陜西土木建筑網(wǎng)首頁 > 學(xué)術(shù)研究 > 課題研究 > “真空輔助灌漿技術(shù)”的應(yīng)用

摘要：本文根據(jù)工程實(shí)例，介紹了后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)真空輔助灌漿技術(shù)，總結(jié)了真空輔助灌漿技術(shù)的原理和技術(shù)要點(diǎn)。...

“真空輔助灌漿技術(shù)”的應(yīng)用

昝美琴

陜西省第二建筑工程公司

    “真空輔助灌漿技術(shù)”是后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)施工中的一項(xiàng)新技術(shù)。l998年在荷蘭召開的FIP國際預(yù)應(yīng)力學(xué)術(shù)交流會(huì)上，灌漿技術(shù)研究成為會(huì)議一個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目。瑞士VSL公司推出的“真空輔助灌漿技術(shù)”被迅速地推廣，在橋梁建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但在房屋建筑施工中應(yīng)用很少。我公司在交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓的預(yù)應(yīng)力粱施工中，采用了“真空輔助灌漿技術(shù)”。結(jié)合交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓的實(shí)例，闡述后張法預(yù)應(yīng)力真空輔助灌漿技術(shù)在房屋建筑施工中的應(yīng)用。

1.工程概況

    交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓位于西安市西華門十字東北角．建筑面積15970㎡，建筑總高度60 1Om。本工程為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地下二層，地上十四層。地面上二～十四層部分框架主粱、扶梁采用有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁、后張法張拉，預(yù)應(yīng)力孔道灌漿技術(shù)采用真空灌漿技術(shù)。預(yù)埋直徑為Φ61和Φ81SBG塑料波紋管，預(yù)應(yīng)力鋼絞線最長41 8m，最多跨間為6跨。預(yù)應(yīng)力管道的波峰和波底較多．管道內(nèi)摩擦力較大，用一般普通壓力灌漿已無法保證工程質(zhì)量要求，設(shè)計(jì)要求必須采用“真空輔助灌漿技術(shù)”施工。

    真空輔助灌漿技術(shù)在交通銀行西安分行營業(yè)辦公大樓后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工中得到了成功的應(yīng)用，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。該灌漿施工從2003年5月13日開始，2003年9月30日結(jié)束．施工工期l40天，總計(jì)灌漿孔道358道，總長9475米。由于臺(tái)理組織、科學(xué)管理，嚴(yán)格工程的過程控制．混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)，至今未發(fā)現(xiàn)任何裂縫和異常現(xiàn)象。該工程主體質(zhì)量評(píng)為優(yōu)良，工程通過省級(jí)文明工地的驗(yàn)收。西安市建委、陜建總公司曾經(jīng)多次在該項(xiàng)目上召開現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)和樣扳工程觀摩會(huì)。

2“真空輔助灌漿”的基本原理、技術(shù)要點(diǎn)

    2.1基本原理

    “真空輔助灌漿”是在普通壓力灌漿的基礎(chǔ)上，在孔道一端采用真空泵排除孔內(nèi)空氣，使孔道內(nèi)形成-0 IMPa的真空度，然后用灌漿泵將優(yōu)化后的特種水泥漿從孔道另一端灌入，灌漿壓力達(dá)到0 4MPa，直至充滿整條孔道，最后對(duì)靜止的孔道內(nèi)漿體加以0．7MPa的壓力l～2分鐘，以提高預(yù)應(yīng)力孔道灌漿的飽滿度和密實(shí)度。

