摘要：真空辅助压浆技术是一种代替传统压浆施工的新型施工工艺，从根本上解决了传统压浆的缺陷，提高了孔道压浆的饱满度与密实性，确保了预应力筋的防腐，大大提高了结构的耐久性，延长了桥梁的使用寿命，是一种值得推广的压浆技术。
关键词：真空压浆技术应用
Abstract: the vacuum auxiliary pressure grouting technology is a kind of instead of traditional grouting of the construction of the new construction technology, fundamentally solved the defects of the traditional grouting, improve passageways grouting BaoManDu and the density, ensure the tendons of anticorrosive, greatly improving the structure of the durability and prolong the service life of the bridge, is a valuable expansion of grouting technology.
Keywords: vacuum pressure grouting technology application
中图分类号：U445文献标识码：A 文章编号：
引言
预应力筋和混凝土之间的共同工作以及预应力筋的防腐蚀是通过在预埋孔道中灌满水泥浆来实现的。众所周知，传统的做法是采用压浆法来灌浆，即在0.5～1.0MPa的压力下，将水灰比为0.4～0.45的稀水泥浆压入孔道。在后张预应力混凝土结构中，预应力筋的腐蚀大部分是由于施工工艺和浆体混合料配制不好造成的。
传统压力灌浆中，浆体本身和施工工艺都带有一定的局限性，主要表现为：灌入的浆体中常会含有气泡，当混合料硬化后，存集气泡会变为孔隙，成为自由水的聚集地。这些水可能含有有害成分，易造成预应力筋及构件的腐蚀；在北方严寒的地区，由于温度低，这些水会结成冰，可能会胀裂管道、形成裂缝，造成严重的后果；另外水泥浆容易离析，干硬后收缩，析水后产生孔隙，致使浆体强度不够，粘接不好，容易使梁体出现裂纹，为工程留下了隐患。
近几年出现的真空辅助压浆技术，提高了预应力孔道灌浆的饱满度与密实性，大大提高了结构物的耐久性。目前，该项技术已被应用于结构工程、桥梁工程及隧道工程等工程领域。在笔者参与监理的青银高速济南黄河大桥和G105附线德州开发区至平原东环大中桥路面工程中，都采用了真空辅助压浆施工技术。
工作原理
在预应力结构压浆前，先用真空泵抽吸预应力孔道中的空气，使孔道中的真空度达到-0.07～-0.09Mpa左右，然后在孔道另一端用压浆泵以一定的压力将搅拌好的水泥浆体压入预应力孔道。由于孔道内只有少量稀薄空气，浆体很难形成气泡；同时，由于孔道内和压浆泵之间的正负压力差，可大大提高孔道内浆体的饱满和密实度。
真空辅助压浆的优点
（1）可以消除普通压浆法引起的气泡，汽化孔道中残留的水珠，增强浆体的密实度。
（2）消除混在浆体中的气泡，避免了有害水积聚时对预应力筋的锈蚀。
（3）保持孔道中浆体稠度的一致，保证了浆体的密实度和强度。
（4）减小了由于孔道高低弯曲造成的浆体自身形成的压头差，使浆体易于充满整个孔道
图1真空辅助压浆布置图
真空辅助压浆工艺
一、施工准备
张拉施工完成之后，采用手砂轮切除外露的钢绞线（钢绞线的外露量应在30mm―50mm之间），用清水冲洗预应力管道，并以高压风吹干，然后进行封锚。封锚的方式根据不同施工条件采用以下两种方式：
（一）采用保护罩封锚：
保护罩作为工作罩使用，用5mm厚铸铁或薄钢板做成。安装前将锚垫板表面清理，保证平整，在保护罩底面和橡胶密封圈表面均匀涂上一层玻璃胶，装上密封垫，将保护罩与锚垫板上的安装孔对正，用螺栓拧紧，注意将排气口朝正上方，在灌浆后10小时左右拆除。如图2所示：
（二）用无收缩水泥封锚：
必须将锚板及夹片、外露钢绞线全部包裹，覆盖层厚度>15mm。
图2保护罩密封锚头示意图
二、真空辅助压浆的设备
（一）灰浆搅拌机：
拌制浆体，可采用普通的强制式砂浆搅拌机，但必须保证浆体搅拌均匀，能准确控制用水量，同时配备储浆桶和必要的过滤设备。
（二）真空灌浆设备：
ZYSZ-120型真空泵、透明钢丝管（一寸）、连接阀门等。
（三）压浆设备：
ZYB-2.3-2.2螺杆式压浆泵。
（四）高压管（含真空回浆观测透明管）：
高压管应保证能承受压浆过程中的压力要求（≥2mpa），特别是透明管，不仅要满足压力要求，还要满足能对浆体进行观察的要求，防止浆体进入真空泵。
（五）球阀：
能保证管道的密封和良好的工作性能。
三、压浆材料
（一）对材料的大体要求
浆体除了具有足够的抗压强度和粘结强度，还必须保证有良好的防腐性能和稠度，不离析、析水，硬化后孔隙率低、渗透性小，不收缩或低收缩。对浆体大体要求如下：
（1）水灰比：0.3～0.4；
（2）流动度：拌和后浆体的流动度30～50s；
（3）泌水性：小于浆体初始体积的2%；四次连续测试的结果平均值＜1%；拌和后泌水应在24h内重新全部被浆吸回；
