橋梁連續(xù)箱梁預(yù)應(yīng)力管道的灌漿技術(shù)探討
在后張有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中,預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕問題及與結(jié)構(gòu)混凝土的共同工作問題是通過壓力灌漿充滿預(yù)應(yīng)力筋預(yù)埋孔道和預(yù)應(yīng)力筋之間的空隙予以解決的,當(dāng)后張預(yù)應(yīng)力筋處于非水平的傾斜狀態(tài)、多跨度彎曲狀態(tài)和垂直狀態(tài)時(shí),水泥漿的泌水蒸發(fā)后形成無水泥漿存在的空間,使該處的預(yù)應(yīng)力筋失去保護(hù)。而預(yù)應(yīng)力筋在高應(yīng)力(現(xiàn)代預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)中,預(yù)應(yīng)力筋的應(yīng)力通常在1000MPa以上)狀態(tài)下對(duì)腐蝕損壞相當(dāng)敏感(即應(yīng)力腐蝕),造成預(yù)應(yīng)力筋的腐蝕部位斷面缺損,影響預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的安全和耐久性。因此,灌漿質(zhì)量的好壞直接影響到預(yù)應(yīng)力筋的防腐蝕性能、預(yù)應(yīng)力構(gòu)筑物的安全性能和耐久性能。傳統(tǒng)的灌漿手段是壓力灌漿,漿體本身和施工工藝帶有一定的局限性,主要表現(xiàn)為:灌入的漿體中常會(huì)含有氣泡,當(dāng)混合料硬化后,存積氣泡處會(huì)變?yōu)榭紫?,成滲透雨水的聚積地,這些水可能含有有害成分,易造成構(gòu)件的腐蝕;另外,水泥漿容易離析、析水,干硬后收縮,析水會(huì)產(chǎn)生孔隙,致使強(qiáng)度不夠,粘結(jié)不好,為工程留下了隱患。目前,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中有平直束、彎束、U形束的布筋方法,為了防止預(yù)應(yīng)力筋被腐蝕,提高結(jié)構(gòu)的安全度和耐久性,確保工程質(zhì)量,目前國(guó)外尤其是歐洲已開始普遍采用真空灌漿工藝,并取得了良好的效果。真空灌漿工藝克服了傳統(tǒng)壓漿工藝的不足,提高了孔道壓漿的飽滿度和密實(shí)性。正是基于上述考慮,大橋主橋箱梁縱向預(yù)應(yīng)力管道灌漿決定采用真空灌漿工藝。
1真空灌漿工藝的原理和技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
1.1工藝原理
真空灌漿工藝的基本原理是:在壓漿前在孔道的一端用真空泵對(duì)孔道進(jìn)行抽真空使之產(chǎn)生-0.1MPa左右的真空度(真空度達(dá)到80%以上),然后用灌漿泵將優(yōu)化后的特種水泥漿從孔道的另一端灌入,直至布滿整條孔道,并加以之不小于0.7MPa的正壓力,以提高預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)度。
1.2技術(shù)優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)的壓漿工藝相比,真空灌漿工藝由于使孔道前形成負(fù)壓狀態(tài)這一特點(diǎn),使其具有以下特點(diǎn):
?。?)、利用真空泵進(jìn)行清除孔道中的空氣和水分,使孔道內(nèi)達(dá)致負(fù)壓狀態(tài),然后再用壓漿機(jī)以正壓力將水泥注入預(yù)應(yīng)力孔道,由此排除了孔道中的氣泡,提高了孔道內(nèi)壓漿的飽滿度,使孔道質(zhì)量和灌漿質(zhì)量都上一個(gè)新臺(tái)階。
(2)、灌漿過程中孔道具有良好的密封性,使?jié){體保持壓力和充滿整條孔道得到保證。
?。?)、漿體中的微漿及稀漿在真空負(fù)壓環(huán)境下率先留入負(fù)壓容器,是稠漿留出后孔道漿體中的稠度能保持一致,使?jié){體密實(shí)度和強(qiáng)度得到保證。
?。?)、工藝及漿體的優(yōu)化,消除了裂隙的產(chǎn)生,使灌漿的飽滿性和強(qiáng)度得到保證。
(5)、真空灌漿過程是一個(gè)連續(xù)且迅速的過程,灌入的水泥漿在負(fù)壓環(huán)境下流動(dòng),由于沒有受到來自孔道中的空氣的壓力,漿體能輕易地充滿孔道的所有空隙,縮短了灌漿的時(shí)間。
