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预应力管道真空辅助压浆
作业指导书
后张预应力结构中，预应力筋重要依靠成孔材料和包裹在预应力筋外面的浆体这两层屏障进行防护。浆体除了具有保护预应力筋的作用外，还会对后张预应力砼梁的整体强度产生重要的影响。假如压浆不饱满，不仅会使梁的整体强度有较大的减少，会导致裂缝提早出现，并且会导致预应力筋由于得不到包裹而失去保护作用，极易产生腐蚀，直接威胁到预应力砼结构和构件的安全性和耐久性。
故本桥纵向预应力管道采用真空辅助压浆工艺来提高压浆质量来很好地解决上述问题，从而全面提高预应力筋的防护功能，最终达成提高预应力构件耐久性和安全性的目的。为加强对真空压浆技术的掌握，及对对的操作的重要性的结识，本作业指导书特具体阐述。
一、真空辅助压浆原理
1、真空压浆原理（推拉理论）
⑴在封闭的孔道中，把浆液视为一流动的液柱，进浆端的正压力将液柱一方面源源不断的压注进入管道，给液柱施加一强大的推力；另一方面，出浆口端的真空泵给液柱施加拉力。
⑵孔道内空气稀薄，液柱在相对于空气中的表面张力及表面能减小，使浆液更容易填充预应力筋的间隙并带走残存在预应力筋间隙的水分，不易形成气泡（气泡较多也可影响过浆面积），密实填充成孔材料空间。
⑶拉力形成液柱的导向，减少了液柱在孔道内的紊流情况，也就减小了孔道的阻力。
⑷在真空作用下，液柱内的气泡和富余的水分向液柱端部移动，并在后期的补压稳压过程中排除。这种效应对于长孔道更明显。但需要说明的是，对于孔道中的较多留存水分，单靠真空泵的作用，解决效果不明显，必须靠高压风吹干净。
2、真空压浆工艺原理
真空辅助压浆技术是后张预应力压浆施工的一项新技术，它的基本原理是在孔道的一端采用真空泵对预应力管道先进行抽真空，使之产生-0.08Mpa左右的真空度，然后用压浆泵将搅拌好的水泥浆体从孔道的另一端压入直至充满整条孔道，并加以不大于0.7Mpa的正压力。
3、真空压浆优点：
⑴由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差，孔道中原有的空气和水被清除。同时，混夹在水泥浆中的气泡和多余的自由水被排出，大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。
⑵浆体中的微沫及稀浆在真空负压下率先进入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆的稠度即能保持一致，使浆体密实性和强度得到保证。
⑶压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。
⑷工艺及浆体的优化，减少浆体的离析、析水和干硬收缩，同时提高浆体的强度，使压浆的饱满性及强度得到保证。
⑸真空压浆过程是一个连续且迅速的过程，缩短了压浆时间。
⑹孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道，特别是一些异形关键部份。
4、真空辅助压浆装置布置图。

