楊要軍

摘要：預應力鋼筋砼橋梁中，預應力束的耐久性極大程度上取決于張拉后管道壓漿施工的質量，近年來，真空輔助壓漿工藝在橋梁預應力施工中得到了廣泛普及，本文結合本人在河南許禹高速公路項目橋梁工程施工實踐，闡述了真空輔助壓漿工藝的原理及應用方法，可為普遍推廣施工提供指導。關鍵詞：預應力管道；管道；真空輔助壓漿；施工工藝
1引言
眾所周知，在后張法預應力砼結構中，管道壓漿的主要目的是為了防止預應力筋的腐蝕，為預應力筋與結構砼之間提供有效的粘結，因此，管道內漿體的密實性是管道壓漿成功與否的關鍵。預應力管道壓漿工藝常用的做法是在砼內預埋金屬波紋管，預應力鋼束張拉完成后，用壓漿設備由低往高壓入水灰比為0.4～0.5的純水泥漿。常規做法在工藝上普遍存在著局限，諸如漿體不密實、無法確保管道飽滿，容易產生離析、干硬收縮形成空隙，導致預應力筋銹蝕，對橋梁結構的安全和耐久性具有較大影響。
真空輔助壓漿是后張預應力混凝土結構施工中的一項新枝術，近幾年在橋梁施工中的應用逐漸增多。真空輔助壓漿可以彌補普通壓力壓漿的一些缺點，而且能夠很好的提高后張預應力混凝土構件的安全性和耐久性，保證工程的質量。真空輔助壓漿首先是用真空泵抽出孔道內的空氣，要求孔內形成約0.1MPa 的負壓，這要求封錨必須嚴密。真空輔助壓漿是邊抽真空邊壓漿，孔道內始終保持約0.1MPa 的負壓，既利于排出漿體內混合的摻氣，利于漿體致密，又相當于給漿體施加了個拉力，這樣可以大大降低壓漿機的負荷，減小壓漿的水灰比，提高漿體的密實性和強度，減少漿體的收縮。本文擬通過工程的具體實踐，總結施工過程的經驗。
2真空輔助壓漿工藝原理和要點
真空輔助壓漿的工藝通常適用于后張法預應力體系采用塑料波紋管的情況下，其原理是在傳統壓漿基礎上將孔道系統密封，一端用抽真空機將孔道系統內的70%～90%左右空氣抽出，并保持真空在70%以上，同時從壓漿端壓入水泥漿，當水泥漿從抽真空端流出且稠度與壓漿端基本相同時，再經過兩端排氣（排水及微沫漿），利用預應力管道內空氣的負壓，以使管道內的預應力筋保護水泥能更飽滿更密實地填滿整個預應力管道，從而達到根除或減少預應力筋在使用過程中的腐蝕。
2.1  基本技術要求
①真空度：   孔道整個系統基本密封后通過真空泵抽出空氣，當70%以上空氣被抽出時，真空表顯示壓力為-0.07Mpa以下，此真空度是真空輔助壓漿的最低要求。    ②真空率：    抽真空機抽出空氣的效率，一般按每小時抽出空氣的m3數計算，真空輔助壓漿要求抽真空率≥40m3／h。    ③保壓：    當孔道壓漿經過排水、空氣及微泡沫，兩端排氣等工序后還需在壓漿壓力下（≥0.5Mpa）保持壓力≥2min后關閉壓漿管閥及關停壓漿泵。    ④漿體指標：
水灰比：0.29～0.35，一般控制在0.33左右;
漿體泌水率：攪拌成的水泥漿三小時后泌水率在2%以內，泌出的水24小時內應被漿體完全吸收;
溫度：攪拌及壓漿時漿體溫度應小于35℃;
稠度：13～18S，在45min內，漿體的稠度變化不應大于2S;
緩凝時間：初凝時間不小于3h，終凝時間不大于17h;
膨脹率：不小于5％;
密度：不小于2g/ m3;
抗壓強度：根據設計要求，28d強度不小于40Mpa。
2.2  真空輔助壓漿設備