（4）初凝时间：6h；
（5）浆体体积变化率：＜2%
（6）强度：7d龄期强度≥40Mpa。
在确定具体材料和配合比之前，必须先做试验，以验证是否符合要求；如不符，再做调整，真到符合要求为止。
（二）对具体材料的要求。
（1）水泥：采用新鲜的普通硅酸盐水泥，标号必须符合设计要求，设计无要求的，不得低于32.5级。
（2）水，最好为饮用水，水中硫酸盐含量不能大于0.1%，氯盐含量不能大于0.5%，水中不含有糖分或悬浮有机质；
（3）外加剂，为改善浆体在施工中和硬化后的性能，可以加入适当的外加剂，外加剂中氯离子含量不得大于水泥重量的0.02%，并不得产生气泡或降低浆体的质量。
四、真空辅助压浆施工步骤
（一）准备工作
（1）在施工前，确认浆体配合比。
（2）检查材料、设备、辅件的型号或规格、数量等是否符合要求。
（3）封锚。
（二）试抽真空
关闭阀门3，打开阀门2和4，启动真空泵，观察真空压力表的读数，应能达到负压力-0.06~6kpa。当孔道内的真空度保持稳定时（真空度越高越好），停泵2min，若压力保持不变即可认为孔道能达到并维持真空。如未能满足此数据则表示整个管着未能完全密封。
（三）拌浆
（1）拌浆前先加水空转数分钟，使搅拌机内壁充分湿润，将积水清理干净。
（2）将称量好的水倒入搅拌机（可利用搅拌机自身计量容器），之后边搅拌边倒入水泥，再搅拌3～5min直至均匀。
（3）将溶于水的外加剂倒入搅拌机，再搅拌3～5min，然后倒入储浆桶。
（四）压浆
（1）清理锚垫板上的灌浆孔，保证灌浆通道通畅。
（2）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。
（3）搅拌水泥浆使水灰比、流动度。泌水性达到技术要求指标。
（4）启动真空泵，当真空度达到并维持-0.07～-0.09Mpa左右时，打开阀门1，启动压浆泵，开始压浆。
（5）当浆体经过透明高压管并准备到达三通接头时，关闭阀门4，同时找开阀门3，关闭真空泵。
（6）观察废浆桶处的出浆情况，当出浆流畅、稳定且稠度与盛浆桶浆体基本一致时，关闭阀门2。
（7）压浆泵继续工作，在≤0.7Mpa下，持荷1～2分钟。
（8）关闭灌浆泵及灌浆端阀门，完成灌浆。
（9）拆卸外接管、附件。清洗空气滤清器及阀等。
（10）完成当日灌浆后，必须将所有粘有水泥浆的设备清洗干净。
（11）安装在压浆端及出浆端的球阀，应在灌浆后5小时内拆除并进行清理。
压浆要求及注意事项
一、施工要求
（1）孔道必须密封、清洁、干爽。封锚后、压浆前，应用吹入无油分的压缩空气清洗管道，接着用含0.01kg/L生石灰或氢氧化钙的清水冲洗管道，直到将松散颗粒除去及清水排水为止。管道再以无油的压缩空气吹干。孔道两端必须密封。
（２）同一孔道压浆应一次完成，不得中途停压，因故中途停压不能连续一次压满时，应立即用压力水冲干净，研究处理后再压浆。互相串通的孔道应同时压浆。
（３）水泥浆在拌浆机中的温度不宜超过25℃，夏季施工采取降温措施（降水温及掺减水剂等）。同时尽量安排在早晚压浆。
（４）当环境温度低于5℃时，一般不宜压浆，若仍需进行压浆时应采取下列措施：
①构件应进行预温，预温时间为3小时，预温温度应控制在15～20℃。
②预温停汽后，静置2小时，待构件管道温度略降至10～15℃时再进行压浆。
③水泥浆搅拌前应提高水温，使灰浆温度控制在10～15℃。
二、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置观察阀，高出混凝土200mm。输浆管应选用高强度胶管，抗压能力≥2Mpa，高压灌浆时不易破裂，注意连接要牢靠，不得托管。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流动度，泌水性实验，并浇注浆体强度试块。
结束语
通过青银高速济南黄河大桥和G105附线德州开发区至平原东环大中桥路面工程的现浇箱梁工程实践表明，真空辅助压浆工艺与普通压浆工艺相比，可以明显地提高孔道压浆的密实度。在同等施工条件下，其孔道密实度由原来的70%～90%提高到97%～100%。
总之，真空辅助压浆技术是一套完整的施工工艺，不能仅仅当成是真空泵的使用或水泥浆配合比的改进。从孔道的铺放，锚具的安装和封锚，直到观察孔的设置，孔道密封，预抽真空，压浆节奏的控制，压浆完成后的保压，后续的质量检查等环节，都必须严格按照规范标准操作。它是确保预应力后张法高质量灌浆的一种强有力手段，解决了传统压浆的质量问题，克服了传统压浆工艺的不足，从根本上解决了传统压浆的缺陷，提高了孔道压浆的饱满度与密实性，确保了预应力筋的防腐，大大提高了结构的耐久性，延长了桥梁的使用寿命，是一种值得推广的压浆技术。
参考文献：
［1］、山东交通规划设计院青银高速济南黄河大桥设计图纸
［2］、德州市公路勘察设计院G105附线德州开发区至平原东环大中桥路面工程设计图纸
［3］、交通运输部公路工程标准施工招标文件（2009年版）下册人民交通出版社
［4］、孙立军《真空辅助压浆工艺在南京三桥的应用》中国港湾建设20055
［5］、张晓青，刘文斌《真空辅助压浆的研究与应用》市政技术20061
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。