智能壓漿工藝參數對橋梁預應力孔道飽滿度及耐久性的影響機制

中圖分類號 TU711 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）08-0059-03

0 引言

在橋梁工程建設中，預應力技術的應用極為廣泛，其施工質量直接影響著橋梁的耐久性與安全。傳統的壓槳工藝主要依靠人工進行，存在壓漿不飽滿和漿液離析等缺陷，進而導致預應力筋銹蝕，嚴重影響橋梁的服役壽命[。智能壓漿技術通過先進的計算機控制技術及傳感器監控手段，對壓漿過程進行精確控制與實時監控，有效提高壓漿質量。但智能壓漿工藝參數眾多，各參數對充填性和耐久性的影響機理尚不清晰。對其影響機制進行深入研究，對優化智能壓漿工藝，保證橋梁工程質量具有重要意義，基于此，該文以云蘭高速公路土建16標標段建設為例展開研究。

1 工程概況

云蘭高速公路土建16標標段起自 K1 5 7 + 4 3 0 ，全長 3 . 5 k m 。該項目包含多座橋梁，其中主線橋長 2 2 8 0 m ，匝道橋 分部設梁場1座，共24根，其中 4 0 m 預制臺22根， 3 0 m 預制臺12根，承擔該標段6座橋共640根T梁，其中 4 0 m 梁450根， 3 0 m T 梁190根。在橋梁施工中，采用智能化壓漿技術，保證預應力施工的質量。開展智能壓漿施工過程監測與數據分析，深入了解預應力孔道在不同工藝參數下的壓漿效應，揭示其對孔道充填性和耐久性的影響機理。

2智能壓漿工藝原理與流程

智能壓漿技術的核心思想是采用計算機系統來精確控制壓漿全過程，在進、出漿口安裝精密壓力傳感器，實時監控壓漿過程壓力的變化，并將數據反饋給主機。系統主機按照預先設定的工藝參數，并結合現場監測數據，對壓漿裝置的工作狀態進行自動調節，以保證壓漿過程在壓力、流量等方面的穩定。

壓漿前，需要調試智能壓漿設備，并設定相關參數，保證設備正常工作，各項參數滿足設計要求。同時，清理并檢查預應力管線，確保管線暢通。壓漿啟動后，先啟動制漿系統，按預先設定的水膠比配制漿液，配制成漿后，用壓漿泵將漿液緩慢注入預應力管線。壓漿過程中，對進漿口及出漿口的壓力、流量等參數的實時監測，根據監測數據，對壓漿泵的工作狀態進行自動調節，使壓漿壓力與速度處于合理范圍[2。當出漿口流出的漿液濃度與進槳口一致，且沒有氣泡出現時，進入保壓階段，維持一定的壓力及時間，以保證漿液能完全充填管路。壓力保持完畢后，關閉壓漿裝置，結束壓漿工作。通過智能化控制，使整個過程達到自動化、精確化，從而有效地提高漿的質量。

3智能壓漿工藝參數分析

3.1主要工藝參數

智能壓漿工藝的主要參數包括壓漿壓力、壓漿速度、漿液水膠比和保壓時間。壓漿壓力是保證壓漿順利填滿預應力孔道、排空氣體及雜質的重要參數。適當的壓漿壓力能使孔道內的漿液均勻分布，從而保證孔道的充滿性。云蘭高速公路壓漿施工中，壓漿壓力是根據管線的長度、高度和漿液性質來確定的，為了適應不同的施工情況，一般都是在一個范圍內波動[3]。

壓漿速率決定著壓漿速度的快慢。壓漿速率過高會使管內空氣不能及時排出，在管內形成空氣間隙，從而影響樁型；但是，如果壓漿速率過低，將導致施工工期延長，效率下降。在實際施工中，應根據管線狀況及漿液流動性對壓漿速率進行合理調整，以保證壓漿過程的高效率、高質量、高可靠性。

水泥漿的水膠比例對其流動性能、凝結時間及強度都有直接的影響。水膠比過高時，水泥槳太稀，易產生離析、泌水，孔道中產生孔洞，影響孔的充滿性和耐久性；水膠比過小會使漿液流動性差，孔道內流動困難，從而影響漿液的質量。因此，準確控制水泥漿料的水膠比對智能壓漿質量至關重要。

