關(guān)于預(yù)應(yīng)力混凝土工程的探究

摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土是最近幾十年發(fā)展起來的一項新技術(shù)，近年來，隨著施工工藝不斷發(fā)展和完善，預(yù)應(yīng)力混凝土的應(yīng)用范圍愈來愈廣。本文從探究預(yù)應(yīng)力混凝土應(yīng)選用什么材料入手，論述了預(yù)應(yīng)力混凝土的特點及分類，詳述了預(yù)應(yīng)力混凝土的先張法、后張法等施工工藝的特點及流程。

關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力混凝土材料 預(yù)應(yīng)力混凝土特點 先張法 后張法

隨著施工工藝的不斷發(fā)展，預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)不但在傳統(tǒng)工業(yè)與民用建筑的屋架、吊車梁、大型屋面板、空心樓板等單個構(gòu)件上廣泛應(yīng)用外，還成功地運用到多層工業(yè)廠房、高層建筑等技術(shù)難度較高的大型整體結(jié)構(gòu)上。那么，預(yù)應(yīng)力混凝土是由什么材料組成的，它有什么特點，它的先張法和后張法施工工藝如何，下面我們將一一闡述。

1 預(yù)應(yīng)力混凝土采用的材料

預(yù)應(yīng)力混凝土抗裂性的高低，取決于鋼筋的預(yù)拉應(yīng)力值。鋼筋預(yù)拉力愈高，混凝土預(yù)壓力愈大，構(gòu)件的抗裂性就愈好。為了獲得較大的預(yù)應(yīng)力，通常都采用高強度鋼筋和高強度混凝土。

1.1 預(yù)應(yīng)力筋選用的基本要求 對預(yù)應(yīng)力筋的基本要求是高強度、較好的塑性、較好的粘結(jié)性能以及良好的加工性能。其中，預(yù)應(yīng)力筋的高強度表現(xiàn)為鋼材強度越高，損失率越小，經(jīng)濟效益也越好，因此當具備此條件時，應(yīng)盡量采用強度高的鋼材做預(yù)應(yīng)力筋；同時，預(yù)應(yīng)力筋還具有較好的塑性，這要求鋼筋切斷時具有一定的延伸率，當構(gòu)件處于低溫荷載下，更應(yīng)注意塑性要求，否則可能發(fā)生脆性破壞；此外，預(yù)應(yīng)力筋還應(yīng)與混凝土有較好的粘結(jié)度，并充分發(fā)揮其良好的加工性能。

1.2 混凝土選用的基本要求 在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中應(yīng)采用高強、輕質(zhì)和高耐久性的混凝土，一般要求混凝土的強度等級不低于C30。目前，我國在一些重要的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中，已開始采用C50～C60的高強混凝土，最高混凝土強度等級已達到C80，并逐步向更高強度等級的混凝土發(fā)展。此外，還應(yīng)嚴格要求混凝土構(gòu)件的生產(chǎn)質(zhì)量，嚴禁摻用氯鹽，否則會發(fā)生嚴重的質(zhì)量事故。

2 預(yù)應(yīng)力混凝土的特點及分類

2.1 預(yù)應(yīng)力混凝土的特點 預(yù)應(yīng)力混凝土能發(fā)揮鋼筋和混凝土各自的特性，與普通鋼筋混凝土相比，具有以下幾個優(yōu)勢：首先，提高了混凝土的抗裂度和剛度，增加了構(gòu)件的耐久性，可有效地利用高強度鋼筋和高強度等級的混凝土，能充分發(fā)揮鋼筋和混凝土各自的特性；其次，預(yù)應(yīng)力混凝土具有構(gòu)件截面小、自重輕、質(zhì)量好、材料省等優(yōu)點；第三，預(yù)應(yīng)力混凝土擴大了高、大、重型結(jié)構(gòu)的預(yù)制裝配化程度；最后，預(yù)應(yīng)力混凝土具有很強的抗疲勞性能。

