真空辅助压浆工艺

真空辅助压浆技术第1页共21页关于塑料波纹管成孔的真空辅助压浆工艺在后张预应力孔道中的应用撰写人：日期：二0十二月目录前言…………………1.范围…………………2.参照的标准、规范和规定………….3.术语…………………4.设备与附件………….5.材料………………….6.水泥浆性能要求…………………….7.水泥浆的性能检测及压浆适用性试验…………….8.管道、压浆孔和排气孔…………….9.预应力筋和锚具……………………10.施工工艺要求………11.质量检验与质量记录………………12.试验方法……………前言在后张法的有粘结预应力混凝土结构中，孔道压浆的主要目的是：防止预应力筋的腐蚀和为预应力筋与结构混凝土之间提供有效的黏结。故孔道压浆的密实性成为孔道压浆成功与否的首要技术要点。真空辅助压浆为近年来国际上兴起的新技术，其实塑料波纹管为成孔材料加以真空辅助压浆技术的灌浆工艺，对保证长管道压浆的质量起到良好的作用。得到了国内外土木工程界的认可，众多专家普认为：此种技术是目前确保预应力孔道压浆质量的最佳方法。由于此种工艺对预应力成孔材料的要求、孔道的埋设、孔道的密封性、压浆材料的选用、水灰比的确定、以及施工设备的配套等都有严格的要求，为确保此种先进工艺的推广应用，为便于施工操作，必须进行有效的质量控制。1.范围为在后张预应力混凝土结构中合理应用真空辅助压浆施工技术，应制定统一工艺技术要求。本工艺要求的适用后张法预应力体系采用VSLPT-PLUS塑料波纹管，对孔道进行真空辅助压浆施工的桥梁工程。对有特殊要求的工程，应遵守有关专门的规定。2.参照的标准、规范和规定本工艺要求在制定过程中参考了《预应力混凝土用钢绞线》、《预应力混凝土设计规程》、《后张法预应力施工规程》、《混凝土结构工程施工和验收规范》、《公路桥涵施工技术规范》、《钢绞线群锚系统》、《VSL后张拉体系》、《VSL后张预应力体系真空辅助压浆技术规程》等规定。3.术语3.1真空辅助压浆真空辅助压浆是传统压浆基础上将孔道系统密封，抽真空端用抽真空机浆孔道系统内的70%～90%左右空气抽出，并保持真空在70%以上，同时压浆端压入水泥浆，当水泥浆从抽真空端流出且稠度与压浆端基本相同时，再经过两端排气（排水及微沫浆）及保压的手段以保证孔道内水泥浆体的密实度。3.2真空度孔道整个系统基本密封后通过真空泵抽出空气，当70%以上空气被抽出时，真空表显示压力为－0.07Mpa以下，此真空度是真空辅助压浆的最低要求。3.3真空率抽真空机抽出空气的效率，一般按每小时抽出空气的m3的数计数，真空辅助压浆要求抽真空率≥40m3／h。3.4保压当孔道压浆经过排水、空气及微泡沫，两端排气等工序后还需在压浆压力下（≥0.5Mpa）保持压力≥2min后关闭压浆管阀及关停压浆泵。3.5泌水率搅拌成的水泥浆分别注入标准容器（100mm烧杯）经静置一定时间（一般为3小时）后，其泌水体积与原水泥浆体积之比。搅拌成的水泥浆三小时后泌水率在2%以内，不大于3%，泌出的水24小时内应被浆体完全吸收。3.6膨胀率搅拌成的水泥浆注入标准容器内，经静置一定时间（一般为24小时）后，水泥浆增加的体积与原水泥浆体积之比。3.7流动率后张法孔道压浆用的水泥浆在自重作用下流动的性能。表示水泥浆可灌性的一个指标。3.8流锥时间一定体积的水泥浆从一个标准尺寸的流锥中流出的时间。流锥是一锥形漏斗壮容器。体积为1725ml。