浅谈预应力管道真空辅助压浆施工方法

刘勇峰

后张法预应力管道的传统压浆工艺存在着一定的结构缺陷，如浆体不密实，孔道不饱满，有气泡甚至局部形成空洞，浆体强度难以保证;同时因为局部不密实和孔洞使水分和氧气有可能渗入预应力筋，预应力筋在水分和氧气的作用下产生锈蚀，对桥梁的安全和耐久性有很大影响。山西忻州至河北阜平高速公路建设管理处要求各路基合同段，对后张法预应力结构中的管道压浆采用真空压浆法这种新工艺，本文通过工程的具体实践和经验总结介绍这种新工艺。

1 真空辅助压浆工艺的历史和工作原理

1.1 真空压浆工艺的历史

我国20世纪初在某些大型桥梁上使用真空压浆工艺。国内有的资料上也叫真空吸浆，其工艺特点是重在“吸”，但真空压浆除了有“吸”的工艺，还通过压浆设备进行“压”，使得工艺得到进一步完善，取得更好效果。

1.2 真空压浆工艺原理

真空辅助压浆技术是后张预应力压浆施工的一项新技术，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～0.1 MPa的真空度，然后用灌浆泵将优化后的水泥浆从孔道的另一端灌入，并加以不小于0.7 MPa的正压力。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和密实度。减小了水灰比，添加了专用的添加剂，提高了水泥浆的流动度，减小了水泥浆的收缩，从而保证了浆体的可施工性、充盈孔道的密实性和提高硬化浆体的强度。因此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。

2 浆体的技术要求

2.1 浆体配合比确定

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)较高的抗压强度;5)有效的粘结强度;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，掺加少量的添加剂如减水剂。为使水泥浆在凝固后密实，则掺入添加剂如膨胀剂，此举有三点作用，如下:

1)改善水泥浆的性质，降低水灰比，减少孔隙、泌水，消除离析现象。2)降低硬化水泥浆的孔隙率，堵塞渗水通道。3)减少和补偿水泥浆在凝结硬化过程中的收缩和变形，防止裂缝的产生。

2.2 配合比的试拌及各项指标

1)水灰比:选用水泥浆0.3～0.4，当掺入适量的外加剂后水灰比可减小到0.35;2)流动度:用流锥仪测定流动度，拌和好后的流动度小于30 s;在管道出口处流动度大于15 s;3)泌水性:水泥浆的最大泌水率应小于3%，拌和后3 h后宜控制在2%以内，四次连续测试结果的平均值小于1%;拌和后24 h水泥浆的泌水应能重新全部被吸收;4)初凝时间:3 h～4 h;5)体积变化率:0%～2%;6)稠度:在1.725 L漏斗中，水泥浆的稠度15 s～45 s，最大不能超过50 s;7)强度:符合设计要求;8)浆液温度:5℃≤T浆液≤25℃，否则浆体容易发生离析。

2.3 对具体材料的要求

1)水泥:建议采用不小于P.O42.5级普通硅酸盐水泥。2)水:水中硫酸盐含量不能大于0.1%，氯盐含量不能大于0.5%，水中不能含有糖分或悬浮有机质。3)外加剂:膨胀剂和减水剂的选择应根据试验合理选择，但膨胀剂掺量不应大于10%(质量比)。

2.4 真空压浆水泥浆配合比

水泥∶膨胀剂∶减水剂∶水 =1∶0.1∶0.01∶0.42。

3 真空辅助压浆施工工艺

3.1 准备工作

1)张拉施工完成后，要切除外露的钢绞线，注意钢绞线的外露量不大于30mm，然后用水泥砂浆封锚头，水泥砂浆应能将整个锚具及全部钢绞线外露部分包裹住，再安装密封罩，安装密封罩时可在罩底面与橡胶密封圈表面均匀涂抹一层玻璃胶。最后连接真空泵和压浆泵及其他配套设备，并连接牢固、密封不漏气;

2)在压浆施工前将锚垫板表面清理，保证平整，装上石棉密封圈，将密封罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧;

3)清理锚垫板上的压浆孔，保证压浆通道通畅;

4)确认浆体配合比，按配方秤量浆体材料;

5)检查材料、设备、附件的型号或规格、数量等是否符合要求;

6)按真空辅助压浆安装布置图进行各单元体的密封连接，确保密封罩、管路各接头的密封性;

