泥浆, 再持续补压稳压过程中, 水泥浆由浓变稀, 由稀变清, 由流量大至滴出清水。补压稳压结束, 关闭球阀 (利用了水泥浆在高压下易泌水的特点, 通过排除多余水分, 降低孔道内浆液的实际水灰比, 从而进一步提高孔道内浆液的物理化学性质) 。补压稳压历时3分钟。球阀拆除清洗在半小时后至一个小时之间进行。
(5) 根据结构物的特点, 压浆顺序应从孔道的下层孔道开始, 对于曲线孔道和竖向孔道应从最低点压浆孔压入, 并且由最高点的排气孔排出水。
(6) 在真空压浆过程中, 一般情况下压力控制在0.5 MPa～0.7 MPa, 当孔道较长时, 压力可以达到1.0 MPa, 同时应经常检查孔道真空度的稳定性;压浆时速度一般控制在5 m/min～15 m/min, 对竖向孔道的压浆宜采用低限, 对较长或直径较大的管道或在炎热气候条件下, 压浆应采用较快的速度, 但应注意压浆软管和孔道内的压力情况, 防止超压将软管压裂事故的发生。
(7) 在整个压浆过程中 (包括压浆孔数和位置) 应做好记录, 以防漏压。同时每一工作班应留取不少于三组的70.7×70.7×70.7 (mm) 的立方试件, 并进行标准养护, 以便检查真空压浆质量。
4施工注意事项
曲线管道的每个波峰的最高点靠同一端设置观察阀, 高出混凝土200 mm;输浆管应采用高强度橡胶管 (抗压能力≥2.0 MPa) , 并注意连接牢固;压浆工作宜在浆体流动性下降前进行 (约30 min～50 min内) , 孔道一次连续压注;中途调换压浆管道时, 应继续启动压浆泵, 真空泵应连续工作, 让浆体循环流动;储浆罐中的浆体体积必须大于所需压浆的一道预应力孔道的体积;对极端条件下 (如炎热或寒冷天气) 的孔道压浆, 应严格执行国家制定的有关规范的规定;压浆后, 必须将所有粘有浆体的设备清洗干净。
5结束语
真空辅助压浆工艺浅谈 篇5
在预应力结构压浆前, 先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气, 使孔道中的真空度达到-0.07~-0.09Mpa左右, 然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道。由于孔道内只有少量稀薄空气, 浆体很难形成气泡;同时, 由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差, 可大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。不仅是“压”, 而且是增加了“吸”的功能。真空辅助压浆的关键是要保证管道及锚固体系的密封性, 能保证管道内形成一定压力的负压。
2真空辅助压浆的优点
2.1可以消除普通压浆法引起的气泡, 汽化孔道中残留的水珠, 增强浆体的密实度
2.2消除混在浆体中的气泡, 避免了有害水积聚时对预应力筋的锈蚀
2.3保持孔道中浆体稠度的一致, 保证了浆体的密实度和强度
2.4减小了由于孔道高低弯曲造成的浆体自身形成的压头差, 使浆体易于充满整个孔道
3真空辅助压浆工艺
3.1施工准备
张拉施工完成之后, 采用手砂轮切除外露的钢绞线 (钢绞线的外露量应在30mm—50mm之间) , 用清水冲洗预应力管道, 并以高压风吹干, 然后进行封锚。封锚的方式根据不同施工条件采用以下两种方式:
3.1.1采用保护罩封锚:保护罩作为工作罩使用, 用5mm厚铸铁或薄钢板做成。安装前将锚垫板表面清理, 保证平整, 在保护罩底面和橡胶密封圈表面均匀涂上一层玻璃胶, 装上密封垫, 将保护罩与锚垫板上的安装孔对正, 用螺栓拧紧, 注意将排气口朝正上方, 在灌浆后10小时左右拆除。如图2所示:
