摘要:本文結合張石高速公路二期明鋪大橋工程中預應力橋梁的預制灌漿的實例，介紹真空吸漿技術的原理、工藝、技術要求、和施工程序。
關鍵詞： 預應力混凝土梁、孔道灌漿、真空吸漿技術、 施工
THE NEW TECHNOLOGY FOR PRE-STRESSED GROUT POURING:THE VACUUM GROUT SUCTION TECHNOLOGY
Jiaqing-Zhu Zhangtian-liang
Shandong Expressway Group Engineering Consultants Co,Ltd
Qing Dao Bay Bridge Engineering Consultants Office
Abstract:Based on the Mingpu bridge built in the The second period Zhang—Shi Highway Road, the paper introduces the vacuum grout suction technology.
Keywords:Stressed-concrete beam grout-pouring the vacuum grout suction technology construction
一、引言：
張石高速二期高速公路L13標合同段位于張家口南蔚縣山區海拔1500米處，全長2.18公里。其中隧道4條、路基3段、橋梁6座。明鋪大橋是該合同段中一個重要的單位工程，全長1540m，包括明鋪1號大橋、明鋪2號大橋、明鋪3號大橋各兩座，共計344片預制梁。橋梁預制工藝為后張法工藝。
依據《公路橋涵施工技術規范》（JTJ041-2000），在后張預應力混凝土橋梁施工中，預應力鋼絞線張拉到規定的張拉力后，必須對孔道進行灌漿。對孔道灌漿的主要目的是防止預應力鋼絞線銹蝕，并通過凝固后的水泥凈漿將預應力更為均勻地傳遞到混凝土結構中。在國內普遍使用的方法是:在結構混凝土內部預埋金屬波紋管，在一定的壓力下，用壓漿機將水泥漿壓入預應力孔道。這種傳統的施工工藝容易使壓入預應力孔道的水泥漿產生泌水、離析，凝固后干縮，出現空隙，使漿體不夠飽滿、不夠密實。另外，空隙中滯留的水分也會使預應力鋼絞線發生氧化銹蝕，直接影響到混凝土橋梁的安全性和耐久性。
本標段預制的橋梁灌漿工藝采用的是不同于傳統壓漿工藝的真空吸漿工藝。
二、真空吸漿工藝的優點：
真空吸漿工藝是一新型的管道注漿工藝，它的基本原理是：在灌漿之前，在密封孔道一端用真空泵對預應力孔道進行抽空，使之處于負壓狀態；在另一端用灌漿機以大于0.7MPa的壓力將水泥漿注入孔道。由于孔道內只存有少量的空氣，很難形成氣泡；同時由于孔道與灌漿機之間的正負壓力差，大大提高了孔道灌漿的密實度和飽滿度。
與傳統的工藝壓漿技術相比，該技術具有很多的優點：首先，消除了傳統工藝所引起的氣泡、空隙，增強了漿體的密實度和飽滿度。其次，漿體中的泡沫和漿體在真空負壓環境下率先流入負壓容器，孔道中的漿體稠度能夠保持一致，使漿體的密實度和強度得到保證，特別是對于高低彎曲的空間孔道更能體現該施工技術的優越性。最后，真空吸漿技術施工連續、迅速，縮短了灌漿時間，同時也保證了孔道的密封。
三、真空吸漿的技術要求
1、真空吸漿技術要求預應力孔道及其兩端必須形成全密封體系。這是該技術成功與否的關鍵。目前，采用該技術時，大多數都選用高密度聚乙烯塑料波紋管作為成孔材料。聚乙烯塑料波紋管與傳統的金屬波紋管相比，磨擦阻力系數小、耐腐蝕、密封性好。同時，還具有良好的絕緣性，可以有效地隔斷雜散電流對預應力鋼絞線的電化學腐蝕。真空吸漿技術和塑料波紋管配套使用，為后張預應力體系提供一種更為可靠的保護措施，更好地提高預應力結構的安全性和耐久性。
2、施工設備除了傳統的壓漿設備外，真空吸漿工藝還需要抽空氣的真空泵，壓力表和控制盤、壓力瓶、干凈的加筋輸漿管、氣密閥以及吸氣密封錨帽。抽真空機是真空吸漿工藝的關鍵工具，在本工地現場使用的是一臺SK-15型水環式真空泵，通過連續不斷地抽去空氣，在預應力管道內形成-0.1MPa左右的真空度，在工作過程中，工作水循環，抽取空氣，水分被排進水氣分離器，氣體向上排走，水則流進泵內，循環使用。被抽吸的管道內雜質則留存在過濾器內通過排污閥用水沖洗去。灌漿用的水泥凈漿需要具有一定的流動性。水灰比越大，流動性越大。水泥漿通過孔道越容易。同時，水灰比越大，漿體硬化后的收縮也越大，產生的空隙也越大，漿體強度也越低。這是傳統壓漿工藝的不足。真空吸漿工藝過程中，由于灌漿機與孔道間的壓力差，水泥漿在孔道內的阻力變小，使得低水灰比、流動性小的水泥漿體也能快速地通過波紋管道并充滿所有的空隙,最大可能的減少泌水、收縮，提高了孔道灌漿的密實性和飽滿度，同時由于水灰比小使凝固后的漿體強度大大提高。
3、水泥灌漿配合比的設計：灌漿材料是影響灌漿質量的重要因素，優選最佳灌漿材料，要求對鋼絞線要具有良好的抗腐蝕性能、足夠的流動度和良好的抗泌水性。在《公路橋涵施工技術規范》JTJ041-2000“后張孔道壓漿”中明確規定水泥漿的技術條件應符合下列規定：水灰比宜為0.4～0.45，摻入減水劑水灰比可減小到0.35；水泥漿的最大泌水率不超過3%。3h泌水率宜控制在2%，泌水應在 24h內重新被全部收回。水泥漿中摻入適量的膨脹劑膨脹率小于10%.水泥漿稠度14～18S.
