羅來(lái)祥

摘要：隨著現(xiàn)代建筑市場(chǎng)的不斷發(fā)展和完善，大量的建筑工程被興建起來(lái)，特別是多高層等工業(yè)與民用建筑的興建給建筑物的穩(wěn)定性帶來(lái)了挑戰(zhàn)，普通混凝土的抗裂性己不能滿足現(xiàn)代建筑發(fā)展的需要，而預(yù)應(yīng)力混凝土恰好彌補(bǔ)了這一缺陷，使混凝土的應(yīng)用范圍更加廣泛。目前，我國(guó)很多建筑采用預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)施工，隨著時(shí)間的推移，其施工結(jié)構(gòu)的形式也越來(lái)越豐富，因此推動(dòng)了預(yù)應(yīng)力技術(shù)在建筑施工方面的廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)工民建工程中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的要求，介紹了先張法、后張法施工預(yù)應(yīng)力混凝土的方法，以及無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的施工，并闡述了預(yù)應(yīng)力筋的制作方法。

關(guān)鍵詞：工民建；預(yù)應(yīng)力混凝土；先張法；后張法

中圖分類號(hào)：TU755 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1674-3954（2013）21-0084-02

引言

混凝土作為一種建筑材料在工民建工程中被廣泛采用，它具有承載力強(qiáng)、整體性好、剛度大、耐腐蝕、耐火和適用性廣等優(yōu)點(diǎn)。但混凝土的極限應(yīng)變值很小，要使混凝土不開裂，鋼筋的應(yīng)力只能達(dá)到150～200N/mm²，鋼筋的抗拉強(qiáng)度并沒(méi)有得到充分發(fā)揮。預(yù)應(yīng)力混凝土則是解決這一難題的有效辦法，與普通混凝土相比，預(yù)應(yīng)力混凝土除了提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度外，還具有減輕自重、增加構(gòu)件的耐久性、降低造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。特別是在大開問(wèn)、大跨度和重荷載結(jié)構(gòu)中，采用預(yù)應(yīng)力混凝土可以顯著減少材料用量，擴(kuò)大結(jié)構(gòu)的使用功能，目前己廣泛應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑以及交通運(yùn)輸工程中，并取得了很大的綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 關(guān)于工民建工程預(yù)應(yīng)力混凝土相關(guān)分析

1.1 關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土概述

預(yù)應(yīng)力混凝土是在外荷載作用于構(gòu)件之前，利用鋼筋張拉后的彈性回縮，對(duì)構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土預(yù)先施加壓力，產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，當(dāng)構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先抵消預(yù)應(yīng)力，然后隨著荷載不斷增加，受拉區(qū)混凝土才受拉開裂，從而延遲了構(gòu)件裂縫的出現(xiàn)和限制了裂縫的開展，提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。

1.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)

預(yù)應(yīng)力混凝土的構(gòu)件截面小、自重輕、質(zhì)量好、材料?。晒?jié)約鋼材40～50%、混凝土20～40%），在跨度較大的結(jié)構(gòu)中，其綜合經(jīng)濟(jì)效益較好，并能擴(kuò)大預(yù)制裝配化程度；預(yù)應(yīng)力混凝土的施工，需要專門的機(jī)械設(shè)備，工藝比較復(fù)雜，操作要求較高。

一般要求混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C30。目前，我國(guó)在一些重要的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，己開始采用C50～C60的高強(qiáng)度混凝土，最高混凝土強(qiáng)度等級(jí)己達(dá)到C80，并逐步向更高強(qiáng)度等級(jí)的混凝土發(fā)展。國(guó)外混凝土的平均抗壓強(qiáng)度每10年提高5～10MPa，現(xiàn)己出現(xiàn)抗壓強(qiáng)度高達(dá)200MPa的混凝土。

1.3 工民建工程中預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)對(duì)混凝土的要求

預(yù)應(yīng)力混凝土是指在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的受拉區(qū)，通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋的方法，使受拉區(qū)混凝土產(chǎn)生預(yù)壓應(yīng)力，當(dāng)構(gòu)件在載荷作用下，在受拉區(qū)產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先要用來(lái)抵消受拉區(qū)混凝土的預(yù)壓應(yīng)力，從而使受拉區(qū)混凝土出現(xiàn)裂縫的最小載荷增大，并在使用載荷不變的條件下，縮小裂縫展開的寬度，提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗裂度和剛度的混凝土。

在工民建工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件所用的混凝土：①需要滿足強(qiáng)度高的要求，預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼筋混凝土不同，預(yù)應(yīng)力混凝土必須采用強(qiáng)度高的混凝土，因?yàn)閺?qiáng)度高的混凝土對(duì)采用先張法的構(gòu)件可提高鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力，對(duì)采用后張法的構(gòu)件，可提高錨固端的局部承壓承載力；②要滿足收縮、徐變小等條件，這樣可以減少因收縮、徐變引起的預(yù)應(yīng)力損失；③要滿足快硬、早強(qiáng)等要求，可盡早施加預(yù)應(yīng)力，加快臺(tái)座、錨具、夾具的周轉(zhuǎn)率，以利于加快施工速度。因此，在工民建工程中，預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不宜低于C40，且不應(yīng)低于C30，預(yù)應(yīng)力筋宜采用預(yù)應(yīng)力鋼絲、鋼絞線和預(yù)應(yīng)力螺紋鋼筋。

2 工民建工程中幾種典型的預(yù)應(yīng)力混凝土施工技術(shù)