测定时，通过测量水泥浆从锥形漏斗中流出起至流完为止所需时间作为水泥浆的流锥时间。3．9离析度搅拌成的水泥浆注入1m长标准容器内（透明管Φ80内径）。经静置24小时至48小时。从管中移出稍微变硬的水泥浆，仔细地将灰浆柱切成50mm左右的小段；记录下它们从管中移出的垂直位置。测量每段的体积与重量，得出密度=重量/体积。计算离析度R=1-（DTOP/DTOP）DTOP为顶部浆柱密度。DTOP为底部浆柱密度4．设备与附件4．1设备4．1．1压浆设备应包括搅拌器、存放式混合容器以及一个带连接软官和阀门的压浆还应有一个最大孔径5mm的筛子，水泥浆进入贮存器之前必须通过筛子。同时应具有水泥、水和添加等材料的计量装置。4．1．2压浆机用于真空辅助压浆的压浆机，其额定压力应不小于1MPa,流量应小于1m3′h，且能在6min内搅拌出均匀的符合性能要求的水泥浆，并应使水泥浆能连续搅拌。4．1．3真空机用于真空辅助压浆的真空机，其抽真空的能力应大于90％（-0、09MPa），抽真空的效率应不小于40m3min。4.1.4无油空气压缩机额定压力应不小于0.7MPa，排量应不小于10m3min。4.1.5高压水浆额定压力不小于0.7MPa。.2附件4．2．1压浆施工时所用的球阀、管体、胶官和接头等附件均应能承受1.5MPa以上压力。4．2．2压浆管的对接接头宜采用专用的快换接头。4．2．3压浆施工时还应配备以下物品：测速漏斗1个支架1个电子秒表1只O℃~100℃温度计1只对讲机2支试模（70.7mm×70.7mm×70.7mm）9个1升量杯1个烧杯2个／次15升容量水桶3个G1透明带钢丝塑料管、防水胶带、密封胶、保鲜膜、橡皮筋、排气管等若干5.材料5.1水泥5.1.1应采用设计规定的水泥，所用水泥质量必须符合现行国家标准的规定。5.1.2用于真空辅助压浆的水泥尚须满足以下性能要求（见表一）表1水泥的性能要求序号项目性能要求1细度320－350m2/kg2氯化物含量≤0.05%水泥重量3铝酸三钙（C3A）≤5%水泥重量4硅酸三钙（C3S）≥60%水泥重量5游离态石灰含量≤1%水泥重量5.1.3压浆所用水泥的出厂时间一般应不少7天，且不超过28天，水泥必须按规定的重量成袋交货，一般50kg或25kg一袋，其重量公差应小于2%，并应存放在干燥的地方，或放在集装箱内。水泥中不得含有任何团块，禁止使用失效水泥。5.2水5.2.1拌制水泥浆的水应不含有任何对预应力筋有腐蚀作用或对水泥有影响的有害物质；不能用污水；清洁的饮用水可直接用于拌制水泥浆。5.2.2如使用其它水源拌制水泥浆,则应对水质进行化学分析,每升水中有关介质的含量应符合下列条件:有机物含量:≤50mg硫酸盐含量:≤100mg碳酸盐含量:≤100mg氯化物含量:≤100mgPH值＞55.2.3拌制水泥浆时,水泥浆中水的含量必须得到有效控制,可用经法定计量机构校准的秤或其它计量器具进行称量,且其重量误差应控制在2%以内。5.3添加剂5.3.1对后张法预应力管理进行真空辅助压浆施工时，为使水泥浆达到规定的性能要求，宜使用适量的添加剂。5.3.2添加剂应具有减水、缓凝和微膨胀等作用，但不得含有对预应力筋和水泥有损害的物质，尤其不得含有氯化物和硝酸钙等腐蚀物质同。5.3.3添加剂必须存放在室内保管，并应有可靠的防潮措施，存储时间一般不应超过6个月。