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真空灌浆的分析论文

  摘要:在后张法预应力施工中,预应力钢绞线在高应力下对腐蚀极为敏感,一旦锈蚀,后果较为严重。由于在空气中、水中含有较高的cl-、so42-和其他侵蚀介质,为了防止预应力钢绞线腐蚀,应在灌浆这道最后防线中认真操作,对现有孔道的压浆有普通压浆和真空灌浆两种,根据施工经验,应首选真空灌浆法施工。

  关键词:预应力孔道压浆真空灌浆法HDPE波纹管

  1.前言

  由于山东东营黄河大桥及连接线工程位于黄河三角洲,濒临渤海湾,地下水和空气中含有较高的cl-、so42-和其他侵蚀介质,对混凝土和预应力钢绞线有较为严重的腐蚀作用。为了确保本工程的质量,后张法预应力结构物中,采用真空灌浆法施工。

  2.真空灌浆与普通压浆

  在后张法预应力混凝土结构物中,为了保证预应力钢绞线的使用寿命,对孔道必须填充密实。工程中认为,灌浆对结构物有下列作用。作为填料,将预应力孔道填实;作为粘结料,将预应力钢绞线与混凝土粘结在一起,使钢绞线、填料、塑料波纹管和混凝土结构物结为整体;将预应力钢绞线上的力均匀地传入到结构物中;防止预应力钢绞线锈蚀,作为预应力钢绞线锈蚀的最后一道屏障。

  总之,浆体压入到孔道内,其在孔道内的密实度对结构物有着极其重要的作用。灌入浆体密实,则浆体和结构物有机的结合在一起;如果灌入浆体不密实,则浆体和结构物之间有一定的空隙,空隙内存有的水分将使预应力钢绞线锈蚀。怎样从施工方案及施工工艺上保证浆体对孔道充分密实,将对结构物的使用和耐久性起着关键性的作用。

  3.传统的压浆术

  传统的压浆是压力保持在0.5~1.0MPa的压力下,将混合料浆体压入预应力孔道。由于压浆施工中浆体较稀,施工中容易发生混合料离析、析水和干硬性收缩。由于析水、收缩的发生,致使孔道内预应力钢绞线和结构物粘结强度不够,留有一定的质量隐患。

  传统压浆技术的原材料要求为:水泥的强度不宜低于42.5,且不得有结块,同时水泥宜采用硅酸盐水泥和普通水泥;水宜采用清洁的引用水;外加剂宜采用低含水量、流动性好、最小渗出及膨胀性等特性的外加剂。同时它不得含有对预应力钢绞线或水泥有害的化学物质。

  水泥混合料应符合下列规定:水灰比宜为0.4~0.45,当掺入减水剂后,水灰比可减小到0.35;水泥浆的泌水率最大不得超过3%,拌和后3h泌水率宜控制在2%以内,泌水应在24h内重新全部被浆吸收;通过试验后,水泥浆中可掺入适量的膨胀剂,但其自由膨胀率应小于10%;水泥浆稠度宜控制在14~18s之间。

  压浆机械使用活塞式压浆泵,不得使用压缩空气。同时压浆时对孔道的排气孔和排水孔应按照规范使用,浆体应达到孔道的另一端饱满和出浆并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆,关闭出浆口后,应保持不小于0.5MPa的一个稳压期,该稳压期不应小于2min。

  4.真空灌浆技术

  4.1真空灌浆技术的特点

  真空灌浆和传统压浆相比,其从预应力孔道形成起,就为形成真空保证预应力孔道创造了条件。

  4.1.1真空灌浆孔道真空灌浆孔道一般采用高质量的HDPE波纹管形成孔道,波纹管之间的接头采用相同材质的专用连接管,波纹管和锚垫板连接采用专用连接头,确保管道密闭,摒弃铁质波纹管和胶带的缠绕连接。

  塑料波纹管内壁均匀光滑,无分解变色线及明显杂质;外壁波纹和颜色均匀一致,无气泡、裂口;内外壁紧密溶结,无脱开现象;塑料波纹管的环刚度应大于6.3MPa,垂直方向加压到外径变形量40%时,立即缷载,试样不破裂,不分层;在温度0℃时,高度在1米的条件下,用1Kg重锤冲击10次以上不开裂;在低温-30℃时,高度1米的条件下,自由落下管体不开裂,不变形;耐水压密封试验在20℃时,压力50KPa的条件下,保持24小时随机抽取试样无渗漏,变曲度应小于2%;纵向收缩率小于3%;管道最小弯曲半径应在0.9~1.5米;同时要求塑料管道摩擦系数小于0.14。

  4.1.2真空灌浆浆体材料及技术指标

  真空灌浆应采用真空灌浆剂配制的特种浆体,其一般水泥采用水泥强度不低于42.5MPa的普通硅酸盐水泥,水采用引用水;外加剂采用超塑剂和阻滞剂(两种外加剂一般各为水泥用量的3%)。