保壓時間是壓漿工藝的重要參數，它能使槳液在壓力作用下充分充滿孔道內微小空隙，從而提高漿液的密實程度。保壓時間過短，槳體不能充分充填孔道，導致孔道充滿度下降；如果保壓時間過長，可能會造成漿液失水過多，從而影響與預應力筋之間的黏結。在實際施工中，應根據漿液性質及孔道狀況，對保壓時間進行合理選擇。

3.2參數設定依據及影響因素

壓漿壓力的確定主要是根據預應力管的長度、高度、彎曲度和壓漿體的性質等因素來確定。對于較長、較高或彎曲度較大的管線，為保證漿液的順利通過，需加大漿液的壓漿壓力；另外，漿液的稠度和黏度對漿液的要求也有一定的影響。結合云蘭高速公路工程實踐，通過對管線的實測與分析，結合壓漿試驗資料，確定了合理的壓漿壓力范圍，并提出了相應的壓槳方案。同時，施工環境中的溫度、濕度等也會影響灌漿壓力，不同季節、不同氣候條件下應適當調整灌漿壓力。

在確定壓漿速度時，應綜合考慮管路條件及漿液流動性。對于管徑較大、長度較短且較為平滑的管線，可適當提高壓漿速率；但對于管徑較小、長度較長或彎道較多的管線，應適當降低壓漿速率。漿液的流動性能與水膠比、摻合料用量等有密切的關系，流動性好的漿液可適當提高壓漿速率，反之則應適當減小。另外，施工進度、設備性能等都會影響到壓漿速度的設置，在保證壓漿質量的同時，要盡可能地滿足施工進度的要求。

漿液的水膠比是根據設計要求確定的，包括流動度，凝結時間，強度等。不同的工程需要不同的泥槳性質，所以水膠比的設定也不同[4。結合云蘭高速公路工程的橋梁結構特點及設計要求，進行了大量試驗，確定了適宜的水膠比范圍，并對其進行了試驗研究。同時，水泥品種、細度、外加劑活性等原材料質量波動也會對水泥槳的性能產生影響，從而需要相應地調整水膠比。

保壓時間的確定主要是根據壓漿的凝固時間及孔的密實度要求來確定的。一般情況下，漿液凝固時間越短，保壓時間越短；但在對孔道致密度要求較高的區域，應適當延長保壓時間。另外，施工環境溫度也是影響水泥漿體凝結時間的重要因素，高溫條件下，漿液凝結速率加快，應相應地縮短保壓時間；如果溫度較低，應適當延長保壓時間。在實際施工過程中，應根據現場的具體情況，合理地調整保壓時間。

4智能壓漿工藝參數對橋梁預應力孔道飽滿度及耐久性的影響機制

4.1壓漿壓力

該文以云蘭高速公路為工程背景，對不同長度和曲率的預應力管對壓漿壓力對孔道充填性的影響進行了試驗研究。選取30個管段，按長度、曲率分成3組，每組10個，施加不同的壓漿壓力，根據前期經驗和理論計算確定，并在規范允許的范圍內波動。在試驗過程中，利用高精度壓力傳感器實時監控灌漿壓力，并利用超聲波測試裝置檢測灌漿孔的充滿度。根據孔道中壓漿的實際充注量與理論充注量之比，其值越接近1，則說明孔道充滿度越高。具體測試數據如下表1所示。

從耐久性的角度出發，通過云蘭高速公路運營一段時期后，對不同壓槳壓力下的孔穴進行抽樣檢測，以確定不同壓漿壓力下的孔穴。采用鉆孔取芯的方法，對預應力鋼筋與混凝土之間的黏結狀況進行了觀測，并對鋼筋銹蝕情況進行了檢測。腐蝕程度分為三個級別：輕腐蝕，腐蝕面積不超過 5 % ；中度腐蝕，腐蝕面積不超過 5 % 嚴重腐蝕，腐蝕面積不超過 1 5 % 。