5.3.4用于压浆的添加剂，可按表2中的品种选用，但不同的添加剂其分子我各异，使用不同的水泥品种时其相互作用不一致，因此必须通过相应的试验来验证其品种的适用性及用量。表2添加剂品种型号及推荐用量序号名称型号推荐用量（占水泥重量的百分数）1真空辅助压浆专用助剂HF3%－5%5.4预应力锚具采用真空辅助压浆专用锚具，并提供密封措施。5.5成孔孔道采用自身保证成孔质量和提供密封性能的成孔材料，在工程实践中，采用VSLPT-PLUS塑料波纹管，管与管的连接，采用专用塑料管连接器或专用塑料焊接机。成孔的埋设固定以满足工程需要为准。6.水泥浆性能要求6.1水泥浆的强度应符合设计规定，设计未规定时，在标准养护条件下，其7天龄期强度不应小于25Mpa，28天龄期强度应不小于40Mpa。6.2在加入添加剂后，水泥浆的水灰比应控制在0.29－0.33。6.3水泥浆在拌和后3小时内，其泌水率应大于2%，且泌水应在24小时内被浆休完全吸收，泌水率的试验方法见本工艺要求的12.2.1条款。6.4水泥浆中掺入适量膨胀剂后，其自由膨胀率应小于5%。膨胀率的试验方法见本工艺要求的12.2.1条款。6.5水泥浆的流动度宜控制在13秒至18秒之间，拌制30分钟后宜控制在20秒至25秒之间。流动度的试验采用CRD-C79-58流动锥法，其试验方法见本工艺要求的12.2.2条款。6.6水泥浆的离析度不应大于5%，离析度的试验方法见12.2.3。6.7水泥浆的掺入量适量缓凝剂后，其初凝时间应不小于3小时，终凝时间应不大于17小时。6.8用于施工的水泥浆，其温度宜控制在10℃－40℃之间。如果水泥浆的温度不能保持在此限度内，必须对其施工性能进行调整，并通过现场试验的手段验证。6.9水泥浆的密度应不小于1950kg/m3。。7.水泥浆的性能检测及压浆适用性试验7.1在计划压浆施工前一个月，应根据工程结构的特点、材料设备的条件及现场环境等因素，在试验室进行水泥浆配合比的设计和试配，确定水灰比及添加剂的用量等参数，报监理工程师批准认可后，用于指导施工。7.2配合比确定后，应进行水泥浆的试拌和，以确定搅拌机的型号及优化的搅拌时间。7．3对水泥浆的性能应进行检测，需检测的性能包括：泌水率、膨胀率、流动度、离析度、浆体温度、凝结时间、强度等，这些性能都必须满足本工艺要求第6条款的要求。对水泥浆的性能进行检测时，必须采用工程实际使用的符合要求的材料及设备进行。7．4为全面综合地体现出水泥浆在压入管道中的实际情况，进一步确定水泥浆的泌水性和离析性，应进行斜管试验，其试验方法见本工艺要求的12。2。4条款。7．5当需要检验实际管道压浆时，水泥浆在管道中是否密实饱满，并检验压浆的适用性时，可做管道压浆模型试验或1：1足尺压浆试验。8．成孔孔道、压浆孔和观察孔的技术要求8．1采用真空辅助压浆工艺时，宜选用VSLPT-PLUS高密度聚乙烯（HDPE）塑料波纹管，卡箍、排气管及管盖，所用塑料波纹管的质量和规格应符合企业标准《预应力混凝土用塑料波纹管》QB/VSL的要求。8.2管道和其接头应有足够的密封性以防止水泥浆渗漏及抽真空时漏气，且其强度应能足以保持管道的形状，以防止在搬运和浇筑混凝土的过程中损坏，同时还应具有良好的柔韧性、耐磨性和绝缘性能。管道的材质不应与混凝土、预应力筋或水泥浆有不良的化学反应。8.3塑料波纹管的壁厚不得小于2mm。8.4管道的内径取决于预应力筋的横截面积。一般情况下，管道的内横截面积宜用预应力筋横截面积的2.0－2.5倍。