高速铁路预应力混凝土箱梁真空压浆施工工艺

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　　一、简述
　　在京沪高速铁路的预应力混凝土箱梁施工中，为保证箱梁的施工质量，在箱梁预制和现浇施工中采用了真空压浆施工工艺。
　　二、使用真空灌浆施工工艺的意义
　　后张预应力混凝土结构中，预应力钢筋的腐蚀大部分是由于施工和混合料配制不好的造成的，而配合比是影响混合料内在质量的一个主要因素，配合比是否合理，直接影响到灰浆强度是否达到预定的设计要求以及密实度。传统的灌浆手段是压力灌浆，浆体本身和施工工艺带有一定的局限性，主要表现在：灌入的浆体中常回含有气泡，当混合料硬化后，存积气泡处会变为空隙，成渗透雨水的聚积地，这些水可能含有有害成分，易造成构件的腐蚀。同时在北方严寒的地方，由于温度低，这些水会结成冰，可能会胀裂构件，造成严重的后果；水泥浆容易离析、析水、干硬后收缩，析水回产生空隙，致使强度不够，粘结不好，为工程留下隐患。而目前国外尤其是欧洲已开始普遍采用的真空灌浆法却能够有效降低或避免以上危害，减缓预应力钢筋的腐蚀速度。
　　三、真空灌浆施工原理
　　真空压浆是后张预应力混凝土结构施工中的一项新技术，其基本原理是：在孔道的一端采用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生 -0.1MPA 左右的真空度，然后用灌浆泵将优化后的特种水泥浆从孔道的另一端灌入，直至充满整条孔道，并加以≤ 0.7MPa 正压力且持续2分钟，以提高预应力孔道灌浆的饱满度和密实度。采用真空灌浆工艺是提高后张预应力混凝土结构安全度和耐久性的有效措施。
　　四、真空灌浆工艺的技术特点
　　1、在真空状态下，孔道内的空气、水份以及混在水泥浆中的气泡被消除，减少孔隙、泌水现象。
　　2、 灌浆过程中孔道具有良好的密封性，使浆体保压及充满整个孔道得到保证。
　　3、工艺及浆体的优化，消除了裂缝的产生，使灌浆的饱满性及强度得到保证。
　　4、真空灌浆过程是一个连续且迅速的过程，缩短了灌浆时间。
　　五、真空灌浆工艺的技术要求
　　1、灰浆
　　优质灰浆是真空压浆的基础，其性能应：改善灰浆的性质，降低水灰比，减少空隙、泌水，消除离析现象；降低硬化灰浆的空隙率，改善空结构，堵塞渗水通道；减少和补偿灰浆在凝结硬化过程中的收缩变形，防止裂缝的产生。与普通灰浆相比，这种高性能灰浆在原材料的配比方面主要差异为低水灰比和多组分，其目的是为了增加灰浆的密实度，改善灰浆性能，从而达到高强和耐久的目的。
　　⑴、稠度：①搅和后的稠度小于 30s。②在管道出口处的稠度大于 10s。
　　⑵、水灰比：水灰比越大，则稠度越大，要满足可灌性要求，则应是纯水泥浆，水灰比在0.3左右。
　　⑶、泌水性：小于水泥浆初始体积的 2% ，四次连续测试结果的平均值小于 1% ，拌和后 24h 水泥浆的泌水应能被吸收。
　　⑷、其他要求：初凝时间： 6h ；体积变化率： 0~2%；强度： 7d 龄期强度＞ 40Mpa ；浆体流动度： 30~50 秒；浆体对钢绞线无腐蚀作用。
　　试验结果表明：水灰比越小，强度越高，用 52.5 级普硅水泥 7d 强度最大达 78Mpa ，此结果强度大大越过所要求的强度。改用 42.5 级普硅水泥 7d 强度最大达到 55Mpa 以上，因此，普通预应力灌浆选用 42.5 级普硅水泥即可达到要求。根据以上试验结果选出两组效果配比，进行现场灌浆试验。最后锯开试块检查，选择最优的结果用于真空灌浆中。
　　2、孔道及两端必须密封
　　抽真空时真空度（负压）控制在― 0.06~ ― 0.1MPa 之间。
　　六、真空灌浆施工工艺
　　1、准备工作
　　⑴、张拉施工完成之后，切除外露的钢绞线（注意钢绞线的外露量≤ 30mm ），进行封锚。封锚方式有两种： a. 采用保护罩封锚：保护罩作为工具罩使用，在灌浆后 3 小时之内拆除，将锚垫板表面清理，保证平整，在灌浆保护罩底面和橡胶密封圈表面均匀涂上一层玻璃胶，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，注意将排气孔朝正上方。 b. 用无收缩水泥砂浆封锚：必须将锚板及夹片、外漏钢绞线全部包裹，覆盖层厚度〉 15mm ，封锚后 24~28 小时之内灌浆。
