真空辅助压浆的原理和在无粘结预应力①现浇箱梁施工领域的应用

真空辅助压浆的原理和在无粘结预应力①现浇箱梁施工领域的应用【关键词】真空压浆；无粘结预应力；真空泵；灌浆泵前言：随着桥梁建设的发展和预应力技术的日渐成熟，对预应力管道的压浆质量要求越来越高。

因为压入管道的浆体起到了对预应力钢绞线的保护作用，而如果压浆不密实，那么钢绞线就直接和空气还有水蒸汽接触，产生严重的锈蚀，对预应力系统构成严重的威胁，进而为整个桥梁的质量留下了难以弥补的隐患。

据相关消息，于2000年12月31日建成通车的武汉市江汉三桥（又称晴川桥，该桥为下承式钢管混凝土系杆无铰拱桥，系杆是该桥的主要受力构件），在开通不到3周年的时候断了2根系杆。

断头在锚头附近，根据专家分析，由于系杆内预应力钢束未得到应有的密封保护而锈蚀，使整个梁体结构受到一定程度破坏，而不得不封闭维修。

由此可见，对预应力钢束的密封保护是整个预应力结构物施工的关键点。

在先张法有粘结预应力混凝土结构中，预应力钢筋（钢绞线）和混凝土直接接触，具有良好的粘结性和密封性，一般来讲，不存在预应力筋受到锈蚀的威胁。

而在后张法无粘结预应力混凝土结构中，预应力钢筋（钢绞线）是在塑料波纹管内工作的，从客观上讲，它是注定要和空气与水蒸汽接触的，所以压浆质量的好坏直接决定了预应力体系的质量。

传统的压浆工艺是在0.5～0.7mpa②的压力下，将水泥浆压入管道,这种做法容易发生水泥浆体的离析、析水干硬后收缩，产生空隙，留下隐患。

所以近些年涌现出了一些新兴的压浆工艺。

真空辅助压浆技术是近年来国内兴起的新技术，该技术以真空技术来辅助管道压浆，对保证长管道压浆的质量起到良好的作用。

得到了国内土木工程界的普遍认可，值得业内同行推广应用。

本文就以济南黄河大桥a标项目部的无粘结预应力现浇箱梁为例，详细介绍这种新兴的管道压浆技术。

一、真空辅助压浆原理真空辅助压浆工艺的基本原理是在管道压浆之前，密封整个管道体系，通过真空泵抽吸预应力孔道中的空气，当80%以上的空气被抽出时，真空表显示的管道内压力为-0.08mpa,（真空机抽出空气的效率，一般按每小时抽出空气的体积（m3）计，真空辅助压浆所要求的抽真空率为≥40m3/h，而我项目部部使用的mbv80型真空泵的抽真空率则为：80 m3/h，显然是符合要求的.）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管道并保持一定的压力，（持压时间≥2min）由于孔道内只有极少数空气，浆体中很难形成气泡；同时，由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差，大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。

而且在水泥浆中，由于降低水灰比，添加专用的外加剂，从而减少浆体的离析、析水和干硬收缩，同时提高浆体的强度。

二、真空压浆的准备工作1．压浆设备必备的设备：灰浆搅拌机、压浆泵、mbv80型真空泵、透明带钢丝塑料管、真空压浆组件、各种接头阀门、浆桶。

建议准备的设备：测速漏斗、秒表、0?c～100?c温度计、试模、防水胶带、封锚胶泥、密封胶、排气管、防水手套、压浆管接头。

2．预应力管道的检查和清理（1）张拉施工完成后，切除外露的钢绞线，（严禁用电弧焊切割，建议用砂轮切割，钢绞线的外露量应≤30mm）最好用封锚胶泥进行封锚。

（2）清理锚垫板表面，保证平整，在保护罩底面与橡胶密封圈表面均涂一层玻璃胶，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。