1 ——电机 2 ——过滤装置
图一 真空泵构造示意图

3 ——锚具 4 ——钢绞线 5 ——密封罩 6 ——水泥砂浆封锚 7 ——锚垫板
图二 锚头封锚示意图
安装说明：
1、因本工程密封罩内仍用水泥砂浆封锚，故管9无用，压浆前堵死；
2、管6作进/浆管亦可，假设管6为出浆管，管6用透明软管接管4，管6排出的管道残留水通向管4；
3、管2接管7，将管6的管道残留水过滤后通过管8排进水桶；
4、管1、管8接水桶，管1为进水管，管8为出水管，为电机提供降温循环水；
5、管5接废液桶。
工艺说明：
1、关闭阀5，打开阀1、阀2、阀3、阀4、阀6，开真空泵电源，则可开始抽真空；
2、当浆液通过管6经透明软管排向管4时，立即关闭阀3，打开阀5，关掉真空泵电源，判断浆液稠度；
3、当判断管5排出为浓浆后，关闭阀6，补压后关闭压浆处阀门结束压浆过程；
二、真空辅助压浆重要设备
⑴真空泵1台（含真空压力表、过滤装置），配透明软管一根（参见附图二）；
⑵压浆泵1台，配套高压橡胶管3根；
⑶砂浆搅拌机1台，拌浆能力2立方米（见已在博客上发的2方砂浆搅拌机加工方案）；
⑷带阀门金属管若干根；
⑸20kg左右秤1台、计量水桶；
⑹循环水水桶（可用铁皮油桶）、废液桶（可用较大塑料桶）。
三、浆体的技术规定
1、浆体配合比拟定
浆体设计是压浆工艺的关键之处，合适的水泥浆应是：
⑴和易性好（泌水性小、流动性好）
⑵硬化后孔隙率低，渗透性小
⑶具有一定的膨胀性，保证孔道填充密实
⑷高的抗压强度
⑸有效的粘接强度
⑹耐久性
为了防止水泥浆在灌注过程中产生析水以及硬化后开裂，并保证水泥浆在管道中的流动性，参与少量的添加剂如减水剂。为使水泥浆在凝固后密实，则掺入添加剂如膨胀剂。
⑴改善水泥浆的性质，减少水灰比，减少孔隙、泌水，消除离析现象。
⑵减少硬化水泥浆的孔隙率，堵塞渗水通道。
⑶减少和补偿水泥浆在凝结硬化过程的收缩和变形，防止裂缝的产生。
2、配合比的试拌及各项指标
⑴水灰比：选用水泥浆，0.3～0.45。
⑵流动度：用流锥仪测定流动度，拌和好后的流动度＜30S；在管道出口处流动度＞15S；实验结果表白，配合比和水灰比不同，流动度也不同，水灰比越大，则流动度越大。
⑶泌水性：小于浆体初始体积的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取。
⑷初凝时间：3～4h。
⑸体积变化率：<10％（24h）（将搅拌好的水泥浆装人玻璃量杯内，在室温下静置3h后测定）
⑹稠度：在1.725L漏斗中，水泥浆的稠度14～18S。
⑺强度：按设计规定，达成C55。
⑻浆液温度：5℃≤T浆液≤25℃，否则浆体容易发生离析。
3、对具体材料的规定
⑴水灰比：采用≥P.O.42.5级普通硅酸盐水泥。
⑵水：水中硫酸盐含量不能大于0.1%，氯盐含量不能大于0.5%，水中不能具有糖份或悬浮有机质。
⑶外加剂：采用（重庆扬播）HEA膨胀剂，（重庆江北）FDN-SPR减水剂。
4、真空压浆水泥浆配合比
水泥：膨胀剂：减水剂：水=1：0.1：0.01：0.42
四、真空辅助压浆施工工艺
1、准备工作
⑴张拉施工完毕后，要切除外露的钢绞线，注意钢绞线的外露量≤30mm，然后用水泥砂浆封锚头，再安装密封罩，最后连接真空泵和压浆泵及其它配套设备，并连接牢固、密封不漏气；
⑵在压浆施工前将锚垫板表面清理，保证平整，装上石棉密封圈，将密封罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧；
⑶清理锚垫板上的压浆孔，保证压浆通道通畅；
⑷确认浆体配合比，按配方秤量浆体材料；
⑸检查材料、设备、附件的型号或规格、数量等是否符合规定；
⑹按真空辅助压浆装布置图进行各单元体的密封连接，保证密封罩、管路各接头的密封性；
⑺检查供水、供电是否齐全、方便。
2、试抽真空
启动真空泵10min试抽真空，检查水泥砂浆封锚头或密封罩是否完全密封，真空度应达成-0.08MPa左右。将压浆阀关闭，抽真空阀打开，启动真空泵抽真空，从导管中排除空气，观测真空压力表的读数，应能达成负压力0.08MPa左右。当孔道内的真空度保持稳定期（真空度越高越好），停泵1min，若压力减少小于-0.02MPa即可认为孔道能基本达成并维持真空。如未能满足此数据则表达孔道未能完全密封，需在压浆前进行检查及更正工作。
3、拌浆（请先看本自制搅拌机的构造）
⑴拌浆前先加水至搅拌机拌浆筒空转数分钟，使拌浆筒内壁充足湿润；
⑵将称量好的水倒入搅拌机的拌浆筒之后边搅拌边倒入水泥，在搅拌3～5min直至均匀；
⑶将外加剂倒入拌拌筒，再搅拌5～15min，测试稠度后放入储浆桶；
⑷倒入储浆桶的浆体不管是否立即泵送，都要不断地搅拌。
4、压浆
⑴启动真空泵，当真空度达成并维持在-0.06～-0.08MPa值时，启动压浆泵；
⑵压浆泵的高压橡胶管出口打出浆体，待这些浆体浓度与储浆筒中的浓度同样时，关掉压浆泵，关闭高压橡胶管压浆阀门，将高压橡胶管的压浆管接到孔道的压浆管上，打开这两个压浆管的阀门开始压浆；
⑶观测管5的出浆情况，当浆体稠度和灌入之前稠度同样时，关闭阀6，孔道加压到0.5MPa左右，仍继续压浆2～3min，使管道内有一定的压力，完毕排气泌水，使管道内浆体密实饱满，完毕压浆，最后关掉压浆阀；
⑷压浆时每个工作班应留取不小于3组的7.07×7.07×7.07cm立方体试件，标准养护28天，并检查其抗压强度作为压浆质量评估的依据之一。
5、清洗
清洗压浆泵、搅拌机、阀门、过滤装置、各种管道以及粘有灰浆的工具。
五、某桥普通压力压浆与真空辅助压浆效果比较图

由上图可见：采用金属波纹管成孔和普通压力压浆存在安全隐患，普通压力压浆存在压浆不饱满、不密实的问题。而采用塑料波纹管成孔和真空辅助压浆则压浆密实、饱满。
六、质量保证措施
为保证压浆的安全及质量，可采用以下措施：
1、考虑浆体的稳定及对压浆的影响，可将压浆时间安排在温度较低时进行。
2、检查封锚及孔道密封工作，检查整个连通管路的气密性，合格后方能进入下一道工序。
3、为保证压浆的连续性，考虑水泥浆储备能力，特自制2方砂浆搅拌机。
4、浆体搅拌时，水、水泥和外加剂的用量都必须严格控制，材料称量误差不大于2%。
5、必须严格控制用水量，对未及时使用而减少了流动性的水泥浆，严禁采用增长水的办法来增长其流动性。
6、搅拌好的浆体每次应所有卸尽，在浆体所有卸出之前，不得投入未拌和的材料，更不能采用边出料边进料的方法。
7、向搅拌机送入任何一种外加剂，均需在浆体搅拌一定期间后送入。
8、桥面存在纵坡，要从管道低处向高处压浆。
七、注意事项
1、锚头一定要密封好，最佳在密封后24h开始压浆。
2、压浆管应选用牢固结实的高强橡胶管，抗压能力≥1MPa，在压浆时不能破裂，连接要牢固，不得脱管。
3、严格掌握材料配合比，否则多加的水会所有泌出，易导致管道顶端有空隙。
4、水泥浆进入压浆机之前应通过70目的筛子。
5、压浆工作宜在灰浆流动性没有下降的30～45min时间内进行，孔道一次压浆要连续。
6、半途换管道时间内，继续启动压浆泵，让浆体循环流动。

图一 密封罩（铸铁）（蓝色为石棉垫，带球阀管为进/出浆管）

图二 真空泵

图三 压浆机