3.1.2用无收缩水泥封锚:必须将锚板及夹片、外露钢绞线全部包裹, 覆盖层厚度>15mm。
3.2真空辅助压浆的设备
3.2.1灰浆搅拌机:拌制浆体, 可采用普通的强制式砂浆搅拌机, 但必须保证浆体搅拌均匀, 能准确控制用水量, 同时配备储浆桶和必要的过滤设备。
3.2.2真空灌浆设备:ZYSZ-120型真空泵、透明钢丝管 (一寸) 、连接阀门等。
3.2.3压浆设备:ZYB-2.3-2.2螺杆式压浆泵。
3.2.4高压管 (含真空回浆观测透明管) :高压管应保证能承受压浆过程中的压力要求 (≥2mpa) , 特别是透明管, 不仅要满足压力要求, 还要满足能对浆体进行观察的要求, 防止浆体进入真空泵。
3.2.5球阀:能保证管道的密封和良好的工作性能。
3.3压浆材料
3.3.1浆体除了具有足够的抗压强度和粘结强度, 还必须保证有良好的防腐性能和稠度, 不离析、析水, 硬化后孔隙率低、渗透性小, 不收缩或低收缩。对浆体大体要求如下:
1) 水灰比, 0.3~0.35;
2) 流动度, 拌和好后的流动度30~50s;
3) 泌水性, 小于浆体初始体积的2%;
4) 初凝时间, 3~4h;
5) 强度, 7d龄期强度>40Mpa。
在确定具体材料和配合比之前, 必须先做试验, 以验证是否符合要求;如不符, 再做调整, 真到符合要求为止。
3.3.2对具体材料的要求。
1) 水泥:采用新鲜的普通硅酸盐水泥, 标号不低于32.5级。
2) 水, 最好为饮用水, 水中硫酸盐含量不能大于0.1%, 氯盐含量不能大于0.5%, 水中不含有糖分或悬浮有机质;
3) 外加剂, 为改善浆体在施工中和硬化后的性能, 可以加入适当的外加剂, 外加剂中氯离子含量不得大于水泥重量的0.02%, 并不得产生气泡或降低浆体的质量。
3.4真空辅助压浆施工步骤
3.4.1准备工作
1) 在施工前, 确认浆体配合比。
2) 检查材料、设备、辅件的型号或规格、数量等是否符合要求。
3) 封锚。
3.4.2试抽真空
关闭阀门3, 打开阀门2和4, 启动真空泵, 观察真空压力表的读数, 应能达到负压力-0.06~6kpa。当孔道内的真空度保持稳定时 (真空度越高越好) , 停泵2min, 若压力保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。如未能满足此数据则表示整个管着未能完全密封。需在压浆前进行检查及更正工作。
3.4.3拌浆
1) 拌浆前先加水空转数分钟, 使搅拌机内壁充分湿润, 将积水清理干净。
2) 将称量好的水倒入搅拌机 (可利用搅拌机自身计量容器) , 之后边搅拌边倒入水泥, 再搅拌3~5min直至均匀。
3) 将溶于水的外加剂倒入搅拌机, 再搅拌3~5min, 然后倒入储浆桶。
3.4.4压浆
1) 清理锚垫板上的灌浆孔, 保证灌浆通道通畅。
2) 确定抽真空端及灌浆端, 安装引出管, 球阀和接头, 并检查其功能。
3) 搅拌水泥浆使水灰比、流动度。泌水性达到技术要求指标。
4) 启动真空泵, 当真空度达到并维持-0.07~-0.09Mpa左右时, 打开阀门1, 启动压浆泵, 开始压浆。
5) 当浆体经过透明高压管并准备到达三通接头时, 关闭阀门4, 同时找开阀门3, 关闭真空泵。
6) 观察废浆桶处的出浆情况, 当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致时, 关闭阀门2。
7) 压浆泵继续工作, 在≤0.7Mpa下, 持荷1~2分钟。
8) 关闭灌浆泵及灌浆端阀门, 完成灌浆。
9) 拆卸外接管、附件。清洗空气滤清器及阀等。