    2.2技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

    2.2.1在真空狀態(tài)下，孔道內(nèi)的空氣、水氣以及混在水泥漿中的氣泡被消除，減少漿體內(nèi)孔隙的產(chǎn)生，使灌漿的飽滿性得到保證。

    2. 2.2灌漿過程中孔道具有良好的密封性，經(jīng)過保壓使?jié){體充滿整個(gè)孔道。

    2.2.3漿體的優(yōu)化，減少了泌水現(xiàn)象，使?jié){體的強(qiáng)度得到保證：消除了漿體裂縫的產(chǎn)生。

    2.2.4真空灌漿的工藝過程是一個(gè)連續(xù)且迅速的過程，縮短了灌漿時(shí)間。

    從真空輔助灌漿和普遍壓力灌漿的管道內(nèi)剝開的漿體進(jìn)行對(duì)比，可以明顯看出．真空灌漿的漿體表面無氣泡，漿體密實(shí)度有很大改善。

    2.3技術(shù)核心

    2.3.1塑料波紋管形成密封性良好的管道。   

    2.3.2漿體使用專用添加劑及配合比。

    2.3.3專用的真空灌漿設(shè)備。       

    2.3.4合理的施工工藝。

3.塑料波紋管的選用

    3.1本工程選用SBG(B)塑料波紋管．塑料波紋管是一種新型成孔材料，在本工程中替代金屬波紋管，突出以下優(yōu)點(diǎn)：

    3.l.l SBG(B)塑料波紋管的原材料是HDPE，不怕酸堿腐蝕．它的耐腐蝕性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬，能有效地保護(hù)預(yù)應(yīng)力筋不受腐蝕。遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于金屬波紋管的屏障保護(hù)作用。保證后張預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)具有更好的耐久性。

    3.1.2在同等條件下，SBG(B)塑料波紋管預(yù)應(yīng)力孔道的摩擦系數(shù)明顯小于金屬波紋管預(yù)留孔道的摩擦系數(shù)。金屬波紋管摩擦系數(shù)為0. 25，塑料波紋管摩擦系數(shù)取0.14，在張拉過程中減小了預(yù)應(yīng)力的摩擦損失。   

    3.1.3 SBG(B)塑料波紋管的強(qiáng)度高，不怕踩壓，不易被振搗棒鑿破．其密封性能和抗?jié)B漏性能高于金屬波紋管，更適合用于“真空輔助灌漿”。

    3.1.4SBG(B)塑料波紋管不導(dǎo)電，可以防止雜散電流腐蝕，而金屬是電的良導(dǎo)體，在施工中不論安裝或土建均有大量的電焊工作，其電流的流向是比較雜亂的，無法控制的，而鋼絞線鋪設(shè)后如果一經(jīng)導(dǎo)電有可能產(chǎn)生電火花，損傷鋼絞線表面，對(duì)于高強(qiáng)鋼材組成的鋼絞線是致命的傷害。用不導(dǎo)電的塑料波紋管可以完全避免這種危險(xiǎn)。

    3.1.5 SBG(B)塑料波紋管具有更好的耐疲勞性能，能大大提高構(gòu)件的抗疲勞能力。   

    缺點(diǎn)是塑料波紋管怕高溫，在其四周電焊等高溫作業(yè)會(huì)燒壞管壁，所以必須采取隔熱措施，并加強(qiáng)檢查，對(duì)損壞處進(jìn)行修補(bǔ)。   

    3.2塑料波紋管的連接和固定

    塑料波紋管的規(guī)格有外徑Φ61～175七種，根據(jù)本工程設(shè)計(jì)要求，采用Φ61和Φ81兩種，Φ61穿3～5索Φl5鋼絞線，Φ81穿6～g索Φ15鋼絞線。

    塑料波紋管與波紋管的連接，可用直接熟熔焊接，或用HDPE塑料連接管直接連接，因?yàn)榭紤]到熱熔焊接法要使用塑料焊接機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)需要足夠的工作面，所以本工程采用0LG圓形連接管連接。

    波紋管與錨墊板的連接：用HDPE塑料 OLT圓形連接頭連接，不同型號(hào)的錨墊板其喇叭口接口直徑不一樣，必須配套不同規(guī)格的連接頭。

4.預(yù)應(yīng)力錨墊板的封堵

    預(yù)應(yīng)力張拉施工完成之后，要切除外露鋼絞線(注意鋼絞線的外露量=30mm)，同時(shí)清理錨墊板上的灌漿孔，保證灌漿通道通暢。在灌漿前進(jìn)行錨墊扳的封堵。