安装时应在锚具表面和螺栓表面涂上一层密封胶。

（3）清理锚垫板上的压浆孔，保证压浆通道通畅并确保管道的密封性能良好。

（4）安装锚垫板时，应使压浆端的进浆口位于下方，而抽真空端的抽气孔则应位于管道上方。

（5）用压力泵从入浆口持续稳定的压入清水，目的是冲出管道内可能污染和锈蚀钢绞线的脏物。

清水从出浆口连续不断的流出至少10s，且无明显污染后方可停止压水。

（6）采用空压机，吹尽管道内积水，持续时间不得小于3min。

3．试抽真空关闭阀门观察真空压力表的读数，应能达到负压力0.08mpa 。

当孔道内的真空度保持稳定时（真空度越高越好），停泵 1min ，若压力降低小于 0.02mpa 即可认为孔道能基本达到并维持真空。

如未能满足此数据则表示孔道未能完全密封，需在压浆前进行检查及更正工作。

4. 拌浆（1）拌浆前先加水空转数分钟，使搅拌机内壁充分湿润，将积水倒干净；（2）将称量好的水（扣除用于溶化固态外加剂的那部分水）倒入搅拌机，之后边搅拌边倒入水泥，在搅拌 3 ～ 5min 直至均匀；（3）将溶于水的外加剂和其它液态外加剂倒入搅拌机，再搅拌5 ～ 15min ，然后倒入盛浆浆桶；（4）倒入盛浆桶的浆体应尽量马上泵送，否则要不停地搅拌；我项目部通过若干次实验所得的配合比如下：(重量比)水：40 (so4-2浓度≤ 0.01%, cl-浓度≤ 0.05%, 不含糖份或悬浮有机质)水泥：100 (山铝-42.5r)膨胀剂：6.4 (中科院-zy)外加剂：1.06(北京华迪-nf-2-6)拌浆完成后，现场技术人员须对浆体进行取样检测，具体检测项目和指标如下：流动度：拌和好后的流动度＜ 30s ；泌水性：小于浆体初始体积的 2%，四次连续测试结果的平均值小于 1% ；初凝时间： 3h ～ 4h ；稠度：在 1.725l 漏斗中，水泥浆的流速应在 14s ～ 18s之间；强度：28天强度应大于设计值50mpa。

三、压浆过程将水泥浆出口及入口接上密封阀门。

将真空泵连接在出浆口处，压浆泵接在入浆口。

压浆泵、预应力管道、真空泵是以串联的形式相接的。

我项目部为了把好质量关，确保压入预应力管道内浆体的强度，把搅拌好的浆体注入7×7×7cm3试模内，待其达到凝期，做水泥净浆抗压强度试验。

1．具体压浆过程及细节如下：（1）启动真空泵，真空度应达到并维持在负压 0.08 mpa 左右；（2）在保持真空泵运行的同时打开入浆口阀门，启动压浆泵，开始压浆；（3）压浆泵处的水泥浆压入管道的过程中，管道内的压力会下降，约0.03mpa,从透明的喉管中观察水泥浆是否已填满波纹管；（4）当浆体经过透明高压管并准备到达三通接头时，打开进浆口阀门并关闭抽真空机阀门，关闭真空泵；（5）观察废浆桶处的出浆情况，当流出浆体流畅、稳定、一致，没有不规则的摆动，且稠度与盛浆桶内浆体稠度基本一致时，关闭压浆泵，关闭出浆口阀门；（6）启动压浆泵使压浆泵压力达到 0.8mpa 左右，至少持续30s，然后关掉压浆泵，关闭压浆口阀门，卸下压浆管；（7）用封锚胶泥把锚垫板预留的压浆孔密封起来，以防止预应力管道里承受压力的浆体外泻；（8）接通自来水管，清洗阀们、压浆管、透明高压管、压浆泵、真空泵等压浆器械，准备进行下一次压浆。

2．后期维护及检查压浆完备后，现场技术人员应系统地检查一遍预应力管道，如发现封锚不密实及浆体外溢情况，应立即进行处理。

根据设计要求，确保水泥净浆的抗压强度不低于50mpa。

以下为一组我项目部做的水泥净浆抗压强度试验数据：（龄期为28天）压浆部位试件编号制作日期龄期(天) 试件尺寸(cm) 抗压强度(mpa)30m箱梁右幅第三联第6跨1 2006.06.03 28 7×7×751.32 2006.06.03 28 7×7×7 52.13 2006.06.03 28 7×7×7 50.94 2006.06.03 28 7×7×7 51.7当浆体凝期达到2天以上后，因为管道内的浆体已经凝结，故可以对露在混凝土外面的排气管和出浆管进行切除。

