阐述工民建施工中预应力混凝土技术原理-建筑设计论文网

阐述工民建施工中预应力混凝土技术原理
陈利俭
摘要：预应力混凝土结构以其多重优点广泛应用于工业与民用建筑以及交通运输工程中，本文就有粘结机械张拉后张法预应力混凝土施工的工艺原理、张拉机械、锚具及施工工艺技术做简要介绍。
关键词：张法原理机械锚具施工工艺
“预应力”顾名思义，就是预先施加应力。在制作钢筋混凝土构件时，采用某种方法使配置在构件受拉区内的钢筋预先受拉，并使这个预拉力同时反作用于混凝土截面，则受拉区的混凝土便产生了预压应力。这种构件就称为预应力混凝土构件。目前，预应力混凝土不仅较广泛地应用于工业与民用建筑的屋架、吊车梁、空心楼板、大型屋面板和交通运输方面的桥梁、轨枕，以及电杆、桩等方面，而且已应用到矿井支架、海港码头、和造船等方面，预应力混凝土构件与普通混凝土构件相比，除能提高构件的抗裂度和刚度外，还具有能增加构件的耐久性，节约材料，减少自重等优点。但是在制作预应力混凝土构件时，增加了张拉工作，相应增添了张拉机具和锚固装置，制作工艺也较复杂。下面仅就有粘结机械张拉后张法预应力混凝土施工的工艺原理、张拉机械、锚具及施工工艺技术做简要介绍。
1 工艺原理
有粘结机械张拉后张法预应力混凝土是在构件制作时，在放置预应力筋的部位预留孔道，待混凝土达到一定强度(一般不低于设计强度标准值的75%)，将预应力筋穿入孔道中并进行张拉，然后用锚具将预应力筋锚固在构件上，最后进行孔道灌浆。预应力筋承受的张拉力通过锚具传递给混凝土构件，使混凝土产生预压应力。
2 张拉设备及机具
后张法使用张拉机械有拉杆式千斤顶、锥锚式双作用千斤顶及YC- 60 型穿心式千斤顶。机具设备及仪表，应由专人使用和管理，定期维护和标
定(校验)。张拉设备应配套标定，以确定张拉力与压力表读数的关系曲线，并配套使用。标定期限不宜超过半年。张拉设备标定时，千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致；标定张拉设备用的试验机或测力计精度，不得低于2％。压力表的精度不宜低于1.5 级，最大量程不宜小于设备额定张拉力的1.3 倍。当发生下列情况之一时，应对张拉设备重新标定。
机具有下料用的放线盘及砂轮切割机；张拉后切割外露余筋用的角向磨光机；灌浆用砂浆搅拌机、灌浆泵、储浆筒、过滤器、橡胶管和喷浆嘴等。
3 后张法施工的锚具
单根粗钢筋用作预应力筋时，张拉端采用螺丝端杆锚具，固定端采用帮条锚具或镦头锚具。
钢筋束或钢绞线束用作预应力筋，张拉端采用JMl2 型锚具，固定端采用镦头锚具。钢丝束用作预应力筋，张拉端采用锥形螺杆锚具、DM5A型镦头锚具，固定端采用采用DM5B型镦头锚具。
4 后张法施工工艺
4.1 预应力筋制作
单根钢筋的制作：一般包括配料、对焊、冷拉等工序，钢筋的下料长度应由计算确定，计算时应考虑锚具的特点、对焊接头的压缩量、钢筋的冷拉率和弹性回缩率、构件的长度等因素。
钢筋束（钢绞线束）制作：钢筋束或钢绞线束的下料长度计算既要考虑受锚具影响又要考虑受张拉机械影响。为了保证穿入构件孔道中的预应力筋束不发生扭结。必需进行编束工作，首先把钢筋理顺，然后用18~22 号铅丝每隔1.0 m左右绑扎一道，形成束状。钢丝束的制作：钢丝束的制作包括调直，下料，编束和安装锚具等工序。钢丝下料时如发现钢丝表面有电接头或机械损伤，应随时剔除。为了保证每根钢丝长度相等，以使预应力张拉时每根钢丝受力
均匀一致，采用锥形螺杆锚具和镦头锚具时，均应采用应力下料。应力下料时控制应力取值300N／mm2。为了防止钢丝互相扭结。应对钢丝进行编束，在平整的场地把钢丝理顺放平，然后在全长每隔1米用铁线将钢丝编成帘子状。最后，每隔1 米放置一个直径与螺杆直径相一致的钢丝弹簧圈做为衬圈，将编好的钢丝帘绕衬圈形成束，再用铁线绑扎牢固。
4.2 孔道留设
孔道留设是后张法预应力混凝土构件制作中的关键工序之一。预留孔道的尺寸与位置应正确，孔道应平顺；端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线并用螺栓或钉子固定在模板上，以防止浇筑混凝土时发生走动。对于直线孔道可采用钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋管法；对于曲线、折线孔道可采用胶管抽芯法和预埋管法。钢管抽芯法和胶管抽芯法主要用于预制构
