真空灌漿法

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1、前言
    由于山東東營黃河大橋及連接線工程位于黃河三角洲，瀕臨渤海灣，地下水和空氣中含有較高的cl-、so42-和其他侵蝕介質(zhì)，對混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼絞線有較為嚴(yán)重的腐蝕作用。為了確保本工程的質(zhì)量，后張法預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)物中，采用真空灌漿法施工。
    2、真空灌漿與普通壓漿
    在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)物中，為了保證預(yù)應(yīng)力鋼絞線的使用壽命，對孔道必須填充密實(shí)。工程中認(rèn)為，灌漿對結(jié)構(gòu)物有下列作用。作為填料，將預(yù)應(yīng)力孔道填實(shí)；作為粘結(jié)料，將預(yù)應(yīng)力鋼絞線與混凝土粘結(jié)在一起，使鋼絞線、填料、塑料波紋管和混凝土結(jié)構(gòu)物結(jié)為整體；將預(yù)應(yīng)力鋼絞線上的力均勻地傳入到結(jié)構(gòu)物中；防止預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕，作為預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕的最后一道屏障。
    總之，漿體壓入到孔道內(nèi)，其在孔道內(nèi)的密實(shí)度對結(jié)構(gòu)物有著極其重要的作用。灌入漿體密實(shí)，則漿體和結(jié)構(gòu)物有機(jī)的結(jié)合在一起；如果灌入漿體不密實(shí)，則漿體和結(jié)構(gòu)物之間有一定的空隙，空隙內(nèi)存有的水分將使預(yù)應(yīng)力鋼絞線銹蝕。怎樣從施工方案及施工工藝上保證漿體對孔道充分密實(shí)，將對結(jié)構(gòu)物的使用和耐久性起著關(guān)鍵性的作用。
    3、傳統(tǒng)的壓漿術(shù)
    傳統(tǒng)的壓漿是壓力保持在0.5～1.0MPa的壓力下，將混合料漿體壓入預(yù)應(yīng)力孔道。由于壓漿施工中漿體較稀，施工中容易發(fā)生混合料離析、析水和干硬性收縮。由于析水、收縮的發(fā)生，致使孔道內(nèi)預(yù)應(yīng)力鋼絞線和結(jié)構(gòu)物粘結(jié)強(qiáng)度不夠，留有一定的質(zhì)量隱患。
    傳統(tǒng)壓漿技術(shù)的原材料要求為：水泥的強(qiáng)度不宜低于42.5，且不得有結(jié)塊，同時(shí)水泥宜采用硅酸鹽水泥和普通水泥；水宜采用清潔的引用水；外加劑宜采用低含水量、流動性好、最小滲出及膨脹性等特性的外加劑。同時(shí)它不得含有對預(yù)應(yīng)力鋼絞線或水泥有害的化學(xué)物質(zhì)。
    水泥混合料應(yīng)符合下列規(guī)定：水灰比宜為0.4～0.45，當(dāng)摻入減水劑后，水灰比可減小到0.35；水泥漿的泌水率最大不得超過3％，拌和后3h泌水率宜控制在2％以內(nèi)，泌水應(yīng)在24h內(nèi)重新全部被漿吸收；通過試驗(yàn)后，水泥漿中可摻入適量的膨脹劑，但其自由膨脹率應(yīng)小于10％；水泥漿稠度宜控制在14～18s之間。
    壓漿機(jī)械使用活塞式壓漿泵，不得使用壓縮空氣。同時(shí)壓漿時(shí)對孔道的排氣孔和排水孔應(yīng)按照規(guī)范使用，漿體應(yīng)達(dá)到孔道的另一端飽滿和出漿并應(yīng)達(dá)到排氣孔排出與規(guī)定稠度相同的水泥漿為止。為保證管道中充滿灰漿，關(guān)閉出漿口后，應(yīng)保持不小于0.5MPa的一個穩(wěn)壓期，該穩(wěn)壓期不應(yīng)小于2min。
