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真空辅助压浆施工工法
一、前言
在后张法预应力混凝土结构中，预应力筋在高应力下对腐蚀极为敏感，一旦遭受锈蚀，预应力将会失效，后果严重，因此预应力筋的有效防腐对结构耐久性至关重要。孔道中的灌浆是防止预应力筋腐蚀的最后一道防线。
国内目前基本都采用压浆法进行孔道灌浆，这种方法容易发生水泥浆离析、泌水，干硬后收缩，管道中产生空隙，预应力筋易于腐蚀，给结构的安全性和耐久性留下隐患。近年来，国内外兴起了真空辅助压浆的新技术，主要以塑料波纹管为成孔材料加以真空辅助压浆技术的灌浆工艺，提高浆体的饱满度和密实度，从而使预应力筋得到有效的保护，解决了普通压浆存在的质量隐患。真空辅助压浆施工技术已经通过了国内有关专家的技术签定，开发和推广真空辅助压浆技术对我国的预应力工程技术发展，提高工程质量，杜绝质量隐患，增加经济效益都具有极其重要的深远意义。
在施工过程中不断总结，提高，形成了本工法。
二、工法特点
1 在真空辅助下，孔道中原有的空气和水，以及混杂在水泥浆中的气泡和多余的自由水都被抽除，增强了浆体的密实度，更好的保护了钢绞线，消除了质量隐患。
2 浆体中的微沫浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器并排出，能使孔道中浆体的稠度能保持一致，使浆体密压度和强度得到保证。
3 真空辅助压浆的过程是一个连续且迅速的过程，缩短了灌浆时间。
4 孔道在接近真空状态下进行压浆，相对地提高了注浆压力从而提高了注浆质量和效率。
三、适用范围
本工法适用于斜拉桥、悬索桥、铁路和公路桥、房屋预应力结构等预应力砼工程。
四、施工工艺
㈠ 工艺原理（见图1）
将塑料波纹管的两端分别与真空泵和压浆泵连通，并关紧压浆泵阀门，使塑料波纹管与真空泵连接为全封闭式状态。在压浆之前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道的真空度达到负压0.08Mpa左右，然后在孔道的另一端再用压浆机以大于0.7Mpa的正压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道并产生一定的压力。由于孔道内只有极少的空气，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，大大提高了孔道内浆体的饱满度和密实度。而且在水泥浆中，减小了水灰比，添加了高效外加剂，提高了水泥浆的流动度，减小了水泥浆的收缩。

㈡ 工艺流程（见图2）
1 施工准备及管道连接
① 张拉施工完后，切除外露钢绞线（注意钢绞线外露量≤30mm），进行封锚；
② 在压浆前先清理锚垫板表面，保证平整，在保护罩底面与橡胶密封圈表面均匀涂一层玻璃胶，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；
③ 清理锚垫板上的灌浆孔以及波纹管道，保证灌浆通道畅通；
④ 检查材料、设备，确认是否满足要求，确保压浆顺利进行；
⑤ 按照设备原理图（如图1）进行各单元体的密封连接。
2 试抽真空
关闭1、3、4号阀门，打开2、5号阀门，启动真空泵5~10min，观察真空负压力表的读数，应能达到0.08Mpa以上。当孔道内的真空度保持稳定时，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。否则表示波纹管未能完全密封或设备性能是否完好，需在继续压浆前进行检查及更正工作。
3 配制水泥浆
① 将称量好的水倒入搅拌机（预留少量），之后边搅拌边倒入水泥，再加入剩余水冲洗周边水泥，再搅拌3~5min直至均匀；
② 将溶于水的外加剂倒入搅拌机，再搅拌3~8min，然后倒入盛浆桶，搅拌好的浆体必须马上泵送，否则必须不停地搅拌。
4 压浆
① 启动压浆泵，压浆机的压力必须能够达到0.7Mpa以上，如果正常，可以关闭压浆泵，等待压浆，否则必须检查压浆泵的性能情况。
② 在保持真空泵运作的同时，打开阀门1，启动压浆泵，开始压浆；
③ 从透明的喉管中观察水泥浆是否填满波纹管，继续压浆直至水泥浆到达安装在负压容器上方三相阀门。在压浆过程中，真空压力会下降到0.02~0.03Mpa；
④ 关闭阀门5，打开阀门3，将微沫稀浆浆导向废浆桶，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶中浆体基本一样时，关闭阀门2，同时关闭压浆泵。
⑤ 启动压浆泵使压浆泵压力达到0.4Mpa左右，并持续30秒，最后关掉压浆泵，关闭阀门1。
5清洗
接通水，打开3、4号阀门清洗，再拆下阀门处的透明高压管，关闭阀门3清洗，同时清洗压浆泵和连接管。
㈢ 水泥浆设计
水泥浆的设计是真空辅助压浆的关键之一，配制真空辅助压浆浆体的基本原则：改善水泥浆的性能，降低水灰比，减少孔隙、泌水，消除离析现象；办法是优选外加剂以尽量减少和补偿水泥浆在凝结过程中的收缩变形，防止裂缝的产生；具有较高的抗压强度和有效的粘结强度。
1真空辅助压浆的水泥浆要求
⑴ 水灰比：0.30~0.35；
⑵ 流动度：拌和好后的流动度＜30s，在管道出口处流动度＞15s；
⑶ 泌水性：水泥浆拌和后，3h的泌水率控制在2%；
⑷ 初凝时间：3~4h；
⑸ 稠度：在1.725L漏斗中，水泥浆稠度为20~30s。
2 真空辅助压浆与普通压浆的水泥浆主要指标比较
真空压浆的水泥浆设计是保证压浆质量的关键，它与普通压浆比较，主要不同之处见表1。
表1 真空压浆与普通压浆水泥浆主要指标比较表
项 目
水灰比
稠度（s）
泌水率（3h后）
普通压浆
0.40~0.45
14~18
3%
真空辅助压浆
0.30~0.35
20~30
2%
㈣ 关于塑料波纹管
1 摩擦阻力小
塑料波纹管比传统的金属波纹管摩阻系数小，它对结构最直接的影响是减小了预应力张拉时的摩阻损失，可以提高预应力结构的有效预应力值，使结构中的有效预应力的分布更趋均匀。表2是钢绞线在两种波纹管中的摩阻系数理论值。
表2 真空压浆与普通压浆水泥浆主要指标比较表
摩阻系数
金属波纹管
塑料波纹管
备注
μ
0.20~0.25
0.12~0.15

