预应力孔道真空压浆工艺研究
2017-05-15
在预应力桥梁中，预应力体系的质量直接关系到桥梁的安全和使用寿命，是预应力桥梁工程中最重要的工序之一。许多桥梁坍塌的事故是由于预应力施工质量问题引起的，预应力孔道压浆不实是其主要原因之一。
一、真空辅助压浆普遍存在的问题
真空辅助压浆是在压浆端先将压浆阀、排气阀全部关闭。在排浆端启动真空泵，使孔道真空度达到0.06MPa～-0.08MPa并保持稳定。然后启动压浆泵开始压浆。在压浆过程中，真空泵应保持连续工作，待浆液即将达到真空泵时迅速关闭通向真空泵的阀门，同时打开位于排浆端上方的排浆阀门，排出少许浆液后关闭。压浆工作继续按常规方法完成。真空辅助压浆的设备通常一端为真空机，另一端为单作用的往复泵或螺杆泵等传统的压浆设备。
1 采用真空辅助压浆工艺的目的：
（1）消除普通压浆法引起的气泡。
（2）消除混在浆体中的气泡。
（3）孔道在真空状态下，减小了由于孔道高低弯曲而使浆体自身形成的压力差，便于浆体充盈整个孔道。
2 现场真空压浆存在的主要问题有：
（1）密实度仍是主要问题，空洞难以完全消除，往往压浆结束后几分钟内，锚具端口的浆液出现回缩而不得不补浆。
（2）由于需抽真空，普通压浆设置的透气孔减少或取消。一旦中间形成空洞，夹在中间的气体无法排除，增加了出现空洞的隐患。
（3）压浆与抽真空端设备分开操作，属于不同的工作系统，操作协调难。加之为防止浆液进入真空泵要关闭阀门，施工过程繁琐，操作过程往往手忙脚乱。
由于这些缺陷，现有的真空辅助压浆工艺难以真正显示其效果。
二、产生真空辅助压浆问题原因分析
由于压浆过程中，有两套不同的系统同时作用于浆液上，这两套系统并不协调一致。表现在作为真空抽吸系统提供的抽吸力始终稳定作用，其产生的抽吸流量按其自身的规律变化；而压浆系统则按压浆泵的规律提供浆液。当抽吸的流量与压浆的流量不等时，尤其当抽吸流量大于压浆流量，压浆系统的密封不可能完全避免泄漏时（即使是微量的泄漏），压浆的间断或空洞就会产生。因此产生真空辅助压浆效果不佳的主要原因是压浆设备不能满足工艺的要求。
三、真空压浆系统简介
针对现在真空辅助压浆现在存在的主要问题：一是压浆泵的流量固定且随时间的脉动变化，与真空呈现不匹配造成不密实或空洞；二是压浆泵和真空泵作为二套单独的系统又同时工作，给工人的操作困难。三是由于排气管的取消或减少压浆的充盈度不能保证。
四、射流压浆泵的优点
1 实现了真空压浆系统的统一
真空射流泵吸入口因直接和水泥浆储浆筒联通，在射流泵的抽吸下，水泥浆源源不断的进入波纹管。这样就彻底消除了因不同系统不协调可能产生缺陷的隐患。
2 两泵合一 ，操作简单方便，能大大提高压浆效率和水平
原来的真空辅助压浆需要真空泵和压浆泵同时工作，这在操作上给工人带来了很多麻烦，操作现场也常常很混乱，压浆过程中工人们往往手忙脚乱。真空射流泵原理简单，操作也方便，只需进行射流泵的操作。
3 射流泵可通过一个阀门的转换，十分方便将真空抽吸工艺转换成压浆工艺。抽吸和压浆的交替转换可确保整个管道的浆液连续密实。
4 真空射流泵结构简单，工作可靠，成本低廉，市场前景广阔。
真空射流泵设备简单，造价低廉。且真空系统无运动部件，工作寿命长。真正实现了一机二用，大大降低了施工成本。由于成本低廉，其市场前景肯定很广阔。
五、射流泵抽吸能力的理论分析
在压浆过程中压力是个变化值，2#节段（波纹管长17.03m）的压力值在0.1-0.6MPa范围内，4#节段（波纹管长29.1m）压浆过程中的压力值在0.1-0.4MPa范围内。根据达西定律可得压力值是和管道长度成正比，按理论2#节段的管道长度比4#节段的管道长度短其压浆时压力也应比4#节段的小。因此我们们保守取4#节段压浆时管道压力为0.4MPa，2#压浆时管道压力为0.3MPa。
又根据达西公式得：
�P=αlV2 �P=（αV2）l=kl
所以：k= αV2=α×0.1782=0.0147
延程阻力综合因子
α=k/V2=0.0147/0.1782=0.46
通过延程阻力综合因子，我们可以求出在一定速度下不同长度管道压浆所要提供的压力，以及在一定压力下不同长度管道的压浆速度，和在一定压力和压浆速度下管道压浆能达到的最大长度。
根据综合延程阻力因子计算，在最大真空压力0.08MPa压力下管道压浆的速度分别为0.10m/s，0.08m/s>0，说明在此压力下能抽动水泥浆。
本试验是针对真空压浆中常用波纹管直径90mm，钢束规格12-s15.2进行的。通过对不同管道长度压浆的压力测试，推算处其压浆时的延程阻力综合因子α。再通过得到的延程阻力综合因子以最大真空压力得出在其压力压浆的浆体的速度和能达到压浆的最长管道。虽然不同管道直径、形状的延程阻力综合因子不一样，但流体计算通常是十分复杂，更多是根据经验公式计算和实际情况得出。通过试验，我们也可以有代表性的得出，在真空压力下和一定管道长度下，可以抵抗管道的延程阻力拉动浆液运动。
结论
在0.08MPa的压力下可以抽吸浆液，只是浆液的流动速度减慢，这种速度是可以接受的。而较慢的流动速度有利于浆液的密实，也是压浆所追求的目标。
参考文献
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