    4、真空灌漿技術(shù)
    4.1 真空灌漿技術(shù)的特點(diǎn)
    真空灌漿和傳統(tǒng)壓漿相比，其從預(yù)應(yīng)力孔道形成起，就為形成真空保證預(yù)應(yīng)力孔道創(chuàng)造了條件。
    4.1.1 真空灌漿孔道  真空灌漿孔道一般采用高質(zhì)量的HDPE波紋管形成孔道，波紋管之間的接頭采用相同材質(zhì)的專用連接管，波紋管和錨墊板連接采用專用連接頭，確保管道密閉，摒棄鐵質(zhì)波紋管和膠帶的纏繞連接。
    塑料波紋管內(nèi)壁均勻光滑，無分解變色線及明顯雜質(zhì)；外壁波紋和顏色均勻一致，無氣泡、裂口；內(nèi)外壁緊密溶結(jié)，無脫開現(xiàn)象；塑料波紋管的環(huán)剛度應(yīng)大于6.3MPa，垂直方向加壓到外徑變形量40％時(shí)，立即缷載，試樣不破裂，不分層；在溫度0℃時(shí)，高度在1米的條件下，用1Kg重錘沖擊10次以上不開裂；在低溫-30℃時(shí)，高度1米的條件下，自由落下管體不開裂，不變形；耐水壓密封試驗(yàn)在20℃時(shí)，壓力50KPa的條件下，保持24小時(shí)隨機(jī)抽取試樣無滲漏，變曲度應(yīng)小于2％；縱向收縮率小于3％；管道最小彎曲半徑應(yīng)在0.9～1.5米；同時(shí)要求塑料管道摩擦系數(shù)小于0.14。
    4.1.2  真空灌漿漿體材料及技術(shù)指標(biāo)
    真空灌漿應(yīng)采用真空灌漿劑配制的特種漿體，其一般水泥采用水泥強(qiáng)度不低于42.5MPa的普通硅酸鹽水泥，水采用引用水；外加劑采用超塑劑和阻滯劑（兩種外加劑一般各為水泥用量的3％）。
    對于真空壓漿漿體要求一般為：泌水性應(yīng)小于水泥漿體的2%；水灰比控制在0.3~0.35；水泥漿體體積變化控制在小于2%的范圍內(nèi)；初凝時(shí)間應(yīng)大于6h；一般構(gòu)造物（主要構(gòu)造物）的7天強(qiáng)度應(yīng)大于30MPa（35 MPa），28天強(qiáng)度達(dá)到40 MPa（50 MPa）以上；同時(shí)在壓漿期間抽出的真空應(yīng)保持在-0.08~-0.1 MPa內(nèi)。
    4.2  真空灌漿的配套設(shè)備
    真空灌漿除了傳統(tǒng)的壓漿施工設(shè)備外，真空灌漿還應(yīng)具有專用設(shè)備。灌漿泵一般采用UBL3螺桿灌漿泵，其最大壓力應(yīng)達(dá)到2.5 MPa，其最大壓力應(yīng)達(dá)到2.5 MPa，同時(shí)配備達(dá)到3.0 MPa壓力表；SZ-2型真空泵（極限真空4000 Pa）；SL-20型空氣率清器及配件；PHL塑料焊接機(jī)及DN20mm控制閥；氣密錨帽等真空灌漿專用設(shè)備。
    4.3  真空灌漿施工工藝
    在真空灌漿施工中，灌漿施工機(jī)械連接簡圖如上。在施工中應(yīng)認(rèn)真執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ041-2000）的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)嚴(yán)格按照以下程序執(zhí)行操作。
    4.3.1  漿體嚴(yán)格按照配合比進(jìn)行稱量配料，同時(shí)攪拌機(jī)在拌制灌注漿體前，應(yīng)加水空轉(zhuǎn)攪拌數(shù)分鐘，將積水排凈，并使其內(nèi)壁充分濕潤，在全部漿體用完之前再投入原材料，更不能采取邊出料邊進(jìn)料的方法，攪拌好的水泥漿須一次用完。
    4.3.2  在預(yù)應(yīng)力鋼絞線施工完成后，切除外露的鋼絞線，用無收縮水泥砂漿封錨，并將錨板、夾片、外露鋼絞線全部包裹，覆蓋層大于15mm，封錨后36～48小時(shí)內(nèi)進(jìn)行真空灌漿。
