預應力混凝土工程后張法施工工藝及常見質量問題

摘要：近年來，我國的后張預應力技術水平不斷發展，尤其是在橋梁工程中發展最快。本文首先介紹了后張法施工工藝的特點，然后詳細介紹了后張法施工工藝，最后談談后張法施工中混凝土澆注時的常見質量缺陷及預防措施。

關鍵詞：后張法；施工工藝；混凝土工程

后張法是先制作構件（或塊體），并在預應力筋的位置預留出相應的孔道，待混凝土強度達到設計規定的數值后，穿入預應力筋并施加預應力，最后進行孔道灌漿，張拉力由錨具傳給混凝土構件而使之產生預壓力。后張法不需要臺座設備，大型構件可分塊制作，運到現場拼裝，利用預應力筋連成整體。因此，后張法靈活性大，但工序較多，錨具耗鋼量較大

一、后張法施工工藝的特點

后張法的特點是直接在構件上張拉預應力筋，構件在張拉預應力筋過程中，完成混凝土的彈性壓縮。因此，混凝土的彈性壓縮，不直接影響預應力筋有效預應力值的建立。后張法適宜于在施工現場制作大型構件（如屋架等），以避免大型構件長途運輸的麻煩。后張法除作為一種預加應力的工藝方法外，還可作為一種預制構件的拼裝手段。在后張法中，錨具是建立預應力值和保證結構安全的關鍵，要求錨具的尺寸形狀準確，有足夠的強度和剛度，受力后變形小，錨固可靠，不致產生預應力筋的滑移和斷裂現象。此外，還應力求取材容易，加工簡單，成本低廉，使用方便。

二、后張法施工工藝

1、孔道的留設

孔道的留設是預應力后張法構件制作中的關鍵工序之一。所留孔道的尺寸與位置應正確，孔道要平順，端部的預埋鋼板應垂直于孔道中心線。孔道的直徑一般應比預應力筋的外徑（包括鋼筋對焊接頭的外徑或需穿人孔道的錨具外徑）大10～15mm，以利于預應力筋穿入。孔道的留設方法有鋼管抽芯法和預埋鐵皮管法等。

2、預應力筋張拉

控制應力直接影響預應力的效果。當控制應力越高，建立的預應力值就越大，構件的抗裂性也越好。但控制應力和構件抗裂度如過高，則預應力筋在使用過程中經常處于過高應力狀態，構件出現裂縫的荷載與破壞荷載很接近，往往在破壞前沒有明顯的警告，這是不允許的。后張法預應力筋張拉程序可按表1進行。

表1 后張法預應力筋張拉程序

II、III、IV級鋼筋、鋼絞線

0→105%σcon（持荷2min）→σcon或→103%σcon

鋼絲束

0→105%σcon（持荷2min）→σcon或0→103%σcon

第一種張拉程序中，超張拉的目的，主要是為了減少鋼筋松弛、混凝土彈性壓縮：錨具變形和孔道摩擦等所引起的應力損失。持荷2min的目的，主要是為了加速鋼筋松弛的早期發展。重復張拉的目的，除可減少應力損失外，尤其是在成束張拉時還可使鋼筋的應力隨著松弛的發展而得到調整，使每根鋼筋受力均勻。第二種張拉程序中，超張拉3%后即錨固，其目的是為了彌補設計和施工中預見不到的或考慮不夠的某些因素所造成的應力損失。為了施工方便，一般多采用第二種張拉程序，即進行一次超張拉。

3、孔道灌漿

預應力筋張拉錨固后，應進行孔道灌漿。其作用主要是保護預應力筋，防止其銹蝕和使預應力筋與結構混凝土形成整體。因此，孔道灌漿宜在預應力筋張拉錨固后盡早進行。孔道灌漿用灰漿，除應滿足強度和粘結力要求外，應具有較大的流動性和較小的干縮性、泌水性。因此，孔道灌漿應采用標號不低于425號普通硅酸鹽水泥配制的水泥漿。水泥漿強度應不低于20N/mm2，水灰比宜控制在0.4～0.45之間，攪拌后3h泌水率宜控制在2%，最大不得超過3%。對于空隙較大的孔道，水泥漿中可以摻入適量的細砂。為了增加孔道灌漿的密實性，在水泥漿中可摻人為水泥用量萬分之0.5～1的鋁粉或0.25%的木質素磺酸鈣或其他減水劑，但不得摻人氯化物或其他對預應力筋有腐蝕作用的外加劑。