  对于真空压浆浆体要求一般为:泌水性应小于水泥浆体的2%;水灰比控制在0.3~0.35;水泥浆体体积变化控制在小于2%的范围内;初凝时间应大于6h;一般构造物(主要构造物)的7天强度应大于30MPa(35MPa),28天强度达到40MPa(50MPa)以上;同时在压浆期间抽出的真空应保持在-0.08~-0.1MPa内。

  4.2真空灌浆的配套设备

  真空灌浆除了传统的压浆施工设备外,真空灌浆还应具有专用设备。灌浆泵一般采用UBL3螺杆灌浆泵,其最大压力应达到2.5MPa,其最大压力应达到2.5MPa,同时配备达到3.0MPa压力表;SZ-2型真空泵(极限真空4000Pa);SL-20型空气率清器及配件;PHL塑料焊接机及DN20mm控制阀;气密锚帽等真空灌浆专用设备。

  4.3真空灌浆施工工艺

  在真空灌浆施工中,灌浆施工机械连接简图如上。在施工中应认真执行《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)的有关规定,并应严格按照以下程序执行操作。

  4.3.1浆体严格按照配合比进行称量配料,同时搅拌机在拌制灌注浆体前,应加水空转搅拌数分钟,将积水排净,并使其内壁充分湿润,在全部浆体用完之前再投入原材料,更不能采取边出料边进料的方法,搅拌好的水泥浆须一次用完。

  4.3.2在预应力钢绞线施工完成后,切除外露的钢绞线,用无收缩水泥砂浆封锚,并将锚板、夹片、外露钢绞线全部包裹,覆盖层大于15mm,封锚后36~48小时内进行真空灌浆。

  4.3.3在压浆前,孔道和两端必须采用气密锚帽密封,且孔道内无石、砂及其他杂物,确??椎莱┩?、清洁、干爽;同时清理锚垫板上的灌浆孔,保证灌浆孔与孔道畅通连接;确定抽出真空端与灌浆端,安装引出管、球阀和接头,并检查其功能,确保施工安全、顺利。

  4.3.4灌浆首先启动真空泵抽真空,使孔道真空达到-0.08~-0.1MPa且保持稳定,同时对拌制好存储在储存罐中浆体采用1.2mm的筛网过滤后加入到灌浆泵中,当灌浆泵输出的浆体稠度达到要求稠度时,灌浆泵上的输送管接到锚垫板上的引出管上,开始灌浆。灌浆过程中保持真空泵连续工作,待抽真空端的空气滤清器中有浆体经过时,关闭空气滤清器前端的阀门,稍后打开排气阀,当浆体从排气阀顺畅流出且稠度与灌入的浆体相同时,关闭抽真空端的所有阀门。灌浆泵继续工作,并沿着管道的由高到低将排气孔打开,待排气孔流出的浆体稠度与灌入的浆体稠度相同时,由低到高关闭排气孔,在≤0.7MPa的压力下,持压1~2分钟,然后关闭灌浆泵及灌浆端所有阀门,完成灌浆。拆除外接管及各种附件,清洗空气滤清器及阀门等。

  4.3.5灌浆顺序根据结构物的特点,灌浆顺序应从孔道的下层孔道开始,对于曲线孔道和竖向孔道应从最低点灌浆孔灌入,并且由最高点的排气孔排出水和泌水。

  4.3.6压力和速度在真空灌浆过程中,一般情况下压力控制在0.5~0.7MPa。当孔道较长时,压力可以达到1.0MPa,同时应经常检查孔道真空度的稳定性;灌浆时速度一般控制在5~15m/min,对竖向孔道的灌浆宜采用低限,对较长或直径较大的管道或在炎热气候条件下,压浆应采用较快的速度,但应注意压浆软管和孔道内的压力情况,防止超压将软管压裂事故的发生。

  4.3.7在整个灌浆过程中(包括灌浆孔数和位置)应做好记录,以防漏灌。同时每一工作班应留取不少于3组的70.7×70.7×70.7mm的立方试件,并进行标准养护,以便检查真空灌浆质量。

  4.3.8施工注意事项曲线管道的每个波峰的最高点靠同一端设置观察阀,高出混凝土200mm;输浆管应采用高强度橡胶管(抗压能力≥2.0MPa),并注意连接牢固;灌浆工作宜在浆体流动性下降前进行(约30~50min内),孔道一次连续灌注;中途调换压浆管道时,应继续启动灌浆泵,真空泵应连续工作,让浆体循环流动;储浆罐中的浆体体积必须大于所需灌浆的一道预应力孔道的体积;对极端条件下(如炎热或寒冷天气)的孔道压浆,应严格执行国家制定的有关规范的规定;灌浆后,必须将所有粘有浆体的设备清洗干净。

  5.结束语

  在东营黄河公路大桥施工过程中,施工严格按照规范、设计要求和真空灌浆特点进行,保证了该工程的现浇箱梁后张法孔道的灌浆质量,并积累了真空灌浆技术的相关施工经验,为其他相类施工提供技术参考。

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