    4.3.3  在壓漿前，孔道和兩端必須采用氣密錨帽密封，且孔道內(nèi)無石、砂及其他雜物，確保孔道暢通、清潔、干爽；同時(shí)清理錨墊板上的灌漿孔，保證灌漿孔與孔道暢通連接；確定抽出真空端與灌漿端，安裝引出管、球閥和接頭，并檢查其功能，確保施工安全、順利。
    4.3.4  灌漿  首先啟動真空泵抽真空，使孔道真空達(dá)到-0.08～-0.1MPa且保持穩(wěn)定，同時(shí)對拌制好存儲在儲存罐中漿體采用1.2mm的篩網(wǎng)過濾后加入到灌漿泵中，當(dāng)灌漿泵輸出的漿體稠度達(dá)到要求稠度時(shí)，灌漿泵上的輸送管接到錨墊板上的引出管上，開始灌漿。灌漿過程中保持真空泵連續(xù)工作，待抽真空端的空氣濾清器中有漿體經(jīng)過時(shí)，關(guān)閉空氣濾清器前端的閥門，稍后打開排氣閥，當(dāng)漿體從排氣閥順暢流出且稠度與灌入的漿體相同時(shí)，關(guān)閉抽真空端的所有閥門。灌漿泵繼續(xù)工作，并沿著管道的由高到低將排氣孔打開，待排氣孔流出的漿體稠度與灌入的漿體稠度相同時(shí)，由低到高關(guān)閉排氣孔，在≤0.7 MPa的壓力下，持壓1～2分鐘，然后關(guān)閉灌漿泵及灌漿端所有閥門，完成灌漿。拆除外接管及各種附件，清洗空氣濾清器及閥門等。
    4.3.5  灌漿順序  根據(jù)結(jié)構(gòu)物的特點(diǎn)，灌漿順序應(yīng)從孔道的下層孔道開始，對于曲線孔道和豎向孔道應(yīng)從最低點(diǎn)灌漿孔灌入，并且由最高點(diǎn)的排氣孔排出水和泌水。
    4.3.6  壓力和速度  在真空灌漿過程中，一般情況下壓力控制在0.5～0.7 MPa。當(dāng)孔道較長時(shí)，壓力可以達(dá)到1.0 MPa，同時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查孔道真空度的穩(wěn)定性；灌漿時(shí)速度一般控制在5～15m/min，對豎向孔道的灌漿宜采用低限，對較長或直徑較大的管道或在炎熱氣候條件下，壓漿應(yīng)采用較快的速度，但應(yīng)注意壓漿軟管和孔道內(nèi)的壓力情況，防止超壓將軟管壓裂事故的發(fā)生。
    4.3.7  在整個灌漿過程中（包括灌漿孔數(shù)和位置）應(yīng)做好記錄，以防漏灌。同時(shí)每一工作班應(yīng)留取不少于3組的70.7×70.7×70.7mm的立方試件，并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)，以便檢查真空灌漿質(zhì)量。
    4.3.8  施工注意事項(xiàng)  曲線管道的每個波峰的最高點(diǎn)靠同一端設(shè)置觀察閥，高出混凝土200mm；輸漿管應(yīng)采用高強(qiáng)度橡膠管（抗壓能力≥2.0 MPa），并注意連接牢固；灌漿工作宜在漿體流動性下降前進(jìn)行（約30～50min內(nèi)），孔道一次連續(xù)灌注；中途調(diào)換壓漿管道時(shí)，應(yīng)繼續(xù)啟動灌漿泵，真空泵應(yīng)連續(xù)工作，讓漿體循環(huán)流動；儲漿罐中的漿體體積必須大于所需灌漿的一道預(yù)應(yīng)力孔道的體積；對極端條件下（如炎熱或寒冷天氣）的孔道壓漿，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國家制定的有關(guān)規(guī)范的規(guī)定；灌漿后，必須將所有粘有漿體的設(shè)備清洗干凈。
    5、結(jié)束語
    在東營黃河公路大橋施工過程中，施工嚴(yán)格按照規(guī)范、設(shè)計(jì)要求和真空灌漿特點(diǎn)進(jìn)行，保證了該工程的現(xiàn)澆箱梁后張法孔道的灌漿質(zhì)量，并積累了真空灌漿技術(shù)的相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，為其他相類施工提供技術(shù)參考