2.2 預(yù)應(yīng)力混凝土的分類 預(yù)應(yīng)力混凝土根據(jù)預(yù)應(yīng)力施工工藝的不同一般分為先張法、后張法，根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋與混凝土的粘結(jié)又可分為有粘結(jié)和無粘結(jié)。其中，先張法是先張拉預(yù)應(yīng)力筋后澆筑混凝土的預(yù)應(yīng)力混凝土施工方法。該方法需要專用的生產(chǎn)臺座和夾具，以便張拉和臨時錨固預(yù)應(yīng)力筋，當混凝土達強度滿足設(shè)計要求后，放松預(yù)應(yīng)力筋。先張法適用于預(yù)制石生產(chǎn)中小型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；后張法是先澆筑混凝土后張拉預(yù)應(yīng)力筋的預(yù)應(yīng)力混凝土施工方法。該方法必須采用專用的錨具，還要預(yù)留孔道，張拉錨固的預(yù)應(yīng)力筋要求進行孔道灌漿。現(xiàn)場預(yù)制大型預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件最好采用后張法；有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土指的是預(yù)應(yīng)力筋沿全長均與周圍混凝土相粘結(jié)；無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的預(yù)應(yīng)力筋沿全長會與周圍混凝土發(fā)生相對滑動，為避免預(yù)應(yīng)力筋腐蝕和與周圍混凝土粘結(jié)，在預(yù)應(yīng)力筋表面刷涂料并包塑料布。

3 先張法的施工工藝

預(yù)制檁條、空心板等定型的中小型構(gòu)件時最好采用先張法施工。工藝流程為：張拉、固定預(yù)應(yīng)力筋→澆筑混凝土構(gòu)件→養(yǎng)護混凝土構(gòu)件（至75%強度）→放張預(yù)應(yīng)力筋。下面我們以臺座生產(chǎn)過程為例進行各工藝環(huán)節(jié)闡述。

3.1 預(yù)應(yīng)力筋的鋪設(shè) 為了便于脫模，在預(yù)應(yīng)力筋鋪設(shè)前，對臺座及模板應(yīng)先刷隔離劑；采用牽引車鋪設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絲，若遇到鋼絲需要接長，可用20～22號鐵絲通過銅線拼接器密排綁扎；冷拔低碳鋼絲的綁扎長度至少為鋼絲直徑的40倍，高強刻痕銅線的綁扎長度至少為鋼絲直徑的80倍。

3.2 預(yù)應(yīng)力筋的張拉 施工時，嚴格按設(shè)計要求進行預(yù)應(yīng)力筋的張拉，單根張拉法和成組張拉法是常用的張拉方法。單根張拉方法常見于施工現(xiàn)場，這種方法由于所用的設(shè)備構(gòu)造簡單，易于保證應(yīng)力均勻，但是生產(chǎn)效率低；成組張拉法常見于預(yù)制廠，這種方法優(yōu)點在于張拉效率比較高，但所用設(shè)備構(gòu)造較復(fù)雜，且需用大的張拉力。

在進行張拉時，應(yīng)注意張拉控制應(yīng)力、張拉力和張拉伸長值校核等因素的作用。首先，張拉時，控制應(yīng)力與張拉效果呈正相關(guān)，預(yù)應(yīng)力值隨著控制應(yīng)力數(shù)值的增大而增大；其次，張拉力是根據(jù)設(shè)計的張拉控制應(yīng)力、預(yù)應(yīng)力筋的截面積和張拉程序中所規(guī)定的超張拉系數(shù)求得；通過應(yīng)力控制張拉效果時，為了校核預(yù)應(yīng)力值，張拉時必須對預(yù)應(yīng)力筋的實際伸長值進行量測，若實際伸長值比計算伸長值大10%或小5%，要停止張拉，然后分析原因，采取相應(yīng)的糾偏措施然后繼續(xù)張拉。

3.3 混凝土的澆筑與養(yǎng)護 預(yù)應(yīng)力筋張拉完后，即應(yīng)綁扎骨架、立模、澆筑混凝土。設(shè)定預(yù)應(yīng)力混凝土配合比時，要注意防止混凝土發(fā)生收縮和徐變，從而降低預(yù)應(yīng)力損失。張拉結(jié)束后，立即開始綁扎和立模工序，即應(yīng)澆筑混凝土，每條生產(chǎn)線應(yīng)一次澆筑完畢。