①水環式真空泵1臺，配有真空壓力表（量程-0.1-0.6Mpa）1個，空氣過濾器QSL—20型1個。
②灌漿泵1臺，配套高壓橡膠管。
③灰漿攪拌機1臺。
④精確秤量用的計量設備，能供給壓漿操作的所有材料。
⑤水桶、貯漿桶。
⑥連接頭、控制閥門等小型機具。
2.3  施工準備
①孔道：檢查壓漿孔、排氣孔是否暢通，若是堵塞，則必須疏通。確認暢通后，在錨索張拉完成后，根據施工規范要求，切掉預應力筋多余部分，壓入水泥漿對孔道端部進行密封，保證密實。壓漿孔、排氣孔（抽真空管）由鍍鋅水管引出，引出端帶螺紋。壓漿管設置在預留孔道下部，排氣管設置在預留孔道上部。為操作方便將所有壓漿孔排在同一端。
②確認材料種類、品質、數量是否已驗收，并將外加劑按每包水泥量（50Kg）的整數倍計量、準備。
③檢查供水、供電是否齊全，并于壓漿前將所有的用電設備接好線。
④檢查灌漿泵部件是否有損害、松動。
⑤檢查灌漿泵輸送管和吸漿管是否存有干灰、球閥是否堵塞，否則要拆下來清洗干凈。
⑥檢查真空泵是否正常工作。
⑦檢查攪拌機是否工作正常，是否漏水，攪拌是否均勻，攪拌后的漿體能否達到要求。
⑧按施工示意圖所示連接各部件。
              
真空輔助壓漿施工示意圖
2.4  預應力管道
真空輔助壓漿工藝施工的預應力孔道成孔技術采用的是預埋高密度聚乙烯塑料波紋管成孔。跟傳統的金屬波紋管相比,塑料波紋管是由高密度聚乙烯塑料制成的,它比傳統的金屬波紋管摩阻系數要小。塑料波紋管不漏氣、不漏水,有很好的密封性，接頭可以用密封接頭和塑料焊接機焊接,對于保護鋼絞線束非常有利；配合真空輔助壓漿工藝將對結構的質量也有很大好處；極佳的耐腐蝕性在結構使用過程中,是預應力筋防腐蝕的一道堅實防線；在施工過程中,不必擔心長時間存放會引起生銹等腐蝕損壞；金屬波紋管不能踩壓,易變形,易于被振搗棒鑿破，而高密度聚乙烯塑料波紋管則有很好的剛度，在施工現場不用擔心意外的踩壓的影響,在混凝土澆注時也不會被振搗棒鑿破。
2.5 水泥漿材料的選用及攪拌
①水泥宜采用硅酸鹽水泥或普通水泥。水泥的強度等級不宜低于42.5，不得含有任何團塊。生產用水必須經過檢查合格之后才可以使用，要求每升水氯化物離子或任何一種其他有機物含量不得超過500mg。選用具有低含水量、流動性好、最小滲出及膨脹性等特性的外加劑，其用量通過試驗確定。
②攪拌水泥漿之前，加水空轉數分鐘，將積水倒凈，使攪拌機內壁充分濕潤。攪拌好的水泥漿要做到基本卸盡。在全部水泥漿卸出之前不得投入原材料，更不能采取邊出料邊進料的方法。
③根據漿體配比，首先將部分水泥、膨脹劑及80%的水倒入攪拌機中、攪拌均勻，然后繼續緩慢將水泥加完，最后將溶于20%水的減水劑溶液倒入攪拌機中攪拌，直至攪拌均勻。
④水用量一定要嚴格按配比加入，否則多加的水會全部泌出，易造成管道頂端有空隙。對未及時使用而降低了流動性的水泥漿，嚴禁采用加水的辦法來增加其流動性。要求水泥漿泌水率不得超過3%，拌和后3h泌水率宜控制在2%，泌水應在24h內重新全部被漿吸回。
⑤攪拌時間應保證水泥漿混合均勻，并注意觀察水泥漿稠度。壓漿過程中，水泥漿的攪拌應不間斷，若中間接管停頓時，不得通過加水來增加其流動度，應讓水泥漿在攪拌機和灌漿泵之間循環流動，直至泵送完為止。一般水泥漿自拌制至壓入孔道的延續時間，視氣溫情況而定，一般在控制在30-45min范圍內。