    預(yù)應(yīng)力錨墊板的封堵方法，一種用保護(hù)罩。保護(hù)罩是用特制塑料制成的盒狀罩子，四角有安裝孔。在灌漿施工前，將錨墊板表面清理干凈，保證平整，在保護(hù)罩底面與橡膠密封圖表面均勻涂一層玻璃膠，裝上橡膠密封圈，將保護(hù)罩與錨墊板上的安裝孔對(duì)正，用螺栓擰緊。灌漿后24小時(shí)后可以卸下，重復(fù)使用。這種方法安裝后可以立即灌漿，不用等待。缺點(diǎn)是安裝要求精密，造價(jià)較高。

    另一種用無收縮水泥砂漿。無收縮水泥砂漿是摻入抗收縮劑的水泥砂漿。用來封堵錨墊板和錨板之間、錨板和夾片鋼絞線之間的縫隙。封堵必須將錨板及夾片、外露鋼絞線全部包裹，覆蓋層>15衄。優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，缺點(diǎn)是可靠性差。因經(jīng)濟(jì)原因我們采用本辦法，實(shí)際施工中發(fā)現(xiàn)普通水泥砂漿也可以滿足封堵要求，只要注意掌握好時(shí)間，時(shí)間太早水泥砂漿無強(qiáng)魔，時(shí)間太長易出現(xiàn)裂縫。當(dāng)試抽真空發(fā)現(xiàn)漏氣時(shí)k該鹽是首查之處，如發(fā)現(xiàn)漏氣可在砂漿上再覆一層即可堵住。

5.漿體的配制和拌合

    漿體經(jīng)過改良后其密實(shí)度大有好轉(zhuǎn)．要保證漿體質(zhì)量，關(guān)鍵在于是配合比的選擇。

    真空灌漿的漿體配合比中要添加特殊的添加劑，目前我國已有多家專業(yè)廠家生產(chǎn)。添加劑的成份各廠有所差異，一般為硅灰、粉煤灰、微量鋁粉，同時(shí)還滲入緩凝劑、抗腐劑等，起增塑、抗離析、抗收縮、緩凝、抗腐作用。

    對(duì)于確定漿體配合比的技術(shù)要求必須滿足以下幾點(diǎn)：

    a水灰比0. 3～0. 35

    b流動(dòng)度：拌臺(tái)后的流動(dòng)度為30～50S，在管道出口處流動(dòng)度為30S；

    c泌水性：小于漿體初始體積的296，四次連續(xù)測(cè)試質(zhì)量的平均值小于1％；

    d初凝時(shí)間：6h；

    e強(qiáng)度：按設(shè)計(jì)要求，一般應(yīng)，>40MPaf漿體對(duì)鋼絞線無腐蝕。

    在確定配合比時(shí)可用不同廠生產(chǎn)的添加劑按不同比例，做多組試驗(yàn)，以選擇其中最為理想的配合比作為正式配合比指導(dǎo)施工。本工程采用耀縣42 5R普通硅酸鹽水泥拌制水泥漿，并摻入特殊的 VGA真空添加劑．水泥：添加劑：水為1：0.128：0.35。拌合后的流動(dòng)度為45S，實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到75MPa。

    有的資料認(rèn)為漿體的溫度不宜超過25°0C，溫度過高后可能影響流動(dòng)和初凝速度．根據(jù)本工程情況，灌漿時(shí)．灌漿設(shè)備在樓內(nèi)，無太陽直硒，四周因砼養(yǎng)護(hù)原因比較潮濕所以施工環(huán)境溫度不高，所用深井水，水溫在7～9℃．在夏季漿體溫度也僅達(dá)到l5℃左右，漿體在整個(gè)施工中未見異常。如果在露天或高溫環(huán)境下。漿體有可能超過250c時(shí)，需要考慮用冰水降溫。

