摘要：以余慈高速公路项目为背景，利用足尺孔道模型，模拟实际的孔道压浆，开展真空辅助压浆工艺试验测试，并通过切片观测检验真空辅助压浆的效果。结果表明，试验选用的配合比切实可行，拌制浆体各项指标均满足规范要求；孔道压浆密实，质量控制好。
关键词：预应力管道；真空压浆；足尺模型；流动度；切片
0 引言
孔道压浆是后张法预应力混凝土梁施工中的关键工序之一，直接影响预应力体系的安全性和耐久性。传统的压浆工艺极易出现成型浆体强度偏低、压浆过程中堵塞孔道、漏浆、钢绞线包裹不密实等质量缺陷[1]，且检测难度相对较大。真空辅助压浆是在普通压力压浆的基础上，在孔道一端采用真空泵抽吸，排除孔内空气，使孔道内形成一定的真空度，然后在孔道的另一端用压浆机以恒定的压力将浆体压入预应力孔道中。相比较传统压浆工艺，真空辅助压浆在提高预应力孔道的饱满度和密实度、控制浆体成型质量方面具有较为明显的优势[2]。
余慈高速公路项目桥梁上部结构除部分段落采用了支架法现浇箱梁外，主要采用了工厂化分幅集中预制箱梁、梁上运梁、整孔架设的技术方案，在我国陆地常规公路桥梁中为首次采用。预制箱梁共计774片，均采用后张法施工。
1 试验方案
1.1 试验总体方案
选取典型孔道，制作足尺模型，穿入钢绞线，利用活塞式自动压浆机进行管道真空压浆，等强度达到要求后，取出波纹管，切片观测，检验压浆工艺，以总结压浆工艺的经验及不足，指导施工。
1.2 试验管道选择及模拟
预制箱梁钢束立面图见图1，钢束N1～N4最大弯曲角度均为5.50，试验根据现场情况，选取首片32.5m预制箱梁的N3b孔道为测试对象。现场根据孔道形状每隔30cm安装孔道支撑，用型钢定位制作足尺模拟压浆架，波纹管安装后用限位钢筋固定在该支撑架内，然后根据N3b孔道设计要求穿束。穿束就位后为真实的模拟实际情况，波纹管外侧采用横断面为30cm×30cm,强度为C50混凝土包裹固定，如图2和图3所示。
图1 预制箱梁钢束立面图
图2 模拟压浆管道图
图3 N3b孔道足尺模型
1.3 压浆材料
浆体配合比选用专用压浆料1625kg/m3，自来水454kg/m3。专用压浆料根据《浙江省公路桥梁预应力孔道压浆技术指南》和《公路桥涵施工技术规范》的要求，均委托外单位检测合格。工艺试验拌合用水采用生活饮用水，保证了与实际梁体孔道压浆用水相同。
1.4 压浆设备
管道压浆采用活塞式自动压浆机,真空辅助压浆工艺。压浆机包含真空泵和压浆泵，真空泵和压浆泵分别与同一管道的排气口和压浆口连接，排气口设在管道一端的上方，压浆口设在管道另一端的上方，管道出浆口应装有三通管。
1.5 压浆试验流程及工艺要求
1.5.1 压浆试验流程
用环氧树脂砂浆封堵锚头→清理锚垫板上的灌浆孔→安装密封罩→确定抽真空端及灌浆端，安装引出管和接头→搅拌灌浆料→抽真空→灌浆泵灌浆→出浆稠度与灌入的浆体相同时，关闭抽真空端所有的阀→灌浆泵持压→关闭灌浆泵及灌浆端阀门→拆卸外接管路、灌浆泵→浆体初凝后拆卸并清洗密封罩。
1.5.2 压浆试验工艺要求
压浆前清理锚垫板上的压浆孔，确定抽吸真空端及压浆端，安装密封罩，在两端锚座上安装压浆管、堵阀和快换接头。检查并确保所安装阀门能安全开启及关闭[3]。在安装完真空罩及设备后拧开排水口，将接在真空泵负压容器上的三向阀的上端出口用透明喉管连接到抽真空端的快换接头上。启动真空泵，开启出浆端接在接驳管上的阀门。关闭入浆端的阀门。抽吸真空度要求在-0.06～-0.1MPa，并保持稳定。停泵1min，压力表能保持不变即认为孔道能达到并维持真空。
浆体压入梁体孔道之前,应首先开启压浆泵，使浆体从压浆嘴排出少许,以排除压浆管路中的空气、水和稀浆。当排出的浆体流动度和搅拌罐中的流动度一致时，方可开始压入梁体孔道。压浆的最大压力不能超过0.7MPa。关闭出浆口后，保持0.5MPa，不少于3min的稳压期。进行压力补浆时，让孔道内水——浆悬浮液自由地从出口端流出。再次泵浆，直到出浆口端有匀质浆体流出,在0.5MPa的压力下保压5min[4]。
2 工艺试验实施
依据《浙江省公路桥梁预应力孔道压浆技术指南》，对真空稳压、制浆、灌浆及保压等项目进行试验测试。
3 试验结果分析
3.1 浆体性能分析
通过孔道压浆试验可以看出，进浆口、出浆口、孔道与真空泵连接处密封情况较好，浆体的出机流动度为12.2s，30min后流动度为13.2s，60min流动度为17.9s,均满足试验要求。3h钢丝间泌水率、24h自由泌水率均为0，满足规范要求。环境温度为29℃，符合夏季施工的要求。但在夏季施工时，当环境温度超过35℃，宜在夜间进行。实测浆体的物理及力学性能指标见表1。
表1 浆体的物理和力学性能
从表1可以看出，孔道浆体3d、7d、28d强度发展符合规范和施工现场对强度发展的要求，压浆一般在存梁区进行，在强度达到40MPa前，不宜移动梁体。3h自由膨胀率、24h自由膨胀率均满足规范要求。
3.2 压浆效果分析
孔道压浆7d后，取出波纹管，并切片观测，检查密实度，选取的典型切片断面见图4，切片断面图见图5。
从压浆切片试验可以看出，孔道具有良好的密封性，浆液稳压且密实度总体情况较好，未见较大的空隙存在，无泌水现象。从切片断面来看，整束钢绞线在未张拉（松散状态）情况下每根钢绞线基本
被水泥浆包裹严实，但考虑到实际施工中钢绞线是受力的，钢绞线间空隙更为狭小，后期施工中应把握好浆体流动度及保压的控制。
图4 切片断面示意
图5 切片观测
孔道压浆不仅与灌浆料的工作性能有关，还受到孔道压浆施工工艺的影响，其过程非常复杂，从原材料的质量到压浆温度、压浆程序的控制都要严格遵守设计和规范的要求，制定详细的现场施工实施细则，减少影响孔道压浆质量的不利因素，确保孔道压浆饱满密实[5]。
4 结论
1）试验结果表明，该真空辅助压浆工艺成型孔道无堵塞、漏浆，孔道密封性良好，密实度总体情况较好，未见较大的空隙存在，无泌水现象，压浆效果较好。
2）通过制作足尺压浆架,模拟实际的孔道形状，进行孔道压浆工艺的试验方法切实可行，较好地模拟了真实的压浆情况。同时，试验工艺简单，成本低廉,且破拆孔道对试验验证结果的判断基本无影响，值得推广。
