真空辅助压浆工艺

真空辅助压浆工艺探讨【摘要】预应力管道压浆是预应力混凝土结构施工的关键工序，本文从真空辅助压浆浆体设计、管道的密封、设备选用及质量控制几方面，对真空压浆技术进行了深入探讨，对现场施工具有指导意义。

【关键词】真空压浆工艺一、真空压浆工艺概述真空辅助压浆是近年发展起来的一项技术，它克服了传统预应力混凝土结构孔道压浆工艺的不足，从根本上解决了普通压浆工艺固有的各种缺陷，既提高了孔道压浆的饱满度与密实性，确保预应力筋的防腐效果，也大大提高了结构的耐久性，延长了桥梁的使用寿命。

二、真空压浆的浆体配合比设计（一）浆体配合比确定原则浆体设计是压浆工艺的关键环节之一，合适的水泥浆应具有以下特性：1.流动性能好。

2.均质性好，孔隙率低、渗透性小。

3.具有轻微的膨胀性。

4.抗压强度满足要求。

5.与孔道各单元牢固粘接。

6.泌水性小。

为防止水泥浆在灌注过程中产生析水以及硬化开裂，并保证水泥浆在管道中的流动性，需掺加少量的外加剂。

（二）对材料的要求1）水泥：采用普通硅酸盐水泥，水泥强度等级不低于42.5mpa。

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：不得含有对预应力筋或水泥有害的化学物质。

尤其不得含有氯化物和硝酸钙等腐蚀性介质。

另外，添加剂中所含的膨胀成分严禁含有铝粉。

（三）技术指标1.水灰比控制在0.3～0.38 。

2.流动度30～50s。

3.浆体泌水性小于水泥浆初始体积的2%，四次连续测定的结果平均值＜1%；拌合24小时内泌水被浆体吸收。

4.浆体初凝时间大于＞6小时，终凝时间＜24小时。

5.浆体膨胀率＜2%。

6）充盈度：无肉眼可见水囊，无直径大于3mm的气囊。

7）浆液温度：5℃≤t≤35℃。

8）浆体强度指标满足要求（青临高速为50mpa）。

9）浆体对钢绞线无腐蚀作用。

三、管道系统密封方法选择和措施真空压浆工艺的优点要得以实现，达到规定的真空度并在压浆期间保持稳定是关键，这就要求管道系统具有良好的密封性。

各单元体的密封包括成孔管材密封、管道接头密封、锚垫板与工作锚间密封、预应力筋穿孔处密封、管路各接头处密封。

成孔材料主要采用高强塑料波纹管，它具有密封性好、耐腐蚀、弯曲度和环刚度大、易于连接等优点，施工中不易被振捣棒戳破导致漏浆。

目前主要有螺旋形和竹节形两种，应尽量采用螺旋结构，可自旋入连接，操作方便，易于密封。

管节间和管道与锚垫板的密封采用胶带缠绕即可。

但管道自身强度不足于抵抗灌浆时产生的高压，还需要管道外混凝土的握裹作用提供支撑，若包裹管道或锚后混凝土不密实，极易撑破管道，造成漏浆或串浆。

所以要加强管道附近的混凝土振捣，以保证密封性能。

管路接头只要做好设备选型，采用优质连接部件，加强工前检查，较易达到密封效果。

而锚头部位的密封有一定难度，因为没有统一规定，采用的方法和工具混乱，存在较大质量隐患。

（一）砂浆封锚砂浆封锚是采用高强砂浆将工作锚、夹片、外露力筋全部包裹，等待40小时以上，砂浆达到一定强度后进行压浆。

这种封锚方式存在如下弊端：1.水泥砂浆易裂缝，不密实、强度低。

2.砂浆强度增长需要一定时间，所以张拉与压浆间隔时间较长，钢绞线张拉后易生锈。

3.对于曲线预应力管道，锚头均设在管道最高处，压浆完成后对该处浆体的密实程度无法检查。