2.6、 抽真空及壓漿
當預應力鋼束張拉完成、切割端頭多余的預應力筋之后，采用水泥砂漿對工作錨進行封錨，待封錨強度達到要求后即可進行管道壓漿，水泥漿中預先適量加入無收縮防腐蝕高性能壓漿劑以提高壓漿質量。
①啟動真空泵進行抽真空，同時將水泥漿加到灌漿泵中，打出一部分漿體，待這些漿體的濃度與灌漿泵中的濃度一樣時，將輸漿管固定到孔道的壓漿管上。
②當孔道真空度穩定，大約在-0.06--0.1MPa之間時，打開閥1，啟動灌漿泵開始壓漿，壓漿過程中應注意觀察料斗中的水泥漿是否正常，壓力表讀數是否異常。當一切正常、觀察到空氣濾清器有漿體經過時，關掉真空泵及球閥3，打開閥2。
③觀察排氣管的出漿情況，當漿體稠度和壓入之前稠度一樣時，關掉排氣閥2，仍繼續壓漿使管道內壓力表讀數有0.3-0.5MPa的壓力（不能超過0.7MPa壓力），2分鐘后關掉球閥1。
④將輸漿管拆下來，真空泵端活接拆下來，清洗空氣濾清器，然后接到另一組孔道，按以上步驟重新開始壓注另一組孔道。
⑤清洗：壓漿完成后，拆掉空氣濾清器，清洗輸漿管、攪拌機、閥門、空氣濾。
3  真空輔助壓漿工藝實際應用試驗
許禹高速公路第1合同段橋梁施工中有大中橋8座，40m預制后張法T梁4座，30m預制T梁1座，橋面寬度為24.5m。為了確保預應力施工的質量, 在橋梁施工過程中嚴格按照設計及施工規范要求進行施工控制, 并采用真空輔助壓漿技術進行大橋的預應力管道的施工, 特別是對于長度較長的預應力管道采用該技術顯得尤為重要。
在真空輔助壓漿之前進行了充分的準備工作，制定了切實可行的施工方案，并提前考慮了可能出現的情況, 對參與現場施工的技術和施工人員進行了詳細的技術交底。整個壓漿過程進展順利,未出現大的施工問題。通過觀察孔對壓漿的全部過程進行了全程觀測，整個過程中管道中漿體達到了密實、無氣泡空隙的技術要求。在真空輔助壓漿完成之后, 對真空輔助壓漿與傳統壓漿工藝近行了破檢對比。


普通壓漿與真空輔助壓漿數據對比表
對比項目  普通壓漿  真空輔助壓漿
配合比  水泥（1）：水（0.5）：早強劑（0.007）：膨脹劑（0.12）  水泥（1）：水（0.45）：外加劑（0.13）
水泥用量  570kg/m3  1548kg/m3
泌水率  2.40%  ＜2%
膨脹率  1.20%  2.60%
試件7天強度  47.8Mpa  50.6Mpa
通過對比兩者的數據和現場的實際觀測，得到以下結果：
①對真空輔助壓漿樣品進行檢查，在提取的試樣中不管是孔道的高點還是低點, 孔道的內部都能夠充滿漿體。在對提取的試樣進行破檢后, 發現漿體的芯部密實、無氣泡空隙。
②對傳統的壓漿工藝試樣檢查發現，在預應力索的高點和低點的地方存在10%-20%的洞穿類空洞,可以很明顯的發現低點處的空洞要大于高點處的空洞，并且在樣品的表面有明顯的顆粒物，對試樣破檢后發現,漿體芯部密實性不是很好，在芯部易出現氣泡、類似針隙狀的空隙。
從以上分析可以得出,真空輔助壓漿與傳統壓漿工藝相比較具有以下優點：
①在真空的作用下,管道中原有的空氣和水能夠被清除,在施工過程中混雜在水泥漿中的氣泡和多余的自由水也可以被消除, 從而增強了漿體的密實度。