由于压浆的时候出浆管排出的浆体和压入管道的浆体是一致的，所以切除出浆管后，管内已经凝结的浆体应该是非常密实的。

下图即为其中一些已凝结的圆柱状浆体，照片如下：通过照片，不难看出管道内的浆体是非常密实的。

四、真空辅助压浆注意事项（1）抽真空、压浆和持压是一个连续而不能间断的过程，整个过程应持续稳定的进行；（2）在压浆前若发现管道内残留有水份或赃物的话，则须考虑使用空压机先行将残留在管道中的水份或赃物排除，确保真空辅助压浆工作能够顺利进行；（3）整个连通管路的气密性必须认真检查，尤其是进浆口和出浆口周围，如果发现气密性不好，应立即进行密封补漏，以防密封不严损失浆体压力及漏浆污染梁体，检查合格后方能进入下一道工序；（4）浆体搅拌时，水泥、外加剂和膨胀剂的用量都必须严格按照配合比控制；（5）严格控制浆体的流动性和稠度，稠度的控制最宜取上限，即在满足要求的情况下，浆体越稠越好，因为这样压入管道的水泥浆更加饱满；（6）搅拌好的浆体每次应全部卸尽，在浆体全部卸出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法；（7）向搅拌机送入任何一种外加剂，均需在浆体搅拌一定时间后送入；（8）安装在压浆端及出浆端的阀门和接头，为防止浆体凝结，应在灌浆后 1 小时内拆除并清洗干净；（9）当预应力管道的长度直接影响了压入浆体的流动阻力，所以应根据现场实际情况适当增大压浆泵压力；（10）膨胀剂和外加剂属于中等碱性物质，对人的皮肤有较强伤害作用，所以在进行浆体搅拌过程中必须戴防水手套。

（笔者在一次搅拌浆体过程中因未戴手套接触浆体而导致手指脱皮.）五、结语:通过实践，我们不难得出这样的结论：经过真空辅助压浆的预应力管道内，浆体饱满，预应力钢绞线完全被凝结的水泥浆体密封在管道内，杜绝了钢绞线被氧化锈蚀的可能，真正达到了预应力管道压浆的根本目的。

我项目部在整个施工过程中，严格按照真空辅助压浆的相关规定，认真执行压浆程序，在提高预应力工程质量方面起到了很好的作用。

此技术在青银高速黄河大桥工程的推广使用为预应力箱梁的施工控制积累了丰富的经验。

后记：关于无粘结预应力混凝土钢绞线防腐的一点思考向预应力塑料波纹管道压入水泥浆体，说透了就是为了把钢绞线和空气与水蒸气隔离开，以免钢绞线受到锈蚀。

用传统方法，浆体凝固后会与钢绞线产生较强的握裹力，这样一来，在外荷载作用下，钢绞线和凝固的浆体之间就会产生较大的握裹摩阻力，从而对钢绞线和梁体之间的纵向滑移带来隐患。

这在某种程度上可以算是改变了设计。

何况凝固的浆体难免会出现一些细小的裂缝，这样空气就有机会和钢绞线接触，既然塑料波纹管是密实的，是否可以用防水性能更好的石蜡或者凡士林之类的物质（液态或熔融状态）来灌入波纹管内，保护钢绞线呢？这样一来，既不会影响钢绞线和梁体之间的纵向滑移，又会使钢绞线和这些防水材料充分接触而阻隔空气和水！唯一要注意的就是液体的石蜡和熔融状态下的凡士林会污染混凝土，所以这个设想的可行性还有待以实践来证明。

注：①无粘结预应力是和有粘结预应力相对应的，是指预应力筋与混凝土不直接接触，所以在外荷载作用下，预应力束沿桥梁纵向可以相对周围混凝土发生滑移。

②压浆泵不得使用压缩空气，当孔道较长时，最大压力可以增加到1.0mpa。