4.采用此法封锚，若真空度达不到要求，需敲掉重新封锚，延误施工，相邻孔道无法连续施工。

5.一旦因砂浆密实性差造成漏气，在0.7mpa稳压期时必然漏浆。

严重者封锚砂浆破碎，压力损失造成孔道浆体流失。

这时真空压浆就蜕变成普通压浆。

6.如果造成孔道内浆体不密实甚至脱空，难以补救。

（二）密封罩封锚密封罩是通过铸造或车削形成的杯状金属护罩，其杯底预留排气孔，并与留有丝扣的金属管焊接，金属管外端设置球型阀门，可以在压浆期间密闭。

杯口外沿车出环形凹槽，以备安装o型密封圈。

杯口直径与工作锚直径或锚垫板匹配，便于对应安装挤紧。

杯口四角预留螺栓孔，与锚垫板四角的丝孔对齐，用螺栓固定，如下图。

目前，已有几个国内知名的锚具厂家生产配套的锚垫板和密封罩，尺寸精度高，密封效果好。

但大部分厂家不供应定型密封罩，需自行加工。

使用密封罩能完全克服砂浆封锚的缺点，具有以下优点。

1）施工简单，将密封罩安装在锚垫板上，螺栓拧紧即可压浆。

底面与锚垫板间加橡胶密封圈，密封性好。

2）密封罩可重复使用，水泥浆终凝后即可拆除。

3）密封罩自带排气孔，管道顶部残留的水分、空气、混夹在水泥浆的气泡和多余的自由水可全部排除，减少空隙。

4）密封罩拆除后，通过锚头浆体的密实和饱满状况，可直观判断出管道内浆体密实程度。

这也可能是评定压浆质量的唯一手段。

5）使用密封罩封锚，施工过程连续、迅速，有效地缩短了压浆时间，提高了生产工效。

下图为锚头混凝土实物图。

下图为采用密封罩后，压浆工艺试验管道切片图。

可以看出浆体充满了整个管道，且钢绞线缝隙也被浆体填满。

四、设备选用1、抽真空设备首选水环式真空泵，其工作原理是利用偏心叶轮带动工作液，通过截止阀和调节阀直接进入泵的工作室，同时泵工作时的工作液随气体一起排出，这种连接可获得高的极限真空，很容易达到－0.07mpa以上的真空度。

2、压浆机首选螺杆式压浆泵，它具有出浆速度快、流量和压力调节简单方便的特点，适用于各种长度、各种直径的预应力孔道压浆。

灌浆过程中，水泥浆在密封腔内被螺杆匀速推进，故输送量均匀，压力平稳，无空气渗入，且停止输送后可保压。

3、拌和设备推荐拌压一体机，它集成了拌和、储浆、压浆等各项功能，结构紧凑、操作简单，减少了大量外露接头和连接部件，具有较高的可靠性。

五、真空压浆的质量控制真空压浆工艺的核心是保证孔道内的浆体饱满密实，所有的质量控制措施都应该围绕这个中心考虑。

（一）孔道压浆不密实的表现症状1.压浆初凝后，从进浆孔或排气孔用探测棒可探测到是否饱满，有无空洞。

2.计算浆体压进孔道总量小于孔道总空隙量。

3.曲线孔道，特别是竖向多波曲线孔道波峰顶排气孔未冒浆。

4.压浆增压时，不能保证恒定的压力。

5.梁体因蜂窝、凹洞、裂缝等内部隐蔽缺陷而漏浆。

6.封锚不严而漏浆。

7.上下或左右孔道串孔等。

通过上述现象均可判断孔道浆体不密实，内部缺陷的部位往往隐蔽且隐患程度不易判定。

如果这些缺陷未及时发现并妥善处理，将直接影响结构物的使用寿命。

（二）造成孔道压浆不密实的原因分析通过调查总结，对易发问题进行了排列，如下表：箱梁压浆质量问题调查表影响箱梁压浆施工质量的主要因素是端头处饱和度、拆阀时间、浆体质量、机械设备，其累计频率达92％，是解决问题的主要对象。