    漿體的拌臺(tái)使用專用攪拌機(jī)．?dāng)嚢铏C(jī)分二層，上一層為拌合區(qū)，采用強(qiáng)制式攪拌，其軸伸入下層儲(chǔ)漿罐，在罐內(nèi)也有二個(gè)葉片，隨攪拌機(jī)同時(shí)拌合，當(dāng)上層水泥漿拌好后，通過一個(gè)裝有過濾器的出口流入下層，上層繼續(xù)拌舍下一盤漿體時(shí)，儲(chǔ)漿罐內(nèi)的漿體也不停地在攪動(dòng)。這樣可以使拌好的漿體不離析、不假凝。儲(chǔ)漿罐的出口用吸漿管通入壓漿泵。儲(chǔ)漿罐儲(chǔ)入的漿體和攪拌機(jī)內(nèi)的漿體總和應(yīng)可以滿足一次管道的灌漿用量，以保證灌漿的連續(xù)性。

漿體的調(diào)制先將水泥和按水灰比的水拌合成干硬性的漿體，用漿體本身的粘度將水泥團(tuán)粒研開，再加添加劑增加漿體稠度。如果添加劑加早了，漿體變稀后水泥的團(tuán)粒不易研開．所以漿體在進(jìn)行干硬性攪拌時(shí)要保證一定的時(shí)間，一般在3～5分鐘為宜。

6.真空輔助灌漿工藝

    6.2主要設(shè)備布置

    設(shè)備的布置，應(yīng)將設(shè)備設(shè)在需要灌漿的樓層上，這樣灌漿漿體是向下流動(dòng)。一可以減少灌漿的阻力，二可以減少灌漿的距離，便于觀察和檢查。為了減少設(shè)備的搬動(dòng)，將真空泵和壓漿泵分別布置在梁的兩端，拌合機(jī)設(shè)在壓漿泵一端。(真空輔助灌漿主要設(shè)備及布置示意圖見附圖)

    6.2.1準(zhǔn)各工作

    6.2.1.1確認(rèn)漿體配合比，配備計(jì)量器具：

    6.2.1.2檢查材料、設(shè)備輔件的型號(hào)、規(guī)格、數(shù)量等是否符合要求；

    6.2.1.3按設(shè)備原理圖進(jìn)行各單元體的密封連接，確保密封罩、管路各接頭的密封性。

    6.2.1.4真空泵的選用

    在試抽真空時(shí)，從粱內(nèi)抽出的不僅是空氣．也有管道內(nèi)的積水(一般是下雨或養(yǎng)護(hù)時(shí)滲入的水和清洗管道留下的水)，水會(huì)被吸入水泵內(nèi)，在灌漿后期，漿體流入真空系統(tǒng)，雖然有隔離漿體的裝置，但漿體殘余還是有可能破吸入真空泵內(nèi)，最后要用清水沖洗，所以真空泵必須選用水循環(huán)式真空泵。

    水循環(huán)式真空泵是利用泵殼和葉輪不同心的安裝結(jié)構(gòu)．在葉輪作旋轉(zhuǎn)時(shí)，構(gòu)成與葉輪成偏心的水環(huán)。充滿在葉片間的水，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，在葉片之間不斷地做周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，改變?nèi)~片中間的容積，在固定的吸氣口和排氣口的相應(yīng)配合下，完成吸氣、壓縮和排氣過程，形成真空。

  真空泵使用水冷卻，溫度愈低效率愈高。

  本工程選用sz一2型單機(jī)水循環(huán)真空泵，其技來幛能加下．

    6.2.1.5壓漿泵選用

    本工程采用UBL。螺桿式灌漿泵，螺桿式灌漿泵的優(yōu)點(diǎn)在于出力穩(wěn)定，流量和壓力的調(diào)節(jié)簡單方便，適用于預(yù)應(yīng)力孔道灌漿。