張石二期高速公路明鋪大橋橋梁預制管道灌漿所用的水泥漿原材料：山西大同P.O42.5R水泥添加北京科寧ADD-10膨脹劑、ADD-NS高效減水劑與水混合后，水泥漿的性能以及硬化后的強度都達到了設計的要求。該水泥凈漿配合比符合《橋涵施工技術規范》，能夠滿足設計施工要求。
各材料的性質指標見下表
P.O42.5R水泥、高效減水劑、水、膨脹劑性能指標
2006年5月7日，預制梁廠對明鋪一號大橋的第一片19.8m預制梁進行了預應力管道注漿，從注漿現場試塊強度情況來看，試塊7d強度36.8MPa；28d強度42.9MPa。該配合比是滿足要求的，吸漿工藝是成功的。
四、吸漿工藝的注意要點：
真空吸漿工藝成功與否，關鍵在于能否進行管道的密封、在于波紋管接頭的密封以及工作錨墊板的密封、在于工具的封錨和水泥漿體的封錨。
合適的水泥漿配合比是有效發揮真空吸漿工藝優勢的重要保證。試驗室要認真選擇、比較不同水泥和外加劑的適應性，進行水泥漿配合比的優化設計，選擇最佳水泥漿配合比。灌漿設備要保持良好的工作性能，操作規范合理，設備清理及時。
五、結束語：
通過對灌漿后的預應力孔道的幾個樣點的檢查，表明孔道內的漿體飽滿密實鋼絞線間充滿水泥漿體，灌漿效果明顯。事實證明真空吸漿技術能夠保證預應力孔道灌漿均勻、可提高預應力混凝土結構的安全性和耐久性，可以在施工中推廣應用。
|
廠家 |
細度
% |
安定性 |
凝結時間 |
標準稠度% |
強度MPa | ||||
|
抗折強度 |
抗壓強度 | ||||||||
|
初凝 |
終凝 |
3d |
28d |
3d |
28d | ||||
|
大同水泥廠 |
4.4 |
合格 |
3h22min |
4h28min |
28.4 |
6.1 |
8.3 |
26.5 |
46.3 |
|
北京科寧外加劑廠 |
細度（%） |
含水率（%） |
PH |
對鋼筋有
無銹蝕性 |
推薦摻量（%） |
種類 |
|
6.8 |
0.5 |
7.6 |
無 |
0.8～1.5 |
萘系粉劑 |
|
水 |
PH值 |
不溶物，mg/L |
可溶物，mg/L |
Cl-，mg/L |
SO42-，mg/L |
當量Na2O, mg/L |
|
蔚縣 |
7.01 |
116 |
104 |
140.92 |
324.34 |
11.42 |
|
廠家 |
名稱 |
細度（0.08mm）% |
限制膨脹率%（空氣中21 d） |
抗折強度MPa |
抗壓強度MPa |
凝結時間 | |||
|
7 d |
28d |
7 d |
28d |
初凝min |
終凝h | ||||
|
北京科寧外加劑廠 |
膨脹劑ADD-10 |
8 |
-0.006 |
4.7 |
6.9 |
26.7 |
48.3 |
148 |
5.2 |
孔道注漿配合比及試配、強度情況
|
大同水泥 |
科寧膨脹劑 |
科寧高效減水劑 |
水 | |||
|
P.O42.5R |
ADD-10 |
ADD－NS |
飲用水 | |||
|
1.0 |
0.06 |
0.01 |
0.35 | |||
|
試配情況 |
大同水泥 |
科寧膨脹劑 |
科寧高效減水劑 |
水 | ||
|
6.00kg |
360g |
60g |
2.1kg | |||
|
容重 |
實際w/c |
稠度 |
膨脹率 |
泌水率 |
備注 | |
|
1990kg/m3 |
0.342 |
15.5s |
8.6% |
1.2% |
實際用水2050g，24小時，所作試件已經凝固。 | |
|
強度MPa |
試件尺寸mm |
7 d |
28d | |||
|
70.7×70.7×70.7 |
42.3 |
39.7 |
45.9 |
44.8 | ||
|
38.7 |
43.7 | |||||
|
41.2 |
46.1 | |||||
|
36.7 |
44.5 | |||||
|
39.8 |
43.8 | |||||
|
39.5 |
44.8 | |||||
2006年5月7日，預制梁廠對明鋪一號大橋的第一片19.8m預制梁進行了預應力管道注漿，從注漿現場試塊強度情況來看，試塊7d強度36.8MPa；28d強度42.9MPa。該配合比是滿足要求的，吸漿工藝是成功的。
四、吸漿工藝的注意要點：
真空吸漿工藝成功與否，關鍵在于能否進行管道的密封、在于波紋管接頭的密封以及工作錨墊板的密封、在于工具的封錨和水泥漿體的封錨。
合適的水泥漿配合比是有效發揮真空吸漿工藝優勢的重要保證。試驗室要認真選擇、比較不同水泥和外加劑的適應性，進行水泥漿配合比的優化設計，選擇最佳水泥漿配合比。灌漿設備要保持良好的工作性能，操作規范合理，設備清理及時。
五、結束語：
通過對灌漿后的預應力孔道的幾個樣點的檢查，表明孔道內的漿體飽滿密實鋼絞線間充滿水泥漿體，灌漿效果明顯。事實證明真空吸漿技術能夠保證預應力孔道灌漿均勻、可提高預應力混凝土結構的安全性和耐久性，可以在施工中推廣應用。
參考文獻：
1、《橋涵施工技術規范》JTJ041-2000
2、《張石高速公路二期施工技術指南》
