预应力孔道真空吸浆施工工艺探讨
2017-05-15
1 概述
后张预应力混凝土结构中，混合料配置和施工技术措施不当，会导致预应力筋腐蚀，其中，混合料配合比是关系混凝土质量的一个关键因素。配合比的合理性关系灰浆强度的形成效果，也与灌浆的密实度有紧密联系。按照传统的技术措施，工程部多采用压力灌浆，但浆体本身及技术措施都比较局限。比如，浆液带气泡。存积气泡的部位在浆体硬化后会成为渗水的气孔，使部分构件甚至整体结构遭到破坏。另一方面，在寒冷的北方地区，积水会在低温环境中结冰，使构件出现冻裂病害，严重时引发更严重的质量事故。另外，极易离析、析水的水泥浆干硬后收缩，析水会出现气孔，影响构件强度的形成，降低其粘结性，进而威胁整体构件的安全性能。现阶段，施工部常采用平直束、弯束等技术措施来布设预应力筋。另外，在预应力结构施工中，须重点关注结构的耐久性和安全性，满足预应力筋防腐的要求，国内比较推崇真空吸浆技术措施。为增进业界对该工艺流程的进一步了解和掌握，笔者现针对真空吸浆工艺进行如下探讨。
2 灌浆浆体配比设计及试验
2.1 配制的基本原则
①优化灰浆配合比，合理控制水灰比，减少孔隙量及泌水现象，避免混合料离析。②灰浆硬化过程中降低孔隙率，避免积水下渗破坏结构稳定性。③混合料硬化时极易收缩变形，实际施工中应该控制收缩变形，必要时给予补偿，以防构件开裂。预应力灌浆所采用的高性能灰浆相较于普通灰浆来说，低水灰比与多成分是原材料配比上的主要差异。这主要是为了提高灰浆的密实度，调整灰浆性能，确保混合料强度及耐久性达到设计要求。
2.2 浆体特性要求及对应配比试验
①流动性：拌和后，混合料的流动度应在30～50s之间。流动度的测定可借助流锥仪来完成。试验证明，配比不同于水灰比，流动度也呈现不同的结果。一般情况下，混合料的流动度随着水灰比的增大而逐渐提高。②水灰比：通常控制在0.3～0.4之间。③泌水性：泌水性不超过水泥浆初始体积的2%；4次连续测试的差值不超过1%；拌和后24小时浆液的泌水可吸收。用玻璃量筒装拌和好的浆液，轻微震荡，用玻璃板加盖以防水分散失。在室温下静置地后测定其泌水性。④初凝时间：3小时。⑤体积变化率：在0～2%之间。⑥强度：7d龄期强度超过40MPa。
⑦浆体对钢绞线无腐蚀作用。根据实验室试配结果，选取水灰比为0.33和0.36的配比进行现场试拌试压：a水灰比0.33时现场测定平均稠度55s，且在不停搅拌的情况下及易沉淀，压浆时压浆机压力偏大，均在0.8Mpa以上。b水灰比0.36时现场测定平均稠度43s，压浆顺利，平均用时1min，在出浆口测定稠度40s，膨胀梁1.2%，取样试件7天强度43.4Mpa。
根据试压结果决定选取水灰比0.36的配比进行施工。
3 真空吸浆施工工艺
3.1 各项装置的布置如图1所示
3.2 预应力筋成孔管材
采用塑料波纹管成孔。相较于金属波纹管而言，塑料波纹管耐腐蚀，密封性更好，而且在使用的过程中不易破损，可以更好的保护预应力筋，但造价较高。
3.3 主要施工设备
2m3/min排量的SZ-2水环式真空吸浆泵；15kg左右秤；灌浆泵和灰浆搅拌机；真空压力表；1根高压橡胶管。
3.4 施工步骤
3.4.1 准备工作
检查现场施工所需材料、机械是否齐全；检查水电供应是否到位；浆体材料用配方秤量。另外，在开工前先将一部分减水剂溶水备用。一切准备就绪后参考图1连接各部件。
3.4.2 试抽真空
关闭排气阀和灌浆阀，打开抽真空阀；真空泵试运行，对管内的真空度（即真空压力表读数）进行细致的观察。管内真空度（负压）在-0.06～-0.1Mpa之间时停泵持压一分钟，即可认定抽真空效果良好。
3.4.3 搅拌水泥浆
①搅拌要求。先在搅拌机内加水空转几分钟，一是彻底湿润机内壁，二是彻底清理机体内杂物。将机体内积水清理干净后开始拌和水泥浆。搅拌好的浆液全部倒净后再掺入新的水泥材料继续拌和，以免混合料离析。
②装料顺序。a将水泥、膨胀剂、水按配比装入搅拌机，持续拌和2min，然后加入减水剂拌和3min后出料；b水泥浆出料后必须不停搅拌，直至泵送使用。若出料后未尽快用完，浆体的流动性会下降，但切忌掺水来提高其流动性。c水量的控制是重点。掺水过多，多余的水会泌出，使管道顶端出现空隙。
3.4.4 灌浆
①在灌浆泵中添加灰浆，通过泵的高压橡胶管将浆液打出，直到打出的浆液和泵中的浆液浓度一致将灌浆泵关闭，孔道的灌浆管与高压橡胶管此端连接并扎牢。②关闭灌浆阀，运行真空泵。真空度读数在-0.06～-0.1MPa之间且持压稳定时运行灌浆泵，将灌浆阀打开开始灌浆。出浆口有浆液流出后真空泵停止运行，关闭抽气阀，排浆阀打开。③当出浆口浆体稠度达到灌入之前的标准时将排浆阀关闭，压浆泵加压2～3min，确保管道内有压力再将灌浆阀关闭。
4 注意事项
①锚头密封24h开始注浆。②采用抗压能力在1MPa以上的高强橡胶管注浆。注浆管连接要牢固，带压灌浆时不得脱管，而且不能破裂。③材料配比的控制是重点。配比控制不当，掺水过多，多余的水会全部泌出，使管的顶端出现空隙。水泥浆出料后若不尽快用完，浆体的流动性会降低，此时切忌加水来提高其流动性。④先用2mm的筛子将灰浆过筛再掺入灌浆泵。⑤连续注浆，且注浆时间控制在45min以内，以免水泥浆的流动性降低影响注浆质量。⑥中途换管道时间内，继续启动灌浆泵，让浆体循环流动。⑦压浆前应保证孔道内没有积水。
5 结论
由于真空吸浆施工工艺本身有较高水平的质量控制，加上采用合理配比的混合料，采用真空吸浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性，能形成一个密实、不透水的保护层，并能消除孔隙。另外，塑料波纹管是绝缘体，与金属波纹管相比，具有更强的耐腐蚀性，大大改善了构件的防腐蚀性能。因此真空吸浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。
参考文献：
[1]肖飞，张太平，陈绍珍.真空吸浆工艺的对比试验[J].广东公路交通，2004（04）.
[2]杨玉平.真空灌浆施工技术探讨[J].科学之友（B版），2007（06）.
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