2.1 先張法施工

2.1.1 先張法施工概述

在澆注混凝土之前，先張拉預(yù)應(yīng)力鋼筋，并將預(yù)應(yīng)力筋臨時(shí)固定在臺(tái)座或鋼模上，待混凝土達(dá)到一定的強(qiáng)度（一般不低于混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%），混凝土與預(yù)應(yīng)力筋具有一定的粘結(jié)力時(shí)，放松預(yù)應(yīng)力筋，使混凝土在預(yù)應(yīng)力筋的反彈作用下，使構(gòu)件受拉區(qū)的混凝土承受預(yù)壓應(yīng)力。

2.1.2 先張法施工設(shè)備

臺(tái)座是先張法施工張拉和臨時(shí)固定預(yù)應(yīng)力筋的支撐結(jié)構(gòu)，它承受預(yù)應(yīng)力筋的全部張拉力，因此要求臺(tái)座具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。臺(tái)座按構(gòu)造形式分為鐓式和槽式，槽式臺(tái)座適用于張拉噸位較大的構(gòu)件，如起重機(jī)梁、屋架、薄腹梁等。

夾具是先張法施工臨時(shí)固定預(yù)應(yīng)力筋的工具。夾具必須工作可靠、構(gòu)造簡(jiǎn)單、裝卸方便。按其用途不同，可分為錨固夾具和張拉夾具。錨固夾具主要有錐形夾具、鐓頭夾具和圓套筒三片式夾具，張拉夾具主要有月牙夾具、偏心式夾具和楔形夾具等。如圖1中（a）和（b）分別為圓錐齒板式夾具和圓錐槽式夾具。

張拉設(shè)備要求工作可靠，控制應(yīng)力準(zhǔn)確，能以穩(wěn)定的速率加大拉力。常用的張拉設(shè)備有液壓千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電動(dòng)螺桿張拉機(jī)等。

2.1.3 先張法施工工藝

先張法施工工藝：張拉固定鋼筋→澆注混凝土→養(yǎng)護(hù)（至設(shè)計(jì)強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的75%）→放張鋼筋。預(yù)應(yīng)力筋的張拉是預(yù)應(yīng)力混凝土施工中的關(guān)鍵工序，在張拉中要嚴(yán)格控制張拉應(yīng)力、張拉程序、計(jì)算張拉力和進(jìn)行預(yù)應(yīng)力值校核，先張法預(yù)應(yīng)力筋的張拉有單根張拉和多根成組張拉。一般預(yù)制廠選用多根成組張拉，施工現(xiàn)場(chǎng)常用單根張拉。如圖2中預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè)。

2.2 后張法施工

2.2.1 后張法技術(shù)施工概述

先制作留有孔道的混凝土構(gòu)件，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度后，穿筋，借助錨具把預(yù)應(yīng)力筋錨固在構(gòu)件端部，并用張拉機(jī)具張拉鋼筋至設(shè)計(jì)規(guī)定應(yīng)力值，最后孔道灌漿，張拉力由錨具傳給混凝土構(gòu)件，并使之產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力。

后張法預(yù)應(yīng)力施工不需要臺(tái)座設(shè)備，靈活性大，廣泛用于施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)大型預(yù)制預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件和就地澆筑預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。但后張法工序較多，錨具因?yàn)槭亲鳛楣ぷ麇^永遠(yuǎn)留在構(gòu)件上而耗鋼量較大。后張法預(yù)應(yīng)力施工，又可分為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工和無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力施工，近年來(lái)緩粘結(jié)預(yù)應(yīng)力技術(shù)也得到了廣泛發(fā)展和應(yīng)用。

2.2.2 后張法預(yù)應(yīng)力施工要點(diǎn)

在進(jìn)行后張法施工時(shí)，鋼管預(yù)埋前應(yīng)除銹，刷油，保證平直，光滑，位置正確。每根長(zhǎng)度小于15m，以便于旋轉(zhuǎn)、抽管；掌握恰當(dāng)抽管時(shí)間：（早：坍孔；晚：抽管難，抽不出來(lái)）一般在初凝后終凝前，手指按壓混凝土不粘漿又無(wú)明顯印痕時(shí)，則可抽管。常溫下，一般3～6h即可抽管；抽管順序和方法：先上后下，邊抽邊轉(zhuǎn)，速度均勻，與孔道保持在同一直線。如圖3為鋼管連接方式圖。

2.3 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工

凡是張拉后允許預(yù)應(yīng)力筋與其周圍的混凝土產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)的預(yù)應(yīng)力筋，都稱為無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋。無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋混凝土是近年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)，其施工方法是在預(yù)應(yīng)力筋的表面刷防腐潤(rùn)滑脂并包塑料管后，鋪設(shè)在模板的預(yù)應(yīng)力筋設(shè)計(jì)位置處，然后澆注混凝土，待混凝土達(dá)到要求的強(qiáng)度后，進(jìn)行預(yù)應(yīng)力筋的張拉和錨固。

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是不需要留設(shè)孔道、穿筋、灌漿，施工簡(jiǎn)單，摩擦力小，預(yù)應(yīng)力筋易彎成多跨曲線形狀等，但預(yù)應(yīng)力筋強(qiáng)度不能充分發(fā)揮（一般要降低10～20%），對(duì)錨具要求高。根據(jù)其特點(diǎn)，無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋在雙向連續(xù)平板和密肋板中比較經(jīng)濟(jì)，在大跨度連續(xù)梁中也有較大發(fā)展。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，預(yù)應(yīng)力混凝土與普通混凝土比較，除能提高構(gòu)件的抗裂強(qiáng)度和剛度外，還具有減輕自重、節(jié)約原材料、增加構(gòu)件的耐久性、降低造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)。在施工中每個(gè)階段的工作不慎都可能引起預(yù)應(yīng)力損失，因此，施工過(guò)程中必須嚴(yán)格遵守施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定。

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