    6.2.2施工工藝操作程序 

    6.2.2.1試抽真空：

    關(guān)閉閥門l、3、4，打開閥門2和5，啟動(dòng)真空泵，觀察真空壓力表的讀數(shù)，應(yīng)能達(dá)到負(fù)壓力0 07～O lMPa。當(dāng)孔逆內(nèi)的真空度保持穩(wěn)定時(shí)(真空度越高越好)，停l min，若壓力降低小于0 02 MPa即可認(rèn)為孔道能基本達(dá)到并維持真空。如未能滿足此數(shù)據(jù)則表示孔道未能完全密封，需進(jìn)行檢查及改正工作，直至滿足以上條件。

    6.2.2.2拌漿：

    拌漿前先加水空轉(zhuǎn)數(shù)分鐘．使攪拌機(jī)內(nèi)壁充分濕潤，將積水倒干凈．按規(guī)定程序和配合比拌制水泥漿。

盛漿桶一次盛漿量要滿足一根管道的灌漿量。 

    6.2.2.3灌漿：

    啟動(dòng)真空泵，當(dāng)真空度達(dá)到并維持在負(fù)壓0 08MPa左右時(shí)，啟動(dòng)灌漿泵，使灌漿泵壓力達(dá)到0.4MPa左右，打開閥門1，開始灌漿。

    當(dāng)漿體經(jīng)過透明高壓管并即將到達(dá)閥門3時(shí)．打開閥門3并關(guān)閉閥門5，關(guān)閉真空泵：此時(shí)漿體通過閥門3流入廢漿桶。透明高壓管應(yīng)超過l0米長以便控制：

    觀察廢漿桶處的出漿情況，當(dāng)出漿流暢穩(wěn)定且稠度與盛漿桶漿體基本一樣時(shí)，關(guān)閉閥門2。 

    繼續(xù)開動(dòng)灌漿泵使壓力維持在0. 7MPB持續(xù)一定時(shí)間(1～2min)關(guān)閉閥門l，關(guān)閉灌漿泵。

    接通水源，打開閥門4進(jìn)行清洗．再拆下閥門2處的透明高壓管，關(guān)閉閥門3清洗透明高壓管。

    6.2.3拆除

    拆除連接預(yù)應(yīng)力粱的高壓管。閥門1、閥門2要待漿體終凝后拆除，過早拆除會(huì)造成預(yù)應(yīng)力孔道內(nèi)漿體流出，影響漿體的密實(shí)性。

7.真空輔助灌漿的勞動(dòng)力組織

    真空輔助灌漿的勞動(dòng)力組合共8人

8.真空輔助灌漿注意事項(xiàng)

    8.1真空灌漿的工藝過程是一個(gè)連續(xù)且迅速的過程，中間不能停頓，如果灌漿中斷，漿體靜止在管道內(nèi)可能出現(xiàn)假凝，再啟動(dòng)時(shí)恢復(fù)灌漿比較困難．所以防止灌漿中斷是根重要的。保證灌漿一次成功，中間不停頓、不出現(xiàn)問題是灌漿的關(guān)鍵。除了防止暴管、堵管、機(jī)械故障外．所用電源最好使用專線，防止其他電路故障造成停電。

    8.2在真空灌漿前如發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)殘留有水分或臟物的話，則使用空壓機(jī)先行將殘留在管道中的水分或臟物排走，確保真空輔助灌漿工作能夠順利進(jìn)行

    8.3保證一次灌漿有足夠的漿體，儲(chǔ)漿罐必須儲(chǔ)滿才能開始送漿。

    8.4整個(gè)連通管路的氣密性必須認(rèn)真檢查，合格后方能進(jìn)入下一道灌漿工序

    8.5向攪拌機(jī)送入任何一種外加劑，均需在漿體攪拌一定時(shí)間后加入，并延長攪拌時(shí)間。

    8.6管路及配件在完工后立即清洗干凈，設(shè)專人負(fù)責(zé)。使用過的閥門和接頭，應(yīng)在灌漿后l小時(shí)內(nèi)進(jìn)行拆除，在漿體未凝固時(shí)用水清洗干凈。