如果由于某种原因，实际的面积比低于给定的极限时，应通过试验验证其可否进行正常穿素及压浆作业。8.5塑料波纹管在运输和存放过程中应注意保护。运输时宜用集装箱或平板车厢，且不得卷盘或弯折。堆放时场地应平整、清洁，最好存放在仓库内，并不得与金属等硬物混杂、磕碰，无存放条件必须在户外堆放时，应进行覆盖，不得长时间在烈日下暴晒。8.6采用真空辅助压浆施工时，压浆孔和观察孔允许在锚具上设置，但其位置应在施工图纸上详细注明。压浆孔和观察孔的内径至少应该为20mm。如果长度超过50米以上时，应在适当的位置（如管道的高低点处）加设观察孔，用以在真空辅助压浆过程中及压浆工作完成后检查孔道的浆体情况。9.预应力筋和锚具的技术要求9.1采用真空辅助压浆施工时，预应力筋宜选用高强低松驰钢绞线，其技术性能符合《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224），必须符合设计要求。9.2预应力锚具选用VSLEC型锚具（包括锚具专用密封盖），其技术性能符合《VSL钢绞线群锚系统》和GB/T14370标准。10.施工工艺要求10.1塑料波纹管的安装10.1.1塑料波纹管在布管安装前，应按设计规定的管道坐标进行放样，设置定位钢筋，波纹管应固定在定位钢筋上用铁丝扎紧，定位钢筋的间距不宜大于0.8m，对曲线管道宜适当加密。10.1.2塑料波纹管与锚座连接处应使用防水胶带缠紧密封，对锚座上的压浆孔连接螺孔，亦应使用防水胶带堵塞密封，以防止浇筑混凝土时水泥浆渗入管道内或螺孔内。10.1.3塑料波纹管之间的连接可采用连接套卡箍对接，也可采用热熔焊管孔焊接。焊管机的设定温度为250℃，功率800W，加热时间30称－65秒。10.1.4在预应力事长度L大于50米时，必须每隔40米到50米处，应布置带有观察孔的塑料卡箍，其布设的位置尽量选择在预应力束的高低点处。10.2预应力锚具和盖帽的安装10.2.1安装EC锚座时，应使压浆端的压浆孔位于管道下方，抽真空端的抽气孔则应位于管道上方。10.2.2安装EC型盖帽时，应将锚座表面和螺孔内清理干净。安装时应在锚座表面和密封盖帽O形圈内涂上密封胶，并注意盖帽上的观察孔应朝上。10.2.3密封盖帽上的观察孔可用螺丝缠上密封带并涂以密封胶后旋紧。如果要防止排浆污染场地，可采用带球阀的观察管，排浆时开启球阀使多余的浆液输入预备的容器中，必要时可在盖帽下方设一排水孔。10.3预应力筋的安装与张拉10.3.1预应力筋的安装与张拉应按相应的施工规范的规定执行。10.4压浆前的现场准备工作10.4.1现场应备在关于压浆步骤的方法的书面说明，说明包括压浆的方向、压浆端和抽真空端各自的位置，使用压浆孔和排气孔的顺序，以及可能再次压浆的必要设备，还应备有充足的材料及完成压浆作业所需的设备。10.4.2在进行压浆作业之前，应对材料、设备进行下列检验或检查：1）水泥的龄期、温度及每袋的重量，2）所用水的温度和数量，3）添加剂的贮存期及每袋的重量，4）工作设备及备用设备的性能，5）压浆孔和排气孔的连接装置。10.4.3应用无油的压缩空气清洁管道内一切可能有的杂物，并检查管道是否被堵塞或泄漏。压浆软管与压浆管的接头应无尘并保持气密，且应确认观察孔能正常打开各关闭。10.4.4进行试抽真空度和试加压试验。