2技術(shù)要求
2.1壓漿工藝要求
?。?)、孔道及兩端必須全封閉。
?。?)、壓漿前,應(yīng)對(duì)孔道進(jìn)行清潔處理??椎狼逑春螅瑧?yīng)使用不含油的壓縮空氣將孔道內(nèi)的所有積水抽出。
(3)、攪拌水泥漿之前,加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘,將積水倒凈,使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤(rùn)。攪拌好的灰漿要做到基本卸盡。在全部灰漿卸出之前不得再投入未拌合的材料,更不能采取邊出料邊進(jìn)料的方法。
?。?)、水泥漿的拌和首先將水加入拌和機(jī),然后在加入水泥,充分拌和后,再加入減水劑和膨脹劑,膨脹不超過5%,任何一次配制以滿足一小時(shí)的使用即可。
?。?)、抽真空時(shí),真空度(負(fù)壓)控制在-0.06~0.1之間。
2.2水泥漿的技術(shù)要求
水泥漿的性能有流動(dòng)性、凝結(jié)時(shí)間、泌水率、體積收縮率、濃度及化學(xué)成分等方面的要求。真空灌漿工藝使孔道和灌漿機(jī)之間存在著負(fù)壓力差,水泥漿通過孔道的阻力較小,使低水灰比、低流動(dòng)性的水泥漿可以較快、順暢地通過孔道并充滿孔道的所有孔隙,最大可能地減少泥漿收縮變形和孔隙,提高孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)性。本工程對(duì)水泥漿的技術(shù)要求以下:
?、?水灰比:為滿足可灌性要求,一般選用水泥漿,水灰比應(yīng)在0.3~0.4之間。
?、?漿體流動(dòng)度14~18S。
?、?漿體泌水性a.小于水泥漿初始體積2%。b.四次連續(xù)測(cè)試的結(jié)果的差值<1%。c.拌和后24h水泥漿的泌水應(yīng)能有吸收。
?、?漿體初凝時(shí)間:6小時(shí)。
?、?漿體強(qiáng)度:7天齡期強(qiáng)度≥40MPa,28天齡期強(qiáng)度≥50MPa。
?、?漿體對(duì)鋼鉸線無腐蝕作用。
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2.3壓漿設(shè)備要求
?。?)、壓漿設(shè)備
?、倥帕繛?立方米/min的SZ-2水環(huán)式真空灌漿泵1臺(tái);
?、谡婵諌毫Ρ?個(gè),QSL-20型空氣過濾器1個(gè),15kg左右秤1臺(tái);
③灌漿泵1臺(tái),配套高壓橡膠管1根;
?、芑覞{攪拌機(jī)1臺(tái);
?。?)、水泥漿拌和機(jī)應(yīng)能制備具有膠稠狀的水泥漿。
?。?)、水泥漿泵及其吸收循環(huán)應(yīng)是完全密封的,以避免氣泡進(jìn)入水泥漿內(nèi),它應(yīng)能在壓漿完成的管道上保持壓力,且裝有一個(gè)噴嘴,該噴嘴關(guān)閉時(shí),導(dǎo)管中無壓力損失。
?。?)、壓力表在第一次使用前加以校準(zhǔn),所有設(shè)備在灌漿操作中至少每3個(gè)小時(shí)用清潔水切底清洗一次,每天使用結(jié)束時(shí)應(yīng)清洗干凈。
3施工工藝
(1)、張拉施工完成之后,采用切割機(jī)切除外露的鋼鉸線(注意鋼鉸線的外露量≤30mm)進(jìn)行封錨,并用清水沖洗孔道,高壓風(fēng)吹干凈。
封錨方式有兩種:
a. 采用保護(hù)罩封錨:保護(hù)罩作為工具罩使用,在灌漿3后小時(shí)內(nèi)拆除,將錨墊板表面清理,保證平整,在灌漿保護(hù)罩底面和橡膠密封圈表面均勻涂上玻璃膠,裝上橡膠密封圈,將保護(hù)罩和錨墊板上的安裝孔對(duì)上,用螺栓擰緊,注意將排氣口朝正上方。
b. 用無收縮水泥砂漿封錨:必須將錨板及夾片、外露鋼鉸線全部包裹,覆蓋層厚>15mm,封錨后24-48小時(shí)之內(nèi)灌漿。本工程采用第二種封錨方式,第二種更方便、快捷。
?。?)、清理錨墊板上的灌漿孔,確定抽真空端及灌漿端,安裝引出管球閥和接頭并與真空機(jī)相連,并檢查其功能。
?。?)、攪拌水泥漿
a.首先將稱量好的水(扣除用于溶化減水劑的那部分水)、水泥、膨脹水泥、粉煤灰倒入攪拌機(jī),攪拌2min。
b.將溶于水的減水劑倒入攪拌機(jī)中,攪拌3min出料。
C.水泥漿出料后應(yīng)盡量馬上進(jìn)行泵送,否則要不停地?cái)嚢琛?