②漿體中的微沫漿和稀漿可以在真空負壓的作用下率先進入負壓容器,待稠漿流出后,孔道中漿體的稠度能夠保持很好的一致性, 從而使漿體密實度和強度都有了很好的保證。
③真空輔助壓漿的過程能夠保持一個很好的、連續的且迅速的狀態, 能夠縮短壓漿的時間。
④真空狀態下的管道,能夠減小由于管道高低彎曲而使漿體自身形成的壓頭差, 可以使漿體很好的充滿整個管道,尤其是對一些異形關鍵的部位起到很好的效果。真空輔助壓漿的適用范圍很廣，特別是對于長孔道、彎形、U形、豎向預應力筋，更能體現出真空輔助壓漿的優勢。
⑤在壓漿前要進行管道壓力（真空或正壓力）測試, 從而為管道的密封提供了保證。
⑥真空輔助壓漿是一種全面的施工技術, 它對施工各方面的要求比較高,要有良好的施工環境和施工設備，并且施工人員和技術人員要有較高的素質。基于這種方法本身的性質也就決定了它能夠控制較高的質量水平。
⑦采用真空輔助壓漿技術具有較大的經濟效益，因為鋼絞線在塑料波紋管中的摩阻力較小,它對結構最直接的影響就是減小了預應力張拉時的摩阻損失, 可以提高預應力結構的有效預應力值,使結構中有效預應力的分布更趨均勻, 所以設計時可以考慮節約鋼絞線的數量, 盡管真空輔助壓漿所用的塑料波紋管目前的市場價格比金屬波紋管高,但由于波紋管價格在預應力工程造價中所占的比例遠遠小于鋼絞線和錨具在整個預應力工程造價中所占比例，所以因采用塑料波紋管而節約的鋼絞線和錨具所節約的費用, 完全可與波紋管提高的造價相抵消, 所以我們在設計中如果充分考慮塑料波紋管特性, 采用真空輔助壓漿技術將降低工程造價, 同時, 采用這項技術還可有效地提高了結構物的安全、耐久性, 延長了工程的使用壽命, 減少未來若干年當中橋梁的維修加固費用, 其間接的、遠期的經濟效益也將是巨大的。
4 施工注意事項
施工注意事項主要有以下幾點：
① 錨頭密封后24小時后開始壓漿。
② 輸漿管應選用牢固結實的高強橡膠管，抗壓能力≥1Mpa，帶壓灌漿時不易破裂，連接要牢固，不得脫管。
③ 灰漿進入灌漿泵之前應通過1.2mm的篩子。
④ 真空泵使用時應注意：啟動時先將水閥打開，同時開泵；關泵時先關水閥，后停泵。
⑤ 壓漿工作宜在灰漿流動性沒有下降的30-45min時間內完成。
⑥ 中途換管道時間內，繼續啟動灌漿泵，讓漿體循環流動。
⑦ 攪拌出的漿體在壓漿前必須做流動度試驗，同時按規范制作標準試件，以測定其強度。
⑧ 孔道真空輔助壓漿應填寫施工記錄。
結語
預應力管道真空輔助壓漿技術經應用于筆者所在項目，按本文所述工藝進行施工操作，管道壓漿施工進度快、質量完成情況良好。筆者據此總結，在已有傳統壓漿工藝成果的基礎上，全面介紹真空輔助壓漿工藝施工方法，為該工藝的普遍推廣提供指導。
參考文獻：
[1] 黎興保 湘陰湘江大橋主橋箱梁預應力管道真空壓漿新工藝 湖南交通科技;
[2] 葉三林，張輝 預應力管道真空輔助壓漿技術 湖南交通科技;
[3]陳建華.后張法預應力混凝土孔道真空壓漿施工技術[J].交通技術與經濟，2007，9（6）.
[4] 徐占國.青藏線32m 后張梁孔道真空壓漿工藝[J].鐵道建筑，2005（12）.
[5] 呂鳳飛.預應力孔道真空壓漿技術的實際應用[J].西部探礦工程，2005（S1）.
[6] 張世平.橋梁預應力孔道真空輔助壓漿施工技術[J].科技資訊，2007（11）.