关闭压端阀门，在抽真空端接上抽真空机接上，抽去管道内的空气，当管道内的真空度能达到工艺要求时，可以为管道系统密封可靠，否则应找到泄漏位置并进行处理，直到真空度达到工艺要求。10.4.5管理人员（包括技术、试验、质检、施工指挥等）、监理工程师、操作人员、检测人员及试验设备必须到位。10.5压浆作业10.5.1现场所有压浆作业都应由有经验的操作人员来完成，此操作员应定岗。10.5.2对预应力束施加力后，压浆设备的安装应尽快进行，压浆应尽快完成。10.5.3按确定的水灰比和添加剂用量，拌制水泥浆，并在现场进行流动度、泌水率、膨胀率、离析度和浆体温度等性能抽样检测。10.5.4水泥浆经检测并判定合格后，开启真空机，抽取管道内的空气。确认管道内真空度达到预期要求后，方可开启压浆机进行压浆作业。10.5.5水泥浆拌制至压入管道的延续时间，视气温情况而定，一般在30－45分钟之内，对长大管道或作业时间较长的压浆，水泥浆中宜掺加适量缓凝剂，其延续时间可增加到60分钟，但对因延迟使用而流动度下降后的水泥浆不能再使用，不得通过加水来增加流动度。10.5.6压浆应缓慢、均匀地进行，不得中断，并应使水泥浆保持连续单向流动。10.5.7压浆应使用螺杆式或活塞式压浆泵，不得使用压缩式，一般情况下，压浆的压力宜为0.5－0.75Mpa，对长大管道可适当提高压力，但最大压力不宜超过1.0Mpa。10.5.8水泥压入管道内的速度应根据管道的规格型号和外界环境条件的不同来决定，一般情况下，宜控制在5－15m/min，对垂直管道可采用低速，对长大管道需较高的速度，在炎热气候条件下可能需要更高的速度，但应注意较高的速度会在软管和管道内产生更大的压力。10.5.9当水泥浆压至抽真空端时，开启抽真空端锚锚具的密封盖帽上的观察孔。从观察孔流出的水泥浆无气泡和微沫浆，且其稠度与规定稠度相同时，方可关闭观察孔。10.5.10关闭观察孔后，仍应使压浆泵不小于0.5Mpa的压力至少3min进行保压，然后才关闭压浆管阀门及压浆泵，完成本次压浆。10.5.11压浆时，必须按规定的频率抽样制作试件，进行标准养护，检测其抗压强度。10.5.12压浆途中若发生故障，不能连续一次压满时，应立即用压力水冲洗干净，故障处理后再压浆。10.5.13压浆过程中及压浆后48小时后，结构混凝土的温度不得低于5℃,否则应采取保温措施，当气温高于35℃时，压浆宜在夜间气温稍低时进行，对极端条件下（寒冷和炎热气候）的压浆作业，应遵守有关的施工规范的规定。10.6清洗10.6.1所有设备在压浆作业完成后都应彻底清洗，如盖帽、压浆机内外、压浆软管、真空管、三通、排气管以及结构上的残留水泥浆均应清洗干净，压浆管和排气管上的阀门在清洗干净后还应涂抹黄油以备迫后用。10.7安全10.7.1压浆作业中，应采取有效的安全防护措施，保护操作人员。10.7.2在浆体的搅拌作业时，操作人员应配戴手套、口罩及防护眼罩等，以保护眼睛和不会吸入带颗粒的气体。10.7.3在高空作业时，必须带安全带及安全帽，下挂安全网，压浆机具要放置牢靠稳固。夜间压浆时要保证照明亮度。压浆完毕后，压浆机具要及时清洗、保养，场地要冲洗清理干净。10.7.4所有电源线路的设置必须规范，确保用电安全。11.质量检验与质量记录11.1水泥浆性能的检验试验方法按12.2.1、12.2.2、12.2.3进行，检验要求应附合第6条的规定，性能应符合本工艺要求第5条的要求。11.2管道密封性检验按第9.4.4条规定执行。