灌漿前，混凝土孔道應用壓力水沖刷干凈并潤濕孔壁。孔道灌漿可用電動灰漿泵。水泥漿倒入灰漿泵時，必須過篩，以免水泥塊或其他雜物進入泵體或孔道，影響灰漿泵正常工作或堵塞孔道。在孔道灌漿過程中，灰漿泵內應始終保持有一定的灰漿量，以免空氣進入孔道而形成空腔。

灌漿時，水泥漿應緩慢均勻地泵人，不得中斷，灌滿孔道并封閉排氣孔后，宜再繼續加壓至0.5～0.6NPa，并穩壓一定時間，以確保孔道灌漿的密實性。用壓力水沖洗孔道后，灌漿時應待排氣孔中流出足量的濃漿后才能封閉灌漿孔。對于用不加外加劑的水泥漿灌漿，必要時，可掌握時機，進行二次灌漿，以提高孔道灌漿的密實性。灌漿順序應先下后上，以避免上層孔道漏漿，而把下層孔道堵塞。曲線孔道灌漿，宜由最低點壓入水泥漿，至最高點排氣孔排出空氣及溢出濃漿為止。為確保曲線孔道最高處或錨具端部灌漿密實，宜在曲線孔道的最高處設立泌水豎管，使水泥漿下沉，泌水上升到泌水管內排除，并利用壓入豎管內水泥漿的回流，以保證曲線孔道最高處或錨固處的灌漿密實。

三、后張法施工中混凝土澆注時的常見質量缺陷與預防措施

1、預留孔道塌陷

當預留預應力鋼材穿束的孔道時，選用膠管、鋼管、金屬伸縮套管、充氣充水膠管抽芯方法預留的孔道發生局部塌陷，嚴重時與鄰孔發生串通。局部預留孔道塌陷，使預應力鋼材不能順利穿過；張拉時孔道摩陰值過大；灌漿時，不能保證灌漿密實。

預防措施：鋼管抽芯宜在混凝土初凝后，終凝前進行，一般以用手指按壓混凝土表面不顯凹痕時為宜，膠管抽芯時間可適當推遲。澆注混凝土后，鋼管要每隔10～15min轉動一次，轉動應始終順同一方向，轉管時應防止管子沿端頭外滑。抽管程序宜先上后下，先曲后直，抽管速度要均勻，其方向要與孔道走向保持一致。芯管抽出后，應及時檢查孔道成型質量，局部塌陷處可用特制長桿及時加以疏通。夏季高溫下澆注混凝土應考慮合理的程序，避免構件尚未全部澆注完畢就急需抽管。否則，鄰近的振動易使孔道塌陷。

2、孔道位置不正

孔道位置不正（水平向擺動或豎向波動）。這將引起張拉時管道摩阻系數加大或構件在預加應力時發生側彎和開裂。具體預防措施：抽芯法預留孔道時，制孔管應有足夠強度，管壁厚度應均勻，安裝位置應準確，管節連接或接頭焊接應保持管道形狀在接頭處平順。制孔用充氣或充水膠管抽芯時，應預先進行膠管的充氣或充水試驗。管內壓力不低于0.5MPa，且應保持壓力不變直至抽拔時。預埋芯管制孔時，芯管應用鋼筋“進”字架支墊，“井”字架尺寸應正確。“井”字架應綁扎在鋼筋骨架上，其間距當采用鋼管時，不得大于100cm；采用膠管且為直線孔道時，不得大于50cm。澆注混凝土時，切勿用振搗棒振動芯管，以防芯管偏移。

3、孔道堵塞

孔道被混凝土灰漿堵塞，使預應力鋼材無法穿過。預埋芯管的各種套管安裝前要進行逐根檢查，并逐根做U形滿水試驗；安裝時所有管口處用橡皮套箍嚴。入模后套管在澆混凝土前要做灌水試驗；在套管接口處加煙筒套管或套管揣袖連接管。澆混凝土過程中和澆注完都要反復拉孔。錨墊板預先用螺檢固定在整體端鋼板上，縫隙夾緊泡沫塑料片，防漏漿。穿束前要試拉、通孔或充水檢查，看管道是否有不嚴和堵塞處，在張拉錨固區內，為加強錨墊板喇叭管與套管結合處的剛度，由錨墊板外口部插入直徑5cm鋼管約1～1.5m，可有效防止接口脫節。

參考文獻

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[2] 易濤，胡厚安，胡良萍.后張法有粘結預應力施工技術[J].四川建筑.？2006（S1）