7)检查供水、供电是否齐全、方便。

3.2 试抽真空

启动真空泵10 min试抽真空，检查水泥砂浆封锚头或密封罩是否完全密封，真空度应达到－0.08 MPa左右。将压浆阀关闭，抽真空阀打开，启动真空泵抽真空，从导管中排除空气，观察真空压力表的读数，应能达到负压力0.08 MPa左右。当孔道内的真空度保持稳定时(真空度越高越好)，停泵1 min，若压力降低小于－0.02 MPa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。

3.3 拌浆

1)拌浆前先加水至搅拌机拌浆筒空转数分钟，使拌浆筒内壁充分湿润;2)将称量好的水倒入搅拌机的拌浆筒之后边搅拌边倒入水泥，再搅拌3 min～5 min直至均匀;3)将外加剂倒入搅拌筒，再搅拌5 min～15 min，测试稠度后放入储浆筒;4)倒入储浆筒的浆体不管是否马上泵送，都要不停地搅拌。

3.4 压浆

1)启动真空泵，当真空度达到并维持在 －0.06 MPa～－0.08 MPa时，启动压浆泵;

2)压浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与储浆筒中的浓度一样时，关掉压浆泵，关闭高压橡胶管阀门，将高压橡胶管的压浆管接到孔道的压浆管上，打开这两个压浆管的阀门开始压浆;

3)观察出浆口的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度一样时，关闭阀门，将孔道加压到0.5 MPa左右，继续压浆2 min～3 min进行稳压，使管道内有一定的压力，完成排气泌水，使管道内浆体密实饱满，完成压浆，最后关掉压浆阀;

4)压浆时每个工作班应留取不小于3组的7.07cm×7.07cm×7.07cm立方体试件，标准养护28 d，并检查其抗压强度作为压浆质量评定的依据之一。

3.5 清洗

真空泵上可装一部“正倒”开关，“正”为抽真空开关，“倒”做压浆完毕清洗管道所用;同时应对压浆泵、搅拌机、阀门、过滤装置、各种管道以及粘有灰浆的工具进行清洗。

4 真空辅助压浆注意事项

1)在保证张拉端封锚严密的情况下，也可不使用密封罩;保护罩若作为工具罩使用，浆体初凝后方可拆除。

2)压浆前若发现管道内残留有水分或脏物，须考虑使用空压机先行将残留在管道内的水分或脏物排除，保证孔道畅通和压浆工作的顺利进行。

3)整个连通管路的气密性必须认真检查，保证真空度的获得，合格后方能进行下道工序。

4)浆体搅拌时，水、水泥和外加剂的用量必须严格控制;对未及时使用而流动性降低的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加流动性。

5)搅拌好的浆体每次应全部卸尽，在浆体全部卸尽之前，不得投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法进行拌和。向搅拌机内送入任何一种外加剂，均须在浆体搅拌一定时间后送入。

6)安装在压浆端及出浆端的阀门和接头，应在灌浆后1 h内拆除并清洗干净。

7)考虑浆体的稳定及对压浆的影响，可将压浆时间安排在温度较低时进行;压浆过程中或压浆后48 h内温度不得低于5℃，否则应采取保护措施，日间温度高于35℃时，应选择在夜间压浆。

8)梁体或桥面存在纵坡时，要从管道低处向高处压浆。

9)采用金属波纹管成孔和普通压力压浆存在安全隐患，普通压力压浆存在压浆不饱满、不密实的问题。而采用塑料波纹管成孔和真空辅助压浆则压浆密实、饱满。

5 结语

真空压浆是一套完整的施工工艺，它不仅仅是对真空泵的使用或水泥浆配合比的改进。从孔道的铺设，锚具的安装和封锚，观察孔的位置，孔道密封，直到预抽真空，压浆节奏的控制及压浆完成后的保压，后续的质量检查等环节，都必须严格按照标准操作。

后张预应力孔道压浆中采用真空辅助灌浆法施工，更加保证了预应力混凝土结构施工的质量。随着科学技术的发展，真空辅助压浆法将具有更广阔的应用空间。

［1］ 张世平.桥梁预应力孔道真空辅助压浆施工技术［J］.建筑科学，2007(11):75-76.

［2］ JTJ 041-2000，公路桥涵施工技术规范［S］.

［3］ 李文东.后张法预应力管道真空灌浆技术控制要点［J］.山西建筑，2010，36(4):171-172.