11.3管道压浆密实度的检验方法按12.2.4条进行。如有不密实情况，应及时处理。11.4压浆施工时，每一工作班应留取3组70.7mm×70.7mm×70.7mm立方体试件，标准养护28天，检测其抗压强度，作为评定水泥浆强度质量的依据。11.5进行水泥浆的配合比设计试验时，应填写“水泥浆配合比设计试验报告”，压浆施工时检测水泥浆性能应填写“水泥浆配合比设计试验报告”，并应填写“压浆检测报告”和“压浆施工记录”，对试件进行强度检测，应填写“水泥浆抗压强度检测报告”。对其它检测亦应填写相应的检测报告。11.6质量控制流程－本质量控制流程针对真空辅助压浆工艺中的埋设及压浆作业过程的控制。1锚座的预埋检查确认压浆口的位置在下端，抽真空口的上端2成孔管道的铺设检查1管道的连接：预应力束长度大于45米，按8.6条款要求操作，当孔道和孔道连接需要用热焊接机焊接时，请注意焊缝的位置应在塑料管的波峰之间，且焊缝的质量能保证密封，否则应用切除焊缝重焊，或在焊缝位置用密封胶带密封缠绕。2.孔道成孔质量的检查。3.定位钢筋的检查。3密封盖帽的安装检查1．检查密封盖帽和锚座接触面的清洁度。2.孔道成孔质量的检查。4浆体的检查检查1．水泥按5.1条款要求检查。2.水按5.2要求检查。3.添加剂和浆体的要求，按5.3和6条款要求检查。4.浆体的性能检查，按第7条款要求试验检查。5孔道真空度检查1．试抽真空，检查孔道的真空度能否到达要求。2.在压浆操作整个过程中，真空机的真空表的读数应始终在初建立真空度的读数，如有边差，只在5%左右，不右能偏大。6压浆作业检查1．压浆作业应由受过培训的且固定的人员操作。2.压浆设备应能满足4.1要求且工作状态良好。3.压浆的环境气温应满足作业条件要求4.压浆的浆体配合比和性能要满足技术要求5.当压浆的技术条件、环境条件、设备条件都满足要求后，安装抽真空机、压浆机后，先抽真空，开始压浆。6.当浆体压至抽真空端时，从此端的三通管的出浆管排浆，当流出的浆体的稠度和规定的稠度相同时，关闭抽真空机。7.各个观察孔排浆，从离压端最远的观察孔依次排浆，直到排出的浆体的稠度和规定的稠度相同时，关闭抽真空机。.8.保压，按3.4要求操作。9.压浆检查，压浆后48小时，打开各个观察孔，检查观察孔管口的浆体情况。12.试验方法12.1PT-PLUS孔道磨阻系数测定12.2真空辅助压浆浆体试验12.2.1水泥浆泌水率和膨胀率测试12.2.1.1容器12.2.1.2测试方法往容器内填灌水泥浆约100mm深，测出填灌面高度A3并记录下来，然后盖上密封盖。置放3小时后，测量出水面高度A1和浆体高度A2。3小时泌水率为：100×（A1-A2）/A3（％）24小时泌水应完全被吸收。膨胀率：100×（A2-A3）/A3(%)12.2.2水泥浆流动度测试（CRD-C79-85流动锥）12.2.2.1容器12.2.2.2测试方法测定时，先将漏斗调整水平，用中指堵住底孔，将搅拌均匀的水泥浆倾入漏斗，直到表面到1.725升刻度。松开手指，让水泥浆自由流出，水泥浆全部流完时间作水泥浆流动度，至少做两次到平均值。（为确保内表面完全湿润，先在锥内灌满水，让水从底孔处流出，测试的水泥浆先用筛网去大粒水泥团块。）12.2.3离析度12.2.3.1试验目的在水泥浆配比设计确定，搅拌机型号和搅拌时间确定下，用工地水泥（不同批号），使用添加剂（不同时间）作离析试验，以定期检查