工民建施工中預應力混凝土技術的應用

羅來祥

摘要：隨著現代建筑市場的不斷發展和完善，大量的建筑工程被興建起來，特別是多高層等工業與民用建筑的興建給建筑物的穩定性帶來了挑戰，普通混凝土的抗裂性己不能滿足現代建筑發展的需要，而預應力混凝土恰好彌補了這一缺陷，使混凝土的應用范圍更加廣泛。目前，我國很多建筑采用預應力混凝土技術施工，隨著時間的推移，其施工結構的形式也越來越豐富，因此推動了預應力技術在建筑施工方面的廣泛應用。本文針對工民建工程中預應力混凝土結構對混凝土的要求，介紹了先張法、后張法施工預應力混凝土的方法，以及無粘結預應力混凝土的施工，并闡述了預應力筋的制作方法。

關鍵詞：工民建；預應力混凝土；先張法；后張法

中圖分類號：TU755 文獻標識碼：B 文章編號：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、整體性好、剛度大、耐腐蝕、耐火和適用性廣等優點。但混凝土的極限應變值很小，要使混凝土不開裂，鋼筋的應力只能達到150～200N/mm²，鋼筋的抗拉強度并沒有得到充分發揮。預應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，預應力混凝土除了提高了構件的抗裂度和剛度外，還具有減輕自重、增加構件的耐久性、降低造價等優點。特別是在大開問、大跨度和重荷載結構中，采用預應力混凝土可以顯著減少材料用量，擴大結構的使用功能，目前己廣泛應用于工業與民用建筑以及交通運輸工程中，并取得了很大的綜合經濟效益和社會效益。

1 關于工民建工程預應力混凝土相關分析

1.1 關于預應力混凝土概述

預應力混凝土是在外荷載作用于構件之前，利用鋼筋張拉后的彈性回縮，對構件受拉區的混凝土預先施加壓力，產生預壓應力，當構件在荷載作用下產生拉應力時，首先抵消預應力，然后隨著荷載不斷增加，受拉區混凝土才受拉開裂，從而延遲了構件裂縫的出現和限制了裂縫的開展，提高了構件的抗裂度和剛度。

1.2 預應力混凝土的特點

預應力混凝土的構件截面小、自重輕、質量好、材料省（可節約鋼材40～50%、混凝土20～40%），在跨度較大的結構中，其綜合經濟效益較好，并能擴大預制裝配化程度；預應力混凝土的施工，需要專門的機械設備，工藝比較復雜，操作要求較高。

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應力混凝土結構中，己開始采用C50～C60的高強度混凝土，最高混凝土強度等級己達到C80，并逐步向更高強度等級的混凝土發展。國外混凝土的平均抗壓強度每10年提高5～10MPa，現己出現抗壓強度高達200MPa的混凝土。

1.3 工民建工程中預應力混凝土結構對混凝土的要求

預應力混凝土是指在結構或構件的受拉區，通過張拉預應力鋼筋的方法，使受拉區混凝土產生預壓應力，當構件在載荷作用下，在受拉區產生拉應力時，首先要用來抵消受拉區混凝土的預壓應力，從而使受拉區混凝土出現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，提高結構或構件的抗裂度和剛度的混凝土。

在工民建工程中，預應力混凝土結構構件所用的混凝土：①需要滿足強度高的要求，預應力混凝土與鋼筋混凝土不同，預應力混凝土必須采用強度高的混凝土，因為強度高的混凝土對采用先張法的構件可提高鋼筋與混凝土之間的粘結力，對采用后張法的構件，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、徐變引起的預應力損失；③要滿足快硬、早強等要求，可盡早施加預應力，加快臺座、錨具、夾具的周轉率，以利于加快施工速度。因此，在工民建工程中，預應力混凝土構件的混凝土強度等級不宜低于C40，且不應低于C30，預應力筋宜采用預應力鋼絲、鋼絞線和預應力螺紋鋼筋。

