[发明专利]大型钢管混凝土结构管内混凝土真空辅助灌注方法及灌注系统

说明书

技术领域

本发明涉及钢管混凝土结构灌注方法，特别涉及大型钢管混凝土结构管内混凝土真空辅助灌注方法及灌注系统。

背景技术

钢管混凝土结构是指在钢管中填充混凝土形成的、且钢管及其混凝土能共同承受外载荷作用的结构构件，按截面形状的不同，可分为圆钢管混凝土结构，方、矩形钢管混凝土结构和多边形钢管混凝土结构等。

公知的，混凝土具有优异抗压强度，但其抗弯能力很弱；钢材，特别是型钢具有良好的抗弯曲能力和良好的弹塑性，但在受压时容易失稳而丧失轴向抗压能力。将混凝土填充在钢管中形成的钢管混凝土结构在结构上能够将二者的优点结合在一起，使混凝土处于侧向受压状态，其抗压强度得到成倍提高；由于混凝土的存在，提高了钢管的刚度，两者共同发挥作用，从而大大的提高了其承载能力；同时钢管混凝土结构还有施工方便和耐腐蚀性能、抗震性能、防火性能好等优点。基于这些优点，使得钢管混凝土结构作为一种新兴的组合结构，广泛应用于各种大型结构中，如大跨桥梁和高层建筑等。

在钢管混凝土结构中，混凝土的密实度是影响钢管混凝土结构承载能力的关键，而钢管内壁与混凝土之间的紧密集合是钢管混凝土结构发挥协调承载作用的关键。但是，通常在钢管混凝土结构管内灌注混凝土施工中，因混凝土各种收缩因素造成混凝土内出现气孔以及混凝土与钢管壁出现脱空现象，同时，混凝土与钢管内壁之间还极易形成一层气膜，严重影响了混凝土与钢管内壁的粘结，从而限制了钢管对混凝土套箍作用的发挥，影响了钢管混凝土结构的使用性能。

中国发明专利申请CN 102296818A公开了一种真空灌注钢管内混凝土的方法，该方法采用了真空泵排出所要灌注钢管内的空气，使所要灌注的钢管内真空度达-0.1MPa～-0.09MPa，然后用混凝土泵将混凝土注入该钢管内，并持续至钢管内充满混凝土。采用该方法有效的减少了管壁上附着的气泡数量以及提高了混凝土的密实性，使得钢管混凝土结构的使用性能得到了大幅的提高，解决了以前采用压力灌注钢管混凝土结构存在的脱空的问题。这种真空条件下，对管内混凝土连续灌注的方法对于小型钢管灌注是可行的。但是，这种连续灌注方法无法实现对大型钢管混凝土结构（大跨桥梁、高层建筑等）的混凝土灌注施工，具体而言，因为该方法是对管内混凝土进行连续灌注，由于大型钢管混凝土结构管跨度大或者高度超高，混凝土灌注量大、灌注时间长，在结构管内混凝土还没有灌注完毕时，管内先灌入的混凝土已经初凝，在混凝土初凝开始后，混凝土中的水泥浆逐渐的失去塑性和流动性而开始凝结成为凝胶，直至水泥浆全部结成凝胶。在这个过程中，如果遇到外力使所形成的凝胶断裂，由于水泥浆塑性和流动性的下降，断裂的凝胶不能自行闭合，最终导致得到的钢管混凝土结构件内的混凝土出现裂纹等缺陷，而严重的影响钢管混凝土结构的各方面使用性能，甚至导致钢管混凝土结构件报废。

由于钢管混凝土结构对于桥梁和高层建筑施工相对于其他结构方案而言具有成本明显降低，性能优良的特点，因此，迫切需要一种能够实现大型钢管混凝土灌注的有效方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使制得的钢管混凝土结构管内混凝土密实度高，混凝土与结构管结合紧密，钢管混凝土结构力学性能显著改善的大型钢管混凝土结构管内混凝土真空辅助灌注方法及灌注系统。

为了实现上述目的，本发明提供了以下两种技术方案，其中之一为：一种大型钢管混凝土结构管内混凝土真空辅助灌注方法，包括以下步骤：

对大型钢管混凝土结构管从下至上进行分级，分级时满足灌注完毕每级混凝土的时间小于所述混凝土的初凝时间；

从最下边一级开始对结构管内分级灌注混凝土，在灌注混凝土时，保证结构管内部处于真空负压状态。

进一步的，所述结构管内分级灌注混凝土是指前一级管内混凝土灌注完毕，再进行下一级混凝土灌注；对任意一级管内混凝土的灌注采用连续灌注。

本发明采用分级灌注方法，保证了在混凝土初凝前完成一级内混凝土的灌注。所述分级是根据具体工程需要泵送的高度、长度以及钢管混凝土结构管主管管径大小，结合混凝土输送泵的泵送能力来确定的。

优选的，所述结构管内内部的真空度为-0.060MPa～-0.100MPa。

优选的，所述结构管内的真空度为-0.070MPa～-0.090MPa。

优选的，所述结构管内的真空度为-0.075MPa～-0.086MPa。经过无数试验得到，保持钢管混凝土结构管内的真空度为-0.075MPa～-0.086MPa进行管内混凝土的灌注，即可以实现本发明目的。