一、項目簡介
在太白路~丈八東路立交工程中,采用了預應力孔道智能壓漿新技術(shù),替代了傳統(tǒng)的全人工孔道壓漿工藝,提高了預應力孔道壓漿質(zhì)量。
該技術(shù)是通過程序控制整個壓漿過程,自動攪拌、自動控制水膠比、自動調(diào)節(jié)壓力與流量以及精確控制穩(wěn)壓時間。壓漿完成后,能夠有效提高預應力孔道壓漿密實度和橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性。
二、項目背景
1、傳統(tǒng)壓漿工作原理
傳統(tǒng)壓漿采用一臺壓漿泵、一臺攪拌設(shè)備,通過壓漿泵,將人工拌合好的漿液壓入預應力孔道,在孔道另一端觀察漿液流出后是否與壓入端狀體一致,然后對出漿口進行封閉,并穩(wěn)壓3分鐘。
2、采用新技術(shù)的必要性
隨著預應力技術(shù)的廣泛應用,預應力構(gòu)件向著長大化方向發(fā)展。而近年來國內(nèi)多次發(fā)生橋梁坍塌、未達到使用年限被迫拆除的惡性安全質(zhì)量事故,經(jīng)過有關(guān)專家分析研究,預應力孔道壓漿不密實,造成預應力筋銹蝕是導致此類事故的重要因素之一。
使用傳統(tǒng)壓漿工藝存在以下問題:
①、漿液的水膠比不可控。施工現(xiàn)場往往為改善流動性增加用水量,必然導致泌水過大,造成孔道空洞。
②、難以判斷漿液是否充盈和密實。傳統(tǒng)壓漿對現(xiàn)場施加的壓力隨意調(diào)整,未能在管路形成有效壓力和保持一定時間的穩(wěn)壓,僅靠漿液自流性無法保證充盈和密實。
③、人為操作造成施工質(zhì)量低下的因素大。
三、智能壓漿技術(shù)
1、智能壓漿原理
壓漿前采用密封罩和砂漿將孔道密封,在出漿口用真空泵將孔道內(nèi)真空度抽至-0.07MPa左右,進漿口以0.7MPa壓入,保證漿體不會形成氣泡。另外,由于真空泵和孔道有較大壓力差,孔道內(nèi)殘留水會被率先抽出,殘留水珠汽化后被抽出,預應力束被密實漿體包裹,從而有效防止預應力筋腐蝕。
自動制漿機自動精確計量壓漿料、水,控制攪拌時間,降低水灰比,增加流動度,漿體強度高。
2、壓漿設(shè)備及壓漿管安裝
壓漿設(shè)備采用JS-300型高速攪拌壓漿臺車。主要包括自動壓漿機(自帶控制平臺)、真空泵、壓漿泵、壓漿管。自動壓漿機連接壓漿泵,壓漿泵通過壓漿管連接至壓漿孔道,真空泵連接至出漿口。
壓漿臺車中的高速攪拌部分 ,攪拌轉(zhuǎn)速 能夠達到1000r/min ,計量精度優(yōu)于1% ,進料容量 2×0.4 m3 ,單次攪拌量 150-300kg ;低速攪拌部分攪拌轉(zhuǎn)速能達到 70r/min ,儲料筒容量 0.5 m3 。
3、壓漿料
壓漿材料采用成品預應力孔道壓漿料。
壓漿料:水=100:26(質(zhì)量比)。攪拌機轉(zhuǎn)速不低于1000r/min,臨時儲漿罐應具有攪拌功能。
4、施工步驟
① 制漿
首先根據(jù)配合比在控制平臺上輸入?yún)?shù),本工程采用專用壓漿料,因此只用輸入水與壓漿料的配比。
分別按下“低速攪拌”和“高速攪拌”開關(guān),高速攪拌機和低速攪拌機開始運行,水泵開始運行,往高速攪拌筒內(nèi)注水,同時控制器顯示當前高速攪拌筒內(nèi)料的增加量。注水量增加到配比設(shè)定值的80%~90%時,水泵停止工作,然后依次送入壓漿料。當全部粉料送入完畢并繼續(xù)攪拌2分鐘后(控制器顯示倒計時時間),水泵繼續(xù)運行,往高速攪拌筒內(nèi)注入剩余的水;繼續(xù)攪拌2分鐘后(控制器顯示倒計時時間),將手動打開高速攪拌筒上的出料閥,攪拌好的水泥漿流入低速攪拌筒內(nèi),控制器顯示高速攪拌筒內(nèi)剩余料的重量。當沒有料可流入低速攪拌筒內(nèi)時,手動關(guān)閉出料閥,完成一次攪拌過程,制漿完成。
② 抽真空
關(guān)閉進漿伐,三通處出漿伐,開啟真空泵抽真空,待真空度達到-0.07MPa以上時,停泵,觀察真空度是否迅速回落。正常三十秒以內(nèi)孔道內(nèi)真空度就能達到-0.07MPa以上,達不到,或者迅速回落,則管道或者預應力孔道不密封。迅速達到-0.1MPa左右的,真空泵管道堵塞。
③ 壓漿
按下“壓漿泵”開關(guān),控制器將顯示穩(wěn)壓時間(分鐘)設(shè)置為3分鐘,壓漿泵開始工作,將低速攪拌筒內(nèi)的漿料抽出,同時控制器上的“設(shè)置”燈長亮,表示正在進行壓漿操作。當灌漿壓力達到設(shè)定的上限值(由壓力表紅針設(shè)定,設(shè)置為0.6MPa)時,開始穩(wěn)壓。在穩(wěn)壓期間,如果灌漿壓力低于設(shè)定的下限值(由壓力表藍針設(shè)定,設(shè)置為0.5MPa)時,控制器將再次啟動壓漿泵,使灌漿壓力保持在規(guī)定的范圍內(nèi),直到穩(wěn)壓時間達到規(guī)定的時間后壓漿泵停止工作,控制器上的“設(shè)置”燈熄滅,完成壓漿過程。