其中端头不饱满是关键，因为它是密封管道系统的一部分，且处在最不利位置，所以它既是判断孔道内浆体状况的最直观的依据，也是其它问题的间接反映。

（三）质量控制措施经过判定和筛选，以下问题需要重点解决：1.把握拆阀时间为防止水泥凝固后导致阀门报废，操作人员倾向于尽早拆阀，致使端头浆体流失，其本质上也导致孔道内浆体外泄。

解决的方法是每次使用前，将阀门拆开，涂上油脂材料隔离灰浆，即可保证循环利用。

压浆后6小时内所有的阀门不得打开。

2.控制放气放浆量由于排气、放浆控制不到位，致使管道端部和孔道高点存留空气、水气和稀浆。

应严格遵守排气--放浆—排气—放浆的步骤。

首先在抽真空端，依次开放真空阀门和排气阀门进行排气、放浆操作，有均匀浓浆出现才能停止，保证浆柱前部的气体和稀浆全部排净。

在压浆端重复同样步骤。

3.控制保压时间放浆完成后，关闭除进浆口外的所有阀门，在压力大于0.7mpa 的条件下保压2min。

这是必不可少的步骤，不能省略。

这既是对放气、放浆过程中可能的压力损失的一种补偿。

亦可防止在自身重力和内外压力差的作用下，浆体可能流出而不饱满。

4.防止阀门和连接部位进气在重复施工过程中经常出现连接部位漏浆现象，降低了压浆质量。

主要原因是橡胶圈老化变形、凹槽内有杂物使其不能紧贴；有时由于锚垫板密封罩的螺丝孔被水泥浆堵塞，螺杆安装不全，使密封罩偏心受压，被挤开而漏浆。

应加强清理检查，易损件及时更换。

密封罩安装时，应对角交替拧紧其固定螺栓，使其密贴于锚垫板。

排气孔应位于上端。

5.防止孔道堵塞在施工中要求波纹管内加穿内衬管，待混凝土初凝后拔出，张拉前穿钢绞线。

内衬管可采用普通硬质塑料，管径稍小于波纹管。

6.保证真空度应纠正抽真空和压浆连续操作的做法，当孔道内的真空度保持稳定时，停泵1min，若压力降低小于-0.01mpa即可认为孔道达到并维持真空。

否则表明孔道未能完全密封，需检查调整各密封单元，问题消除后重新开机。

7.控制浆体质量。

(1)避免浆体中含有杂物应建造封闭仓库存放原材料，防止水泥和外加剂受潮结块；拌浆桶和集浆桶要及时清洗，避免灰浆结块。

为去除浆体中含有的杂物，拌和好的灰浆必须通过1.2mm筛网过滤进入集浆桶内。

(2）防止浆体发生变性为防止浆体出现沉淀分层，或其它特性发生改变，水泥浆自拌和至压入管道的延续时间，视气温情况而定，一般控制在30～45分钟，浆体在使用前和压注过程中须连续搅拌。

(3)保证计量准确拌浆过程中，由于水泥等材料计量不准确，可能造成浆体的稠度忽高忽低，无法满足要求。

应根据每桶浆体的材料用量提前称量装袋，拌浆时直接倒入拌浆桶，水箱中做好每次用水量的标记。

此项措施即保证了计量准确，又方便工人操作。

(4）充足的搅拌时间搅拌时，原材料添加顺序应为水→外加剂→水泥，水泥应缓慢添加，不得整袋一次倒入。

水泥加入后搅拌时间不少于5min。

总搅拌时间不少于6min。

(5）适宜的水泥温度压浆时，灰浆温度应为5-35℃，温度过低易发生离析，过高易发生早凝。

所用的水泥应提前几天分装成袋，阴凉处存放降温。

夏季环境温度较高时，各种原材料无法满足上述温度限制时，可采用冰块降温。

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