2 工民建工程中幾種典型的預應力混凝土施工技術

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，先張拉預應力鋼筋，并將預應力筋臨時固定在臺座或鋼模上，待混凝土達到一定的強度（一般不低于混凝土設計強度標準值的75%），混凝土與預應力筋具有一定的粘結力時，放松預應力筋，使混凝土在預應力筋的反彈作用下，使構件受拉區的混凝土承受預壓應力。

2.1.2 先張法施工設備

臺座是先張法施工張拉和臨時固定預應力筋的支撐結構，它承受預應力筋的全部張拉力，因此要求臺座具有足夠的強度、剛度和穩定性。臺座按構造形式分為鐓式和槽式，槽式臺座適用于張拉噸位較大的構件，如起重機梁、屋架、薄腹梁等。

夾具是先張法施工臨時固定預應力筋的工具。夾具必須工作可靠、構造簡單、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。

張拉設備要求工作可靠，控制應力準確，能以穩定的速率加大拉力。常用的張拉設備有液壓千斤頂、卷揚機、電動螺桿張拉機等。

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→養護（至設計強度標準值的75%）→放張鋼筋。預應力筋的張拉是預應力混凝土施工中的關鍵工序，在張拉中要嚴格控制張拉應力、張拉程序、計算張拉力和進行預應力值校核，先張法預應力筋的張拉有單根張拉和多根成組張拉。一般預制廠選用多根成組張拉，施工現場常用單根張拉。如圖2中預應力筋的鋪設。

2.2 后張法施工

2.2.1 后張法技術施工概述

先制作留有孔道的混凝土構件，待混凝土達到設計規定強度后，穿筋，借助錨具把預應力筋錨固在構件端部，并用張拉機具張拉鋼筋至設計規定應力值，最后孔道灌漿，張拉力由錨具傳給混凝土構件，并使之產生預應力。

后張法預應力施工不需要臺座設備，靈活性大，廣泛用于施工現場生產大型預制預應力混凝土構件和就地澆筑預應力混凝土結構。但后張法工序較多，錨具因為是作為工作錨永遠留在構件上而耗鋼量較大。后張法預應力施工，又可分為有粘結預應力施工和無粘結預應力施工，近年來緩粘結預應力技術也得到了廣泛發展和應用。

2.2.2 后張法預應力施工要點

在進行后張法施工時，鋼管預埋前應除銹，刷油，保證平直，光滑，位置正確。每根長度小于15m，以便于旋轉、抽管；掌握恰當抽管時間：（早：坍孔；晚：抽管難，抽不出來）一般在初凝后終凝前，手指按壓混凝土不粘漿又無明顯印痕時，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，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 無粘結預應力混凝土施工

凡是張拉后允許預應力筋與其周圍的混凝土產生相對滑動的預應力筋，都稱為無粘結預應力筋。無粘結預應力筋混凝土是近年發展起來的一項新技術，其施工方法是在預應力筋的表面刷防腐潤滑脂并包塑料管后，鋪設在模板的預應力筋設計位置處，然后澆注混凝土，待混凝土達到要求的強度后，進行預應力筋的張拉和錨固。

該工藝的優點是不需要留設孔道、穿筋、灌漿，施工簡單，摩擦力小，預應力筋易彎成多跨曲線形狀等，但預應力筋強度不能充分發揮（一般要降低10～20%），對錨具要求高。根據其特點，無粘結預應力筋在雙向連續平板和密肋板中比較經濟，在大跨度連續梁中也有較大發展。

3 結束語

綜上所述，預應力混凝土與普通混凝土比較，除能提高構件的抗裂強度和剛度外，還具有減輕自重、節約原材料、增加構件的耐久性、降低造價等優點。在施工中每個階段的工作不慎都可能引起預應力損失，因此，施工過程中必須嚴格遵守施工質量驗收規范的規定。

參考文獻

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