10) 完成当日灌浆后, 必须将所有粘有水泥浆的设备清洗干净。
11) 安装在压浆端及出浆端的球阀, 应在灌浆后5小时内拆除并进行清理。
4结束语
真空辅助压浆是一套完整的施工工艺, 不能仅仅当成是真空泵的使用或水泥浆配合比的改进。从孔道的铺放, 锚具的安装和封锚, 直到观察孔的设置, 孔道密封, 预抽真空, 压浆节奏的控制, 压浆完成后的保压, 后续的质量检查等环节, 都必须严格按照标准操作。
通过济南黄河大桥现浇箱梁工程实践表明, 真空辅助压浆工艺与普通压浆工艺相比, 可以明显地提高孔道压浆的密实度。在同等施工条件下, 其孔道密实度由原来的70%~90%提高到97%~100%。为保证梁体预应力管道内浆体的密实程度, 预应力钢束不被锈蚀, 提高结构物使用年限, 真空辅助压浆是一种值得提倡和推广的施工工艺。
摘要：真空辅助压浆是一种代替传统压浆施工的新型施工工艺, 可以增加浆体材料的密实度, 避免管道内因压浆带入过多的水, 防止预应力钢束的锈蚀, 提高结构物使用寿命, 是一种值得推广的压浆技术。
真空辅助压浆法 篇6
关键词：真空辅助压浆,高强度聚乙烯波纹管,施工工艺
沿海高速公路李集大桥桥型结构为53m+90m×3+53m后张预应力连续刚构, 箱梁高度由5.0m～2.2m变化, 设纵、横、竖三向预应力;大桥的孔道压浆采用了后张预应力混凝土结构施工中的新技术———真空辅助压浆。下面谈谈真空压浆的施工工艺及在李集大桥中的应用情况。
1 真空压浆的基本原理和技术优点
普通压力压浆一般是在孔道的压浆端对水泥浆施加0.5MPa～0.7MPa的压力, 缓慢均匀地向孔道内压入浆体, 直至浆体在孔道高点处的排气孔流出;而作为孔道压浆施工的一项新技术, 真空压浆的基本原理是:在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空, 使之产生-0.1MPa左右的真空度, 然后用压浆泵将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端压入, 直至充满整条孔道, 并加以≤0.7MPa左右的正压力, 以提高预应力孔道压浆的饱满度和密实度。跟普通压力压浆相比, 真空压浆具有以下技术优点:
1) 在真空的状态下, 孔道内的空气、水分以及混在水泥浆中的气泡被消除, 减少了浆体孔隙、泌水现象。
2) 压浆过程中孔道具有良好的密封性, 使浆体保压及充满整条孔道得到保证。
3) 工艺及浆体的优化, 消除了裂缝的产生, 使压浆的饱满性及强度得到保证。
4) 真空压浆过程是一个连续且迅速的过程, 缩短了压浆时间。
2 真空压浆的技术指标
对后张预应力孔道采用真空压浆施工工艺, 须从孔道成型、水泥浆配制等方面进行施工前期控制。其技术要求有以下几点。
1) 真空压浆过程中, 孔道始终处于真空状态, 故孔道及两端必须密封, 因此预应力孔道应采用密封性好、不怕踩压、不生锈、不易被振捣棒凿破的塑料波纹管成型;在预应力张拉施工完成后, 必须切除外露钢绞线 (钢绞线外露量≤30mm) , 进行封锚, 封锚时, 要将外露钢绞线、锚垫板、夹片等全部包裹, 使覆盖层厚度>15mm, 同时注意清理压浆孔, 安装、引出压浆管和排气管, 压浆应在封锚后24h～48h内进行。
2) 真空泵的压力表须预先标定, 抽真空时, 真空度 (负压) 控制在-0.06MPa～-0.1MPa之间。
3) 压浆前须在实验室进行水泥浆配合比试验, 水泥浆的水灰比控制在0.30～0.40之间 (普通压力压浆一般为0.40～0.45) , 浆体的稠度控制在20s～30s (普通压力压浆一般为14s～18s) , 做泌水性实验, 浆体的泌水性<2%。
