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預應力孔道智能壓漿施工新技術應用與研究

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預應力孔道智能壓漿施工新技術應用與研究

2016-04-06 11:21:09

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,替代了傳統的全人工孔道壓漿工藝,提高了預應力孔道壓漿質量。

該技術是通過程序控制整個壓漿過程,自動攪拌、自動控制水膠比、自動調節壓力與流量以及精確控制穩壓時間。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構的耐久性。

二、項目背景

1、傳統壓漿工作原理

傳統壓漿采用一臺壓漿泵、一臺攪拌設備,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,并穩壓3分鐘。

2、采用新技術的必要性

隨著預應力技術的廣泛應用,預應力構件向著長大化方向發展。而近年來國內多次發生橋梁坍塌、未達到使用年限被迫拆除的惡性安全質量事故,經過有關專家分析研究,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。

使用傳統壓漿工藝存在以下問題:

①、漿液的水膠比不可控。施工現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。傳統壓漿對現場施加的壓力隨意調整,未能在管路形成有效壓力和保持一定時間的穩壓,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量低下的因素大。

三、智能壓漿技術

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、壓漿設備及壓漿管安裝

壓漿設備采用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。image.png

壓漿臺車中的高速攪拌部分 ,攪拌轉速 能夠達到1000r/min ,計量精度優于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(質量比)。攪拌機轉速不低于1000r/min,臨時儲漿罐應具有攪拌功能。

4、施工步驟

① 制漿

首先根據配合比在控制平臺上輸入參數,本工程采用專用壓漿料,因此只用輸入水與壓漿料的配比。image.png

分別按下“低速攪拌”和“高速攪拌”開關,高速攪拌機和低速攪拌機開始運行,水泵開始運行,往高速攪拌筒內注水,同時控制器顯示當前高速攪拌筒內料的增加量。注水量增加到配比設定值的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攪拌2分鐘后(控制器顯示倒計時時間),水泵繼續運行,往高速攪拌筒內注入剩余的水;繼續攪拌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,控制器顯示高速攪拌筒內剩余料的重量。當沒有料可流入低速攪拌筒內時,手動關閉出料閥,完成一次攪拌過程,制漿完成。

② 抽真空

關閉進漿伐,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。正常三十秒以內孔道內真空度就能達到-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,控制器將顯示穩壓時間(分鐘)設置為3分鐘,壓漿泵開始工作,將低速攪拌筒內的漿料抽出,同時控制器上的“設置”燈長亮,表示正在進行壓漿操作。當灌漿壓力達到設定的上限值(由壓力表紅針設定,設置為0.6MPa)時,開始穩壓。在穩壓期間,如果灌漿壓力低于設定的下限值(由壓力表藍針設定,設置為0.5MPa)時,控制器將再次啟動壓漿泵,使灌漿壓力保持在規定的范圍內,直到穩壓時間達到規定的時間后壓漿泵停止工作,控制器上的“設置”燈熄滅,完成壓漿過程。

④ 封閉壓漿孔

關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小時內拆除并進行清理。

四、智能壓漿效果檢測

1、現場觀測

通過與以往工程的傳統壓漿工藝對比,可以明顯觀察到,通過智能壓漿技術施工的預應力孔道、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”三參數監測,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,監測水膠比以保證漿液性能符合要求。image.png

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。

為了定性測試的結果定量化,引入了灌漿指數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IEA(全長衰減法),IPV(全長波速法) 和ITF(傳遞函數法)。同時,綜合灌漿指數可以定義為:

只要某一項的灌漿指數較低,綜合灌漿指數就會有較明顯的反映。通常,灌漿指數大于0.95意味著灌漿質量較好,而灌漿指數低于0.85 則表明灌漿質量較差。

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IEA

0.933

0.900

0.917

0.950

0.956

傳遞函數法

PFTF

頻率比(F1/F0

1.203

1.218

1.258

1.167

1.183

灌漿指數ITF

0.899

0.891

0.871

0.917

0.909

綜合灌漿指數If

0.924

0.906

0.916

0.941

0.944

由檢測結果可知,預應力孔道壓漿質量綜合灌漿指數介于0.906~0.944之間,表明該箱梁的預應力管道壓漿質量良好,無較大缺陷,可正常使用。


五、技術總結

通過本次預應力孔道智能壓漿新技術的應用與研究,我單位對此技術進行了總結,其中包括: 

1、壓漿設備要求

攪拌轉速需要達到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濃度一致再關閉出漿閥持壓。

⑤持壓時現場技術員必須檢查底板、腹板有無漏漿。

⑥壓漿閥、密封罩清洗必須及時。

⑦規范用電、使用漏電保護裝置。


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