　　⑵、清理锚垫板上的灌浆孔，保证灌浆通道通畅。
　　⑶、确定抽真空端及灌浆端，安装引出管，球阀和接头，并检查其功能。
　　⑷、检查材料、机具、水电是否齐全、性能是否完好。
　　2、试抽真空
　　将灌浆阀、排气阀全都关闭，抽真空阀打开；启动真空泵抽真空，观察真空压力表读数，即管内的真空度，当管内的真空度达到 -0.09MPa 时，停泵约 3 分钟，若压力能保持不变，即可认为孔道能达到并维持真空。
　　3、搅拌水泥浆
　　⑴、搅拌要求：搅拌水泥之前，加水空转数分钟，将积水倒净，使搅拌机内壁充分湿润。搅拌好的灰浆要做到基本卸尽。当全部灰浆卸出之前不得再投入未拌和的材料，更不能采取边出料边进料的方法。
　　⑵、装料顺序：①首先将称好的水）、水泥、膨胀剂、倒入搅拌机，搅拌 2 分钟。②、水泥浆出料后应尽量马上泵送，否则要不停地搅拌。③、必须严格控制用水量，否则多加的水全部泌出，易造成管道顶端有空隙。④、对未及时使用而降低了流动性的水泥浆，严禁采用增加水的办法来增加灰浆的流动性。
　　4 、灌浆
　　⑴、将灰浆加到灌浆泵中，在灌浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与灌浆泵中的浓度一样时，关掉灌浆泵，将高压橡胶管此端接到孔道的灌浆管上，扎牢。
　　⑵、关掉灌浆泵，启动真空泵，当真空度达到并维持在 -0.09MPa 值时，启动灌浆泵，打开灌浆阀，开始灌浆，当浆体经过空气滤清器时，关掉真空泵及抽气阀，打开排气阀。
　　⑶、观察排气管的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前一样时，关掉排气阀，仍继续灌浆 2~3 分钟，使管道内有一定的压力，最后关掉灌浆阀，完成灌浆。
　　⑷、拆卸外接管路、附件，清洗空气滤清器、阀及所有沾水泥浆的设备。
　　5、设备拆除
　　安装在压浆及出浆的球阀，应在灌浆后一个小时内拆除并进行清理。
　　七、质量控制要点及注意事项：
　　1、质量控制要点：孔道的密封性；浆体配比控制；现场施工质量管理控制，保证施工的连续性。
　　2 、注意事项：针对曲线孔道的特点，在波纹管每个波峰的最高点靠同一端设立泌水管，泌水管为钢管，高出混凝土 20cm ，并攻螺纹；输浆管应选用高强橡胶管，抗压能力≥ 1MPa ，在压浆时不易破裂，连接要牢固，不得脱管；灰浆进入灌浆泵之前应通过 1.2mm 的筛网进行过滤；搅拌后的水泥浆必须做稠度、泌水性试验，并浇注浆体强度试块；灌浆工作应在灰浆流动性下降前进行（约 30~45 分钟时间内）孔道一次灌注要连续；储浆罐的储浆体积＞ 1 倍所要灌注的一条预应力孔道体积；真空泵放置应低于整条管道，启动时先将连接的真空泵的水阀打开，然后开泵；关泵时先关水阀，后停泵。
　　八、效果检查：
　　与普通压浆相比，真空压浆具有以下优点：
　　⑴、可以消除气泡的产生。在灌浆之前，孔道中 90% 的空气被抽出，同时，残留在孔道中的水在接近真空下被汽化，一同随空气被抽出。
　　⑵、可消除混在稀浆中的气泡，减少工程隐患。
　　⑶、真空灌浆能够提供连续、迅速的施工其本身的施工质量控制水平高，高水平的质量控制能产生高质量的工程。
　　由于真空压浆施工工艺本身有较高水平的质量控制，加上采用合理配比的混合料，采用真空压浆技术将能保证孔道灌浆的均匀性，形成一个密实、不透水的保护层，并能消除空隙。另外，塑料孔道是绝缘体，与金属波纹管相比，更具有耐腐蚀性，大大改善了构件的防腐蚀性能。因此，真空压浆技术是确保高质量灌浆的一个强有力的手段。
　　 九、结束语
　　 京沪高速铁路的预应力混凝土箱梁由于采用了真空压浆的施工工艺，保证了箱梁的整体强度及耐久性。
　　

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