4.2 壓漿速度

以云蘭高速公路工程為研究對象，選取40個相同規格的預應力管線，隨機分成4組10個斷面，設置不同壓漿速率，開展試驗研究。用流量傳感器實時監控壓漿速率。

壓漿時，采用壓力傳感器實時監控漿液壓力，保證漿液壓力穩定在合理的范圍內。在壓漿結束后，采用電磁感應測試裝置檢測壓漿充填情況，分析壓漿過程中的電磁信號變化，確定壓漿充填情況，進而計算壓漿充填情況。具體測試數據見下表2。

通過開展不同壓漿速率下孔道耐久性能研究，揭示壓漿速率對預應力孔道耐久性的影響規律。評價指標為預應力筋銹蝕電位、碳化深度和孔道強度損失率等。用線性極化電阻法測定腐蝕電位，用酚酞試劑測定碳化深度，用壓漿法測定漿液的強度損失率。具體測試數據見下表3。

4.3 漿液水膠比

壓漿水膠比對橋梁預應力孔充水性能及耐久性有較大影響。水膠比過大時，雖有良好的流動性，但易產生離析、泌水[5]。云蘭高速公路智能壓漿施工中，漿液水膠比過高，壓漿結束后，漿液中水分逐漸沉淀，孔道底部形成積水，孔道上部固體顆粒沉降，造成孔道內漿液分布不均，產生空洞、分層等缺陷，嚴重影響孔道充滿度。這些孔洞、脫層將導致預應力筋與注漿體之間的黏結強度降低，導致預應力傳遞不均，進而影響橋梁的承載力及穩定性。

云蘭高速公路經過一段時間的施工，采用不同水膠比漿液壓漿后，對其孔內的耐久性進行了測試。對預應力筋的腐蝕、孔內壓槳收縮及與混凝土黏結強度進行了測試。通過觀察預應力筋材表面的銹斑，測量其腐蝕深度，對其進行評價；通過測定灌漿前后漿液體積的變化，計算出漿液收縮率；用拉拔試驗測定了黏結強度。具體測試數據見下表4。

4.4 保壓時間

在云蘭高速公路項目的智能壓漿施工中，若保壓時間過短，雖然在壓漿結束時孔道表面看似已被漿液填滿，但實際上內部可能存在一些未被完全填充的細微空隙。這些細微空隙在長期使用過程中，會逐漸擴大，影響預應力筋與漿液的黏結性能，降低預應力的傳遞效率，進而影響橋梁結構的承載能力和耐久性。云蘭高速公路運營一段時間后，對不同保壓時間下孔道的耐久性進行測試，研究保壓時間對預應力孔道耐久性的影響。測試內容包括：預應力筋應力松弛率，孔內壓漿防滲性能，黏結耐久性等。應力松弛率是通過測定一定時期內預應力筋的應力變化得到的；防滲性能通過水壓試驗得到，并記錄一定水壓條件下孔內滲流情況；黏結耐久性是通過模擬預應力筋和壓漿體在長期荷載下黏結性能的變化來評價的。具體測試數據見下表5。

5結語

將智能壓槳技術應用于橋梁工程，是改善預應力孔道壓漿質量的有效途徑。試驗結果表明：壓漿壓力、壓漿速率、水膠比、保壓時間等工藝參數對預應力孔道的充填性和耐久性有重要影響。在工程實踐中，應根據工程特點與需求，結合原材料特性，準確設置并嚴格控制各工藝參數，以保證預應力孔道壓漿飽滿密實，提升橋梁結構耐久性與安全性。隨著科技的不斷進步與研究的不斷深入，智能壓漿技術也將得到進一步優化與完善，為我國橋梁工程建設的高質量發展提供更加有力的支撐。

參考文獻

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[3]胡.預應力混凝土智能張拉與智能壓漿新工藝應用[J].智能建筑與智慧城市，2021（11）：119-120.

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[5]王記濤，王志杰，焦劉霞.橋梁預應力智能張拉壓漿技術在高速鐵路施工中的應用[J].粘接，2021（2）：175-179.