件，管道可重复使用，成本较低。预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管与波纹管（金属波纹管或塑料波纹管）等。用金属波纹管留孔，一般均用于钢绞线或钢丝束作为预应力筋的大
型构件或结构中，可直接将下好料的钢绞线、钢丝束在孔道成型前就穿入预波纹管中，这样可省去穿束工序。对金属波纹管的基本要求；一是在外荷载的作用下，有抵抗变形的能力；二是在浇筑混凝土过程中，水泥浆不得渗入管内。金属波纹管的连接，采用大一号同型波纹管。接头管的长度为200～300mm，其两端用密封胶带或塑料热缩管封裹。波纹管的安装，应事先按设计图中预应力筋的曲线坐标在侧模或箍筋上划线，以波纹管底为准。波纹管的固定应采用钢筋支托，间距为500mm。钢筋支托应焊在箍筋上，箍筋底部应垫实。波纹管固定后，必须用铁丝扎牢，以防浇筑混凝土时波纹管上浮而引起严重的质量事故。波纹管安装就位过程中，应尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂。同时，还应防止电焊火花烧伤管壁。波纹管安装后，应检查其位置、曲线形状是否符合设计要求，波纹管的固定是否牢靠，接头是否完好，管壁有无破损等。如有破损，应及时用粘胶带修补。混凝土浇筑前，应按图纸规定留置灌浆孔、排气孔、泌水管等，如图纸无规定，按施工需要留置。灌浆孔道一般按12m间距留设。12m长的构件一般在梁中部留设，灌浆孔的大小形状应与灌浆嘴相吻合。排气孔一般留设在构件的两端。灌浆孔与排气孔也可设置在锚具或铸铁喇叭口处。对立式制作的梁，当曲线孔道的高差大于500mm时，应在孔道的每个峰顶处设置泌水管，泌水管伸出梁面的高度一般不小于500mm。泌水管也可兼作灌浆管用。排气孔直径一般为8～10mm，应高于灌浆孔，
宜设在上方。对现浇预应力结构金属波纹管留孔，可在波纹管上开洞，其上覆盖海绵垫片与带嘴的塑料弧形压板，并用铁丝扎牢，再用增强塑料管插在嘴上，并将其引出梁顶面400~500mm。灌浆孔间距不宜大于30m，
4.3 预应力筋的张拉
预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求；如设计无要求时，混凝土强度不应低于设计强度等级的75％。对于拼装的预应力构件，其拼缝处混凝土或砂浆强度如设计无要求时，不宜低于块体混凝土设计强度等级的40％，且不低于15MPa。
4.4 孔道灌浆
预应力筋张拉后，孔道应尽快灌浆。一般采用水泥砂浆，其强度不低于30N/mm2，空隙大的孔道，水泥浆中可掺入适量细砂。应采用不低于42.5 级的普通硅酸盐水泥，水灰比宜采用0.4～0.5，掺入适当减水剂时，水灰比可减小到0.35，但减水剂应对钢筋无腐蚀。灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生的漏浆处采用水泥浆或结构胶封堵。灌浆顺序应先下后上。拌好的水泥浆必须通过过滤器置于贮浆桶内，并不断搅拌，以防泌水沉淀。
灌浆应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺；在孔道两端冒出浓浆并封闭排气孔后，应再继续加压至0.5～0.7N／mm2，稍后封闭灌浆孔。不掺外加剂的水泥浆，可采用二次灌浆法。封闭顺序沿灌注方向依次封闭。二次灌浆时间要掌握恰当，一般在水泥浆泌水基本完成，初凝尚未开始时进行。室外温度低于+5℃时，孔道灌浆应采取抗冻保温措施，防止浆体冻涨使混凝土沿孔道产生裂纹。
4.5 封锚施工
构件张拉完毕后，应检查端部和其它部位是否有裂缝，并填写张拉记录表，预应力筋锚固后的外露部分宜采用机械方法切割，其外露长度不宜小于预应力筋直径的1.5 倍，且不宜小于30mm。对外露的锚具，需涂刷防锈漆，并用混凝土封裹。
参考文献
[1]吴之乃.建筑业10 项新技术及其应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2001