9.真空輔助灌漿的安全技術(shù)措施和文明施工

    施工前必須要對(duì)所有作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底，做到職責(zé)明確、責(zé)任落實(shí)。對(duì)機(jī)具設(shè)備進(jìn)行安全檢查，對(duì)施工電路進(jìn)行安全檢查，以及人員的防護(hù)進(jìn)行檢查。灌漿完成后，應(yīng)先卸壓，再拆卸各閥門。機(jī)具設(shè)備在搬運(yùn)時(shí)，應(yīng)先拆除電源，不得帶電搬運(yùn)。

    施工完成后，應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的外漏水泥漿進(jìn)行清除，必要時(shí)用水沖洗。廢漿的處理比較麻煩，灌漿時(shí)上層模板支撐未拆．廢漿桶大了放不下，廢漿桶小了不夠用。本工程采用將彩條布用鉛絲吊在支撐架上，形成一個(gè)袋形，可存放較多的廢漿，收工后再清除出現(xiàn)場(chǎng)。

施工用完的機(jī)具設(shè)備應(yīng)認(rèn)真清洗，并進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，堆放整齊備用，嚴(yán)格文明施工。

10.開展QC小組活動(dòng)和確保工程質(zhì)量

    在本工程施工中采用了qc小組活動(dòng)，明確了諜題、確定了目標(biāo)、制定了措施、制度、活動(dòng)內(nèi)容和方法。通過PDCA循環(huán)，成功地克服了施工中的難關(guān)，有效地解決了預(yù)應(yīng)力真空輔助灌漿技術(shù)的難點(diǎn)、確保灌漿過程無阻礙，一次灌漿成功率達(dá)到100％，施工工程質(zhì)量完全滿足設(shè)計(jì)要求，同時(shí)在施工中減少了風(fēng)險(xiǎn)，加快了速度，減少廢漿．節(jié)約了成本。在經(jīng)過總結(jié)后將形成該項(xiàng)技術(shù)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和工藝方法。

11.結(jié)論

    11.1真空輔助灌漿中的關(guān)鍵過程及其作用有三點(diǎn)。

    抽真空：主要實(shí)現(xiàn)了在真空中灌漿，消除了漿體中的氣泡，使?jié){體內(nèi)部飽滿，表面密實(shí)。

    漿體優(yōu)化：通過漿體配合比的優(yōu)化，改善了漿體的流動(dòng)度，有利于灌漿，減少了泌水現(xiàn)象，提高了漿體的強(qiáng)度。

    塑料波紋管：塑料波紋管增加了孔道的氣密性，有利于抽真空的效率，管壁摩擦力的減少，有利于漿體的流動(dòng)。

    最終灌漿后的質(zhì)量就遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于普通的灌漿質(zhì)量。

    11.2真空輔助灌漿的工藝過程可分為試抽真空，灌漿、持壓三個(gè)階段，各階段有其特定的功能，各操作人員應(yīng)定崗定員，明確各自職責(zé)，熟悉何時(shí)操作何種閥門，開泵關(guān)泵時(shí)間，壓力襲的控制讀數(shù)。設(shè)置統(tǒng)一指揮人員，在整個(gè)灌漿過程中進(jìn)行協(xié)調(diào)和指揮。正確的指揮加上操作人員的技術(shù)熟練水平是灌漿全過程順利進(jìn)行的保證。

參考文獻(xiàn)；

[1]真空輔助壓漿工藝在南京長江二橋索塔預(yù)應(yīng)力施工中的應(yīng)用；周明華；建筑技術(shù)2001年l2期

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

上一篇： 值得重視對(duì)混凝土養(yǎng)護(hù)的再認(rèn)識(shí)

下一篇： 塔架與鋼桁架的焊接工藝措施