浅析有粘结预应力混凝土的工程实践

浅析有粘结预应力混凝土的工程实践
张福明

摘要：普通梁板结构的受力特点、结构需要，必不可少的在套内设计框架柱，使房屋套型受到梁、柱位置的限制，同进装修的随意性和套内使用面积也都受到了限制。如何使套内使用面积达到最大、用户装修时可根据自己的意愿自由地改变套型，这是房地产开发商一直探索的问题。
关键词：预应力混凝土扁锚体系
前言：预应力混凝土是在构件的受拉区施加预压应力，当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先要抵消应力，然后随着荷载的不断增加，受拉区混凝土才逐渐受拉开裂，从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展，提高构件的抗裂度和刚度的一种施工工艺。此外与普通混凝土相比还具有减轻自重、节约材料、增加构件的耐久性等等优点。但预应力混凝土施工，需要专门的机械设备，工艺比较复杂，操作要求高，预应力混凝土的单价一般高于钢筋混凝土的单价，但在大跨度、大开间的结构中，综合效益较好。因此我公司在开发吉源花苑小区（1#、7# ~22#楼）时采用了有粘结预应力混凝土楼板结构。
现就有粘结预应力混凝土楼板施工工艺——扁锚体系的施工特点谈谈自己的看法：
一、扁锚波纹管
有粘结预应力板厚不大（如较小的采用160mm），只能采用扁锚体系，保证预应力束在板中有一定的曲率和必要的保护层，扁锚体系波纹管一般含3 ~5束高强钢铰线，宽度为65 ~90mm，厚度为22mm。
在一般荷载情况（荷载为2KN/m2 ~4KN/m2）高跨比为1/40 ~1/50（视荷载和四边支撑条件），每平方米楼板预应力筋用量为4.0~5.0Kg，板的每延长米一般采用2束，为使有粘结筋间距不至过大（按美国ACI规范有粘结筋间距不大于板厚的8倍），在工程中均使用每个扁锚含3束预应力筋。
波纹管的连接采用比所接波纹管大一号的波纹管，长度为300mm，用铁丝将接头管和波纹管扎紧并缠上胶带以防漏浆。
二、扁锚体系的铺设、定位
由于板厚较薄，所以在施工中如何使预应力筋矢高得到保证就成了预应力楼板施工中的一个关键问题，预应力筋矢高计算如下图所示。在施工中，普通钢筋和预应力筋交叉布置应优先满足预应力筋矢高要求，板底普通钢筋应先布设长跨方向，短跨方向钢筋应和同向预应力筋定位同一水平面，以保证预应力主筋矢高，预应力在满足保护层的情况下，施工中应让跨中下层的预应力束和板底上层钢筋的走向平行，面支座上层的预应力束应和板面的下层钢筋的走向平行这样才能达到取得最大矢高即最大预应力效应的结果，束的最低点一般是绑在板底筋上，在一些计算控制点的位置应用马凳控制束的高度用Ø12通长钢筋焊在马凳上，把预应力束与横向的钢筋牢牢扎紧，预应力束要流畅、水平、不偏摆，特别要指出普通钢筋的加工质量和绑扎质量对预应力束的铺设影响很大，如边梁、暗梁箍筋的长度的准确性、主筋的搭接、保护层的厚度等。如果偏差较大，也将影响预应力筋的铺设质量。
三、扁锚体系的张拉
扁锚体系的张拉端，锚垫板由铸铁锚座，锚环连成一体，固定端采用压花锚，锚固钢铰线与混凝土结合的锚固长度视混凝土标号而定，在950~1200mm之间。
预应力筋的张拉力大小，直接影响预应力效果。张拉力越高，建立的预应力值越大，构件的抗裂性越好，但预应力筋在使用过程中经常处于高应力状态下，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载接近，往往在破坏前没有明显的警告，这是危险的。另外，如张拉力过大，造成构件反拱过大或预拉区出现裂缝，也是不利的。反之，张拉阶段预应力损失越大，建立的预应力值越低，则构件可能过出现裂缝，也是不安全的。
张拉控制应力σcon允许值

项次预应力钢材品种张拉方法
先张法后张法
1 碳素钢丝、刻痕钢丝、钢铰线 0.75fptk 0.7 fptk
2 热处理钢筋、冷轧带肋钢筋、冷拔低碳钢丝 0.7 fptk 0.65fptk
3 冷拉钢筋精轧螺纹钢筋 0.9 fptk 0.85fptk

预应力筋的张拉顺序，应使混凝土不产生超应力，构件不扭转与侧弯，结构不变拉等，因此施工中用小吨位千斤顶对称顺序张拉。本工程采用1860级钢铰线（fptk=1860Mpa），按《混凝土结构设计规范》规定（见上表），预应力筋的张拉控制应力σcon=0.7fptk=1320N/mm2。因预应力筋的张拉吨位不大，设计要求采取超张拉以减少应力松驰损失，所以在张拉端张拉至1.03σcon 锚固。
施工过程中，应严格控制预应力筋实际伸长值，预应力筋实际伸长值ΔL应等于：
ΔL=ΔL1+ΔL2-A-B-C
ΔL1——从初应力至最大张拉力之间的实测伸长值
ΔL2——初应力以下的推算伸长值
A ——张拉过程中锚具楔紧引起的预应力筋内缩值
B ——千斤顶内预应力筋的张拉伸长值
C ——施加应力时，后张法混凝土构件的弹性压缩值
规范规定张拉伸长值的容许差值为-5%~10%。通过对伸长值的校核，可以综合反映张拉力是否足够，孔道摩阻损失是否偏大，以及预应力筋是否有异常现象等。
四、扁锚体系的灌浆
预应力筋张拉后，利用灌泵水泥浆压灌到预应力孔道中去，其作用有二：一是保护预应力筋，以免锈蚀。二是使预应力筋与构件混凝土有效粘结，以控制超载时裂缝的间距与宽度并减轻梁端锚具的负荷状况。灌浆工作应缓慢均匀地进行，不得中断，并应排气通顺。在孔道两端留出浓浆并封闭排气孔后，宜再继续加至0.5~0.6N/mm2。稍后再封闭灌浆孔。
扁锚体系的有粘结预应力混凝土楼板灌浆在施工中突出特点是波纹管为扁形，并且保护层较小，施工工艺控制不好（如保护层过小、混凝土不密实、波纹管强度不足、接头处理不好、灌浆压力过大），会造成灌浆时，波纹管胀裂、混凝土保护层脱落的后果。因而，在预应力板扁锚体系的施工中，应特别注意：
（1）波纹管最低点的混凝土保护层不低于20mm，并且振捣应密实。
（2）扁形波纹管在制作时强度、形状应满足要求。
（3）波纹管的接头应牢靠、不漏浆。
（4）灌浆压力控制在0.5~0.6Mpa。
五、结束语
综上所述，由于高强钢材和高强混凝土的发展，适合于各种钢种和应用场合的新的预应力工艺和预应力张拉设备不断出现，为我们提供了解决这个问题的方法。