4) 要求水泥浆的初凝时间为6h～8h, 浆体7d龄期强度至少≥40MPa。
3 真空压浆的施工工艺
3.1 高强度聚乙烯波纹管
1) 塑料波纹管的原材料是HDPE。它的耐腐蚀性能远远优于金属, 不怕酸、碱腐蚀, 它本身不腐蚀, 能有效地保护预应力筋不受腐蚀。很多预应力结构承受着外界严重的影响, 如除冰盐或盐水。当后张构件由于防水层的崩溃、微裂缝漏水和排水设施的阻塞或失效时, 预应力筋就会可能受到腐蚀作用。而塑料波纹管能为预应力筋提供一种远远优于金属波纹管的屏障保护作用, 能防止有害物质穿透管道的污染, 从而保证了后张预应力结构具有更好的耐久性。
2) 同等条件下, 塑料波管预留孔道的摩擦系数明显小于金属波纹管预留孔道的摩擦系数, 减小了张拉过程中预应力的摩擦损失。一般地, 塑料波纹管的摩擦系数取0.14, 而金属波纹管的摩擦系数取0.25。
3) 塑料波纹管的强度高, 不怕踩压, 不易被振捣捧凿破, 其密封性能和抗渗漏性能高于金属波纹管, 更适用于真空压浆。
4) 塑料波纹管具有更好的耐劳性能, 能大大提高构件的抗疲劳能力。
5) 塑料波纹管采用真空灌浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施。
6) 塑料波纹管在使用时要与传统金属波纹管相比要配套有专用的各类接头, 接头连接紧密, 加之真空辅助灌浆的新工艺, 能解决目前日益超长的预应力孔道成型、预应力张拉延伸不足和孔道灌浆难于饱满的问题 (见图1) 。
3.2 真空压浆的施工设备
除了须备有普通压力压浆所需要的搅浆机、储浆斗、压浆泵及附属配件外, 采用真空压浆工艺还须配备一台抽真空用的真空泵及附件, 真空压浆施工的设备连接顺序如图2、图3。
3.3 真空压浆的施工步骤!"
1) 张拉施工完成后, 切除外露的钢绞线, 在压浆前24h～48h内进行封锚, 封锚时注意安装、引出压浆管和排气管。
2) 检查搅浆机、压浆泵、真空泵及附属配件的性能, 确定要压浆的孔道的抽真空端和压浆端, 把真空压浆的施工设备按顺序连接。
3) 按经过试验室试验确定的水灰比开始搅拌水泥浆, 现场测定水泥浆的稠度、泌水性, 看是否达到技术指标要求, 否则要重拌水泥浆, 直至符合要求为止。
4) 关闭阀门3, 打开阀门2、阀门4, 启动真空泵开始抽真空, 使真空度达到-0.06MPa～-0.1MPa, 并保持稳定。
5) 真空度稳定在-0.06MPa～0.1MPa之间约5min后 (真空度稳压时间可根据孔道长短而定) , 打开阀门1, 启动压浆泵, 开始压浆。压浆泵的压力维持在0.5MPa～0.7MPa内, 压浆过程中, 真空泵要保持连续工作。
6) 待抽真空端的空气滤清器中有浆体经过时, 打开阀门3, 同时关闭阀门4, 让水泥浆从阀门3处流出, 当流出的水泥浆稠度与压入孔道内的浆体相当时, 关闭阀门2, 随后关闭真空泵。
7) 压浆泵继续工作, 在压力0.5MPa～0.7MPa下, 持压1min～2min后, 将从锚板内引出的孔道排气管阀门关闭。
8) 关闭压浆泵, 关闭阀门1, 折起从锚板内引出的孔道压浆管, 完成压浆。
9) 完成当日压浆后, 拆卸外接管路及附件, 将所有沾有水泥浆的设备及附件清洗干净。
4 真空压浆在李集大桥的应用情况
李集大桥的预应力系统为纵、横、竖三向预应力, φ115mm纵向孔道单根长10m～90m, 横向孔道长11.75m, φ50mm竖向孔道长2.2m～6.5m, 梁段孔道压浆除竖向预应力外, 其他均采用真空压浆工艺施工, 采用真空压浆工艺后, 优化了水泥浆的配比, 保证了压浆的饱满度, 并大大缩短了压浆时间。李集大桥的孔道压浆质量控制是比较理想的。李集大桥孔道压浆的水泥浆设计标号为M50, 采用华新42.5普通硅酸盐水泥, 外加剂采用安徽滁州PYC-Ⅱ灌浆剂, 在试验室进行试配。