κ
0.0015
0.001

通过多次张拉验证，塑料波纹管的摩阻系数取值基本合理，张拉伸长量与理论计算值相差±3%以内。
2 密封性好：塑料波纹管不漏气、不漏水，有利于保护钢绞线。
3 强度高，刚度大：在施工现场不怕踩压，混凝土浇注时不易被振动棒凿破。
4 耐腐蚀：塑料波纹管是钢绞线防腐蚀的一道防线，本身也不会因长时间存放而生锈等腐蚀损坏。
五、机具设备（见表3）
表3 机具设备
序号
名称
规格
单位
数量
备注
1
灰浆搅拌机
JW180
台
1
含浆桶
2
真空泵
ZKB-4kw
台
1

3
压浆机
LGB3-3kw
台
1

4
压力表

个
2

5
三通接头

个
2

6
高压管

根
4
含透明高压管
7
气密阀

个
5

六、劳动组织（见表4）
表4 劳动组织
序号
工种
人数
序号
工种
人数
1
技术负责人
1
5
机械操作人员
2
2
现场负责人
1
6
电 工
1
3
安质检查员
1
7
普 工
6
4
试验员
2

合 计
14
七、质量控制
1. 浆体质量是控制真空辅助压浆的关键，真空辅助压浆的浆体质量必须符合以下规定：
⑴ 选定水泥浆配合比前，对原材料进行抽检试验，符合规范要求后方可使用。其中：水泥：采用新鲜的普通硅酸盐水泥，标号不低于C42.5。
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。
外加剂：要求具有减水、缓凝和微膨胀等作用。
⑵ 在浆体设计中，水灰比必须控制在0.30~0.35之间，配制浆体时，必须严格控制用水量，禁止采用增加水的办法来增加浆体的流动性；
⑶ 浆体的稠度控制在20~30s、3h的泌水率控制在2%；
⑷ 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办法。
2. 真空辅助压浆的其他质量控制措施
⑴ 在穿钢绞线之前，必须先清理塑料波纹管道，如有水份或脏物，则必须先行用空压机清洗，保证真空辅助压浆的顺利进行和压浆的质量。
⑵ 在钢绞线张拉之后，必须立即进入压浆工序，以尽量减少钢绞线的预应力损失。
⑶ 压浆前必须对气密性认真检查，合格后方可进入下一道工序施工。孔道压浆的密实性是孔道压浆成功与否的首要指标。管内真空度必须达到0.08Mpa以上。
⑷ 压浆之后，必须待浆体强度达到70%以上，方可移梁。
⑸ 塑料波纹管：此项指标与波纹管直径以及管道在砼中的埋深有关系，一般要求要求环向刚度≥6.8kpa。当埋深大于2.5m，管径大于100mm时，环向刚度必须另行要求。
八、安全措施
严格按照国家颁发的《建筑安装工程安全技术规程》，以及国家建委颁发的有关施工安全制度和注意事项。
九、效益分析
㈠ 经济效益
1 节约了材料费用。虽然塑料波纹管的单价比金属波纹管的单价高3~4元/m，但是，由于塑料波纹管的摩阻系数小，减少了摩阻损失，提高了钢绞线的有效预应力值，能够节约5~8%（各种梁的情况不同，这只是一个概数）左右的钢绞线。以52片50mT梁为列来分析成本（见表5）。
表5 真空辅助压浆与普通压浆成本比较表
序号
比较 项目
普通压浆
真空辅助压浆
差值
数量
价值
数量
价值
1
波纹管
1.26万米
8.8万元
1.26万米
12.6万元
-3.8万元
2
钢绞线
150.5T
120.4万元
143.0T
114.4万元
+6.0万元

合 计

129.2万元

127万元
+2.2万元
2 缩短压浆时间，节省劳动力，普通压浆所需要的时间大概是真空辅助压浆时间的2倍。
3 真空辅助压浆提高了结构的安全耐久性，增加了工程使用寿命，减少了未来若干年当中桥梁的维修加固费用，这些间接、远期的经济效益将是巨大的。
㈡ 社会效益
推进了预应力工程技术发展，提高了工程质量，杜绝了质量隐患，开发和推广真空辅助压浆工艺具有极其重要的深远意义。
十、工程实例
湖南怀新高速公路第18合同段长乐坪舞水河特大桥，采用真空辅助压浆施工工艺，每片50mT梁真空辅助压浆时间只有30min，且都能够一次灌浆到位，压浆质量彻底得到保证。经检测，所有预制梁的质量良好，达到了理想的效果。

执笔人：张 剑、孙太石
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