④ 封閉壓漿孔
關(guān)閉壓漿泵及灌漿端閥門,完成壓漿。拆卸外接管路、附件。完成當日壓漿后,必須將所有壓漿液的設(shè)備清洗干凈,安裝在壓漿端及出漿端的球閥,應在灌漿后2小時內(nèi)拆除并進行清理。
四、智能壓漿效果檢測
1、現(xiàn)場觀測
通過與以往工程的傳統(tǒng)壓漿工藝對比,可以明顯觀察到,通過智能壓漿技術(shù)施工的預應力孔道、排氣孔均被壓漿液填滿,且無空洞。壓漿過程通過對“壓力、流量、水膠比”三參數(shù)監(jiān)測,控制壓力以保證灌漿的密實度,測量流量以校核排氣效果和計算充盈程度,監(jiān)測水膠比以保證漿液性能符合要求。
2、無損檢測
為了準確測試縱向預應力孔道(雙端錨頭露出)的壓漿缺陷,同時兼顧測試效率,采用基于沖擊彈性波的多種方法進行測試。
為了定性測試的結(jié)果定量化,引入了灌漿指數(shù)If 。當灌漿飽滿時,If =1,而完全未灌時,If =0 。因此,可得到相應的灌漿指數(shù)IEA(全長衰減法),IPV(全長波速法) 和ITF(傳遞函數(shù)法)。同時,綜合灌漿指數(shù)可以定義為:
只要某一項的灌漿指數(shù)較低,綜合灌漿指數(shù)就會有較明顯的反映。通常,灌漿指數(shù)大于0.95意味著灌漿質(zhì)量較好,而灌漿指數(shù)低于0.85 則表明灌漿質(zhì)量較差。
方法 | 項目 | 縱向預應力孔道 | 橫向預應力孔道 | |||
1#孔道 | 2#孔道 | 3#孔道 | 1#孔道 | 2#孔道 | ||
全長波速法 FLPV | 箱梁混凝土標定波速 | 4.412 | 4.464 | |||
實測孔道波速(km/s) | 4.453 | 4.462 | 4.438 | 4.492 | 4.483 | |
灌漿指數(shù)IPV | 0.940 | 0.927 | 0.962 | 0.956 | 0.970 | |
全長衰減法 FLEA | 能量比 | 0.032 | 0.038 | 0.035 | 0.029 | 0.028 |
灌漿指數(shù)IEA | 0.933 | 0.900 | 0.917 | 0.950 | 0.956 | |
傳遞函數(shù)法 PFTF | 頻率比(F1/F0) | 1.203 | 1.218 | 1.258 | 1.167 | 1.183 |
灌漿指數(shù)ITF | 0.899 | 0.891 | 0.871 | 0.917 | 0.909 | |
綜合灌漿指數(shù)If | 0.924 | 0.906 | 0.916 | 0.941 | 0.944 |
由檢測結(jié)果可知,預應力孔道壓漿質(zhì)量綜合灌漿指數(shù)介于0.906~0.944之間,表明該箱梁的預應力管道壓漿質(zhì)量良好,無較大缺陷,可正常使用。
五、技術(shù)總結(jié)
通過本次預應力孔道智能壓漿新技術(shù)的應用與研究,我單位對此技術(shù)進行了總結(jié),其中包括:
1、壓漿設(shè)備要求
攪拌轉(zhuǎn)速需要達到1000r/min,以保證新型壓漿料與水充分攪拌。壓漿臺車采用計算機程序自動控制,滿足計量的精確度。
2、壓漿料性能要求
項目 | 性能指標 | ||
水膠比(%) | 0.26-0.28 | ||
凝結(jié)時間(h) | 初凝 | ≥5 | |
終凝 | ≤24 | ||
流動度(25℃)(s) | 初始流動度 | 10-17 | |
30min流動度 | 10-20 | ||
60min流動度 | 10-25 | ||
泌水率(%) | 24h自由泌水率 | 0 | |
3h鋼絲間泌水率 | 0 | ||
壓力泌水率(%) | 0.22MPa (孔道垂直高度≤1.8m) | ≤2.0 | |
0.36MPa (孔道垂直高度>1.8m) | |||
自由膨脹率(%) | 3h | 0-2 | |
24h | 0-3 | ||
充盈度 | 合格 | ||
抗壓強度(MPa) | 3d | ≥20 | |
7d | ≥40 | ||
28d | ≥50 | ||
抗折強度(MPa) | 3d | ≥5 | |
7d | ≥6 | ||
28d | ≥10 | ||
對鋼筋銹蝕作用 | 無銹蝕 |
3、壓漿設(shè)備的操作
主要操作均為計算機程序控制臺操作,操作方法如下:
4、其他控制要點
①施工前,制漿機和壓漿泵必須試運行。
②連通管路氣密性必須認真檢查。
③制漿前確認施工配合比。
④必須保證出漿濃度和孔道內(nèi)濃度一致再關(guān)閉出漿閥持壓。
⑤持壓時現(xiàn)場技術(shù)員必須檢查底板、腹板有無漏漿。
⑥壓漿閥、密封罩清洗必須及時。
⑦規(guī)范用電、使用漏電保護裝置。
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