竖向预应力采用普通压力压浆施工工艺。水泥浆的试验室配合比报告如表1。
经比较, 选择1#配合比指导施工。
采用真空压浆施工工艺的纵横向预应力, 水泥浆的试验室配合比报告如表2。
经比较, 选择2#配合比指导施工。
从两种不同施工工艺所选择的施工配合比可以看出, 采用真空压浆工艺, 压入孔道内的水泥浆得到了优化:指导施工的水泥浆的水灰比由普通压浆的0.40降低至0.34, 流动性由18s减缓至25s, 浆体流动性减缓即意味着浆体收缩率的减小, 使压浆后的孔道更饱满密实。在施工中, 在孔道的一端抽真空使之产生负压, 在压浆端施加正压力, 压浆过程连续且迅速, 压浆时间大大缩短, 孔道越长, 真空压浆在缩短压浆时间上就越明显。
以李集大桥的纵向孔道 (孔道直径φ=115m) 为例, 箱梁1#块纵向T1号孔道单根长为16m, 采用普通压力压浆, 水泥浆水灰比为0.40, 稠度为17s, 从开始压浆至压浆饱满, 用时约5min;箱梁12#块T14号孔道单根长为90m, 采用真空压浆工艺, 水泥浆水灰比为0.34, 稠度为25s, 从开始压浆至压浆饱满, 用时约20min, 真空压浆工艺在缩短压浆时间上是显著的。
5 用真空压浆工艺应注意的问题
为控制孔道压浆的质量, 结合施工中出现的情况, 在真空压浆施工中应注意以下问题:
1) 压浆前孔道两端的封锚要符合密封要求, 使孔道在压浆时的真空度得到保证, 注意压浆管和排气管的安装引出。
2) 若压浆孔道为曲线, 应在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设立泌水管, 泌水管为钢管, 高出混凝土200mm。
3) 输浆管应选用高强橡胶管, 橡胶管的抗压能力≥1MPa, 带压压浆时不易破裂, 连接要牢固, 不得脱落。
4) 搅拌后的水泥浆进入储浆斗之前应通过1.2mm筛网进行过滤, 水泥浆在压入孔道前必须做稠度、泌水性实验, 符合技术指标要求后方可进行压浆。
5) 抽真空用的真空泵为水循环式SZ-2型真空泵, 启动真空泵前, 检查进水管是否连接好, 应注意进水阀门是否打开 (否则容易把泵烧坏) , 真空泵启动时应注意泵是否正转。
6) 压浆工作宜在灰浆流动性下降前进行 (约30min～45min内) , 单根孔道压浆要连续, 直至完成。
7) 真空泵应有专人操作, 压浆过程中要注意抽真空用管中阀门2、阀门3、阀门4的启、闭;单根孔道压浆完成后, 应先清洗空气滤清器及抽真空用管, 再进行下步操作;清洗空气滤清器及管道时可在进、出水管连接正常下使真空泵反转, 直至清洗干净为止。
6 结语
作为后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术, 真空压浆也存在其不足之处, 真空压浆的施工设备须增加一台真空泵及其附属配件;在技术上要求孔道密封而要求孔道成型采用塑料波纹管 (塑料波纹管每延米采购价约为铁皮波纹管的3倍) , 增加了资金投入, 真空压浆工艺在施工操作程序上略显繁琐;此外, 真空压浆施工在对长度短、孔道直径小 (如箱梁横向) 的预应力孔道压浆时反而比普通压力压浆耗时。
但真空压浆工艺在孔道压浆的施工质量控制上是比较理想的, 在李集大桥压浆施工中, 我们对普通铁皮波纹管普通压浆和塑料波纹管真空辅助压浆进行了对比, 采用真空辅助压浆后, 预应力孔道中没有出现过管道堵塞、压浆不饱满的情况, 真空压浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施。
参考文献