d.必須嚴(yán)格控制用水量,否則多加的水全部泌出,易造成管道頂端有空隙。e.對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿,嚴(yán)禁采用增加水的辦法來增加灰漿的流動(dòng)性。
(4)、待儲(chǔ)漿罐的水泥漿的漿量達(dá)到不少于所要灌漿的一條孔道所需的灌漿量的1.3倍之后,關(guān)閉除與真空泵連接外的所有閥門,啟動(dòng)真空泵,通過壓力表使真空度達(dá)到-0.06~-0.1MPa并保持穩(wěn)定。
?。?)、啟動(dòng)真空泵,當(dāng)灌漿泵輸出的漿體達(dá)到要求稠性時(shí),將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,真空泵持續(xù)工作。
?。?)、觀察排氣管的出漿情況,當(dāng)漿體稠度和灌入之前稠度一樣時(shí),關(guān)掉排氣閥,仍繼續(xù)灌漿2~3min,使管道內(nèi)有一定的壓力,最后關(guān)掉灌漿閥。
?。?)、拆下抽真空管的兩個(gè)活接,卸下真空泵;拆下空氣濾清器和灌漿膠管,清洗灌漿泵、攪拌機(jī)、閥門、空氣濾清器以及粘有灰漿的工具。真空灌漿的各項(xiàng)裝置的布置如右圖(圖1)所示。
4施工注意事項(xiàng)
(1)管道一定要密封好,波紋管的接頭要密封,壓漿要在工具錨板的封錨水泥砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行,最好在密封后24h開始灌漿。
?。?)灌漿管應(yīng)選用牢固結(jié)實(shí)的高強(qiáng)橡膠管,抗壓能力≥1MPa,在灌漿時(shí)不能破裂,連接要牢固,不得脫管。
?。?)施工前要認(rèn)真根據(jù)不同品種、不同廠家生產(chǎn)的水泥,選擇與水泥相容性好的添加劑,針對(duì)水泥漿的流動(dòng)度、泌水率、凝結(jié)時(shí)間、收縮率(或膨脹率)、強(qiáng)度及化學(xué)成分等性能展開水泥漿的配比設(shè)計(jì),以選擇最佳的灌漿配合比。
(4)嚴(yán)格控制材料配合比,否則多加的水會(huì)全部泌出,易造成管道頂端有空隙。對(duì)未及時(shí)使用而降低了流動(dòng)性的水泥漿,嚴(yán)禁采用加水的辦法來增加其流動(dòng)性。
(5)灰漿進(jìn)入灌漿泵之前應(yīng)通過70目的篩子。
?。?)灌漿工作宜在灰漿流動(dòng)性沒有下降的30~45min時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,孔道一次灌注要連續(xù)。
(6)中途換管道時(shí)間內(nèi),繼續(xù)啟動(dòng)灌漿泵,讓漿體循環(huán)流動(dòng),避免出現(xiàn)輸漿管堵塞現(xiàn)象。
5結(jié)語
實(shí)踐證明,施工現(xiàn)場(chǎng)高水平的質(zhì)量管理和操作人員專業(yè)操作水平、高度的責(zé)任心,加上合理的漿體配合比,采用真空灌漿技術(shù)將能保證孔道灌漿的均勻性,能形成一個(gè)密實(shí)、不透水的保護(hù)層,并能消除孔隙,極大地提高了后張預(yù)應(yīng)力孔道壓漿的質(zhì)量,杜絕了預(yù)應(yīng)力筋氧化銹蝕的可能性,為后張預(yù)應(yīng)力體系提供了強(qiáng)有力的保護(hù)措施,更好地提高了預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性,具有十分遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。
編輯:姜立東
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