采用濕熱養(yǎng)護或自然養(yǎng)護的方式對強預(yù)應(yīng)力混凝土加強養(yǎng)護。當預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件在臺座上進行濕熱養(yǎng)護時，混凝土逐漸硬結(jié)，而預(yù)應(yīng)力筋由于膨脹伸長的應(yīng)力損失無法恢復(fù)。可以采取兩次升溫的措施：初次升溫應(yīng)在混凝土尚未結(jié)硬、未與預(yù)應(yīng)力筋粘結(jié)時進行，溫差不得超過20℃，第二次升溫則在混凝土構(gòu)件具備一定強度時。

3.4 預(yù)應(yīng)力筋的放張 預(yù)應(yīng)力筋進行放張時，必須確保混凝土強度滿足施工要求。若施工設(shè)計未作特殊要求，混凝土的實際強度至少要超過設(shè)計值的75%。在放張過程中，應(yīng)選擇正確的方法和順序，否則會引起構(gòu)件翹曲、開裂和斷筋等現(xiàn)象。

4 后張法的施工工藝

后張法施工具有較大的優(yōu)勢，它直接在構(gòu)件上張拉預(yù)應(yīng)力筋，不需要專門的臺座設(shè)備，大型構(gòu)件可分塊制作，運送到現(xiàn)場拼接，利用預(yù)應(yīng)力筋連成整體；它施工靈活性較大，適宜于現(xiàn)場預(yù)制的大型構(gòu)件。它的施工工藝工程是指：澆筑混凝土構(gòu)件（預(yù)留孔道）→穿預(yù)應(yīng)力筋并張拉錨固→孔道灌漿。

4.1 孔道留設(shè) 孔道留設(shè)是后張法構(gòu)件制作中的關(guān)鍵工作，孔道有直線孔道、曲線孔道和折線孔道。結(jié)合預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的受力特點，根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固的尺寸和特點來設(shè)計孔道直徑和孔道布置。預(yù)應(yīng)力筋孔道間距至少為50mm，孔道與構(gòu)件邊緣至少要保持40mm的距離，需要起拱的混凝土構(gòu)件，預(yù)留孔道最好同步于構(gòu)件起拱。為確保孔道成形時的位置和尺寸均符合設(shè)計要求，而且孔道平順、接頭不漏漿，端部預(yù)埋鋼板與孔道中心線垂直，可采用鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預(yù)埋管法等。

4.2 預(yù)應(yīng)力筋張拉 預(yù)應(yīng)力筋張拉是生產(chǎn)預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的關(guān)鍵。安裝張拉設(shè)備時，直線預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)使張拉力的作用線與孔道中心線重合；曲線預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)使張拉力的作用線與孔道中心線末端的切線重合。預(yù)應(yīng)力筋張拉、錨固完畢，留在錨具外的預(yù)應(yīng)力筋長度不得小于30mm。錨具應(yīng)用封端混凝土保護，長期外露的錨具應(yīng)采用防銹措施。

4.3 孔道灌漿 預(yù)應(yīng)力筋張拉后，應(yīng)立即進行孔道灌漿，以防止預(yù)應(yīng)力筋銹蝕，增加結(jié)構(gòu)的整體性和耐久性，提高結(jié)構(gòu)的抗裂性和承載能力。在灌漿過程中，應(yīng)嚴格遵守各項流程：首先，攪拌好的水泥漿必須通過過濾器置于貯漿桶內(nèi)，并不斷攪拌，以防沉泌水沉淀；其次，灌漿順序應(yīng)先下后上，以免上層孔道漏漿把下層孔道堵塞；第三，灌漿工作應(yīng)緩慢均勻地進行，不得中斷，并應(yīng)排氣通順；第四，對較大的孔道或預(yù)埋管孔道，可采用二次灌漿法；最后，要求灌漿應(yīng)在正溫下進行。

綜上所述，隨著預(yù)應(yīng)力混凝土越來越廣泛地運用，必然為建筑工程施工工藝的進一步完善，提供更加有效的途徑。

參考文獻：

[1]張厚先，王志清.建筑施工技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003.

[2]危道軍，李進.建筑施工技術(shù)[M].北京：人民交通出版社，2006（5）.

[3]應(yīng)惠清.建筑施工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2001.