真空辅助压浆在桥梁预制中的应用研究

在预制铁路桥梁的预应力混凝土结构中，以往采用传统的压力压浆工艺。但随着高速铁路快速发展、预应力施工技术的日益成熟，传统的压浆工艺存在浆体密实性差、有空气形成的气泡、孔隙等现象，从而使预应力筋宜受侵蚀，降低了结构的耐久性，其已无法满足桥梁生产的需要，取代的是已取得良好效果的真空辅助压浆的应用。

1 真空压浆基本原理

真空压浆技术是采用真空吸浆法和常规压浆法相结合，即在常规压力压浆泵设备系统的基础上进行改进，增加抽真空的真空泵设备系统。整个预应力孔道系统封闭，一端用真空泵对孔道进行抽真空，使之产生负压-0.06Mpa～-0.1Mpa），然后用压浆泵将优质水泥浆从孔道的另一端压入，当水泥浆从抽真空端流出且颜色与压浆端相同（即稠度相同），再经过特定位置的排浆（排水及微泡沫），并加以≤0.7Mpa的正压力，并持续保压3min，以保证预应力孔道压浆的密实度。 

2 浆体性能指标及浆体配合比设计

（1）浆体性能指标。

32m有碴轨道后张预应力混凝土简支箱梁对灌浆浆体性能的要求为：

水胶比：水泥浆的水胶比控制在0.3～0.34；

泌水率：水泥浆不得泌水，3小时小于0.1%，24小时为0；

流动性：浆体流动度不大于25s，30min后不大于35s；

膨胀率：28d限制膨胀率0～0.1%；

充盈度：无肉眼可见水囊，无直径大于3mm的气囊；

凝结时间：初凝时间应＞4h，终凝时间应小于24h；

强度：7d龄期，强度＞40Mpa。

为保证梁体的耐久性，压浆材料经比选采用高性能无收缩灌浆剂，北京建工华创工程技术有限公司CG-W-20无收缩防腐蚀高性能预应力管道灌浆剂，进行了配合比试验。

CG-W-20无收缩防腐蚀高性能预应力管道灌浆剂是具有较高的流动性，泌水少，浆体稳定性好，凝结时间可调，无收缩或微膨胀，强度高，并掺入了MCI迁移复合型阻锈剂，对预应力筋的阴极及阳极同时进行了双重保护，避免了亚硝酸盐类阳极阻锈剂的缺点。在正确的施工工艺下，能确保管道极高的充盈度，获得质量优异的硬化灌浆体。其质量稳定可靠，大大提高了施工时的操作性和灌浆的稳定性。

（2）压浆设备的选取。

真空辅助压浆的重要设备采用安徽理工生产的SZ-2型真空泵，SZ-2型真空泵为单级水环式抽气泵，是真空压浆工艺中用于孔道形成负压的主要设备，利用偏心叶轮带动工作液，通过截止阀和调节阀直接进入泵的工作室，同时泵工作时的工作液随气体一起排出，这种连接可使泵获得高的极限真空。

压浆机为LG-P503型螺杆式灌浆机，在灌浆过程中，水泥浆在密封腔内被螺杆匀速推进，故输送量均匀，压力平稳，无空气渗入，且停只输送后可保压。这些特点保证了匀速连续灌浆的质量。

（3）配制的浆体配合比指标为：水泥浆的水灰比为0.34，水泥浆的3h泌水率为0.07%～0.1%，泌水在24h内被浆体吸收；浆体流动度为18s；浆体膨胀率为0.1%；压浆时浆体温度为28℃。

从上述数据可以看出，浆体配合比满足32m有碴轨道后张预应力混凝土简支箱梁对灌浆浆体性能的要求。 3 真空辅助压浆的施工步骤

（1）施工准备。

①进行配合比设计，通过试验确定施工浆体配合比，并进行测试；

②切割钢绞线，水泥砂浆封端并安装密封罩；

③检查孔道的密闭，设备、辅件的规格数量及其运转状态。

（2）试抽真空。

关闭阀门1、2和排气孔，打开阀门3、4，启动真空泵，观察真空表读数，若负压在-0.06Mpa～-0.1Mpa，停泵1min保压不变，即可进行压浆。

（3）拌浆。

①拌浆前先加水空转几分钟，使搅拌机内壁充分湿润，后将水排净；

②按规定的水胶比和灌浆剂用量拌制水泥浆，

办好后在现场进行稠度、泌水率测试，进行浆体试模制作；

（4）压浆。

①开启真空泵，当真空度维持在-0.07Mpa时，启动压浆泵进行压浆；

②浆体流过观察管时，关闭阀门3，打开阀门2，并关掉真空泵；

③观察废浆桶出浆情况，当浆体稠度一致、出浆匀速，关闭阀门1，并关掉压浆泵；

④打开排气孔，启动压浆泵，观察排气孔处出浆情况，当浆体稠度一致、出浆匀速、无气泡和微沫浆后，关闭排气孔，施加0.5Mpa～0.6Mpa的压力持压3min，关掉压浆阀，关闭阀门3；

⑤拆除阀门1、3外的设备，并清洗干净。

（5）真空辅助压浆注意事项。

①水泥浆在压灌过程中要经常搅动，对延迟使用流动度下降的浆体，严禁通过加水来增加其流动性；

②搅拌好的浆体每次应用完卸尽，在水泥浆未全部卸出的情况下，不能加入压浆材料另行搅拌；

③孔道压浆需一气呵成，同一管道压浆应均匀、连续进行一次完成；

④压浆速度不宜过高，较高的速度会在孔道内产生过大的压力，造成泛浆。 

4 真空辅助压浆的优越性

可以消除普通压浆法引起的气泡，同时，孔道中残留的水珠在接近真空的情况下被汽化，随同空气一起被抽出，增强了浆体的密实度。

（1）消除混在浆体中的气泡，这样就避免了有害水积聚在预应力筋附近的可能性，防止预应力筋的腐蚀。

（2）浆体中的微末浆及稀浆在真空负压下率先流入负压容器，待稠浆流出后，孔道中浆体的稠度即能保持一致，使浆体密实度和强度得到保证。

（3）孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体形成的压头差，便于浆体充盈整个孔道，尤其是一些异形关键部位，对于弯形、U型、竖向预应力筋更能体现真空灌浆的优越性

（4）作为一种全新的技术，真空辅助压浆要求施工现场具有高水平的质量，包括高水平的管理人员和操作队伍，这样由于这种方法本身的性质决定了它具有高水平的质量控制。

采用正确的工艺是使用此项技术的前提条件，采用配套的锚具组装件、成孔性能良好的塑料波纹管，使用专用设备、专用浆体外加剂、标准化的施工规程以及专业施工人员都是保证工艺得以正确实施必不可少的条件。