淺談預應力混凝土技術在建筑工程中的應用

張權華

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摘要：隨著近代建筑行業的快速發展，混凝土結構工程的設計及施工技術也不斷得到改進，通過配置高強、高性能的輕質材料，采用科學合理的施工技術來建造更為經濟耐用的建筑結構。預應力混凝土結構以其多重優點廣泛應用于建筑工程之中，本文將圍繞粘結機械張拉后張法預應力混凝土施工的工藝原理、張拉機械、錨具及施工工藝技術等方面進行闡述，具體一定的理論價值及實踐參考意義。

關鍵詞：預應力；混凝土技術；施工技術；應用分析

混凝土是一種抗壓強度高、抗拉強度低的結構材料，它不僅抗拉強度很低，而且抗拉變形能力也很小，其脆性破壞沒有明顯預兆。鋼筋混凝土結構利用鋼筋來承受混凝土的抗應力，但仍存在兩個問題：首先，在帶裂縫工作狀態下裂縫的存在不僅造成受拉區混凝土材料不能充分利用、結構剛度下降和自重比例上升，而且限制了它的使用范圍；其次，從保證結構耐久性的要求出發，必須限制混凝土裂縫開展的寬度，這就使高強度鋼筋無法在鋼筋混凝土結構中充分發揮其作用，相應地也不可能使高強度混凝土的作用發揮出來。為克服鋼筋混凝土結構的缺點，經過人們長期實踐而創造出一種具有廣泛發展潛力、性能優良的結構—預應力混凝土結構。預應力混凝土技術是在有粘結機械張拉后張法預應力，在構件制作時，在放置預應力筋的部位預留孔道，待混凝土達到一定強度，將預應力筋穿入孔道中并進行張拉，然后用錨具將預應力筋錨固在構件上，最后進行孔道灌漿。預應力筋承受的張拉力通過錨具傳遞給混凝土構件，使混凝土產生預壓應力。在制作鋼筋混凝土構件時，采用某種方法使配置在構件受拉區內的鋼筋預先受拉，并使這個預拉力同時反作用于混凝土截面，則受拉區的混凝土便產生了預壓應力，這種構件就稱為預應力混凝土構件。預應力混凝土構件與普通混凝土構件相比，除能提高構件的抗裂度和剛度外，還具有能增加構件的耐久性、節約材料、減少自重等優點。但是在制作預應力混凝土構件時，增加了張拉工作，相應增添了張拉機具和錨固裝置，制作工藝也較復雜。

1、張拉設備及施工的錨具

后張法使用張拉機械有拉桿式千斤頂、錐錨式雙作用千斤頂及YC一60型穿心式千斤頂機具設備及儀表，應由專人使用和管理，定期維護和標定，張拉設備應配套標定，以確定張拉力與壓力表讀數的關系曲線，并配套使用。標定期限不宜超過半年，張拉設備標定時，千斤頂活塞的運行方向應與實際張拉工作狀態一致：標定張拉設備用的試驗機或測力計精度，不得低于2%，壓力表的精度不宜低于1.5級，最大量程不宜小于設備額定張拉力的1.3倍，當發生下列情況之一時，應對張拉設備重新標定，單根粗鋼筋用作預應力筋時，張拉端采用螺絲端桿錨具，固定端采用幫條錨具或鐓頭錨具，鋼筋束或鋼絞線束用作預應力筋，張拉端采用JM12型錨具，固定端采用鐓頭錨具，鋼絲束用作預應力筋，張拉端采用錐形螺桿錨具、DM5A型鐓頭錨具，固定端采用采用DM5B型鐓頭錨具。

2、預應力筋制作以及孔道留設

單根鋼筋的制作：一般包括配料、對焊、冷拉等工序，鋼筋的下料長度應由計算確定。計算時應考慮錨具的特點、對焊接頭的壓縮量、鋼筋的冷拉率和彈性回縮率、構件的長度等因素。鋼筋束制作：鋼筋束或鋼絞線束的下料長度計算既要考慮受錨具影響又要考慮受張拉機械影響。為了保證穿人構件孔道中的預應力筋束不發生扭結。鋼絲束的制作：鋼絲束的制作包括調直、下料、編束和安裝錨具等工序。鋼絲下料時如發現鋼絲表面有電接頭或機械損傷，應隨時剔除。為了保證每根鋼絲長度相等，以使預應力張拉時每根鋼絲受力均勻一致，采用錐形螺桿錨具和鐓頭錨具時，均應采用應力下料。為了防止鋼絲互相扭結，應對鋼絲進行編束，在平整的場地把鋼絲理順放平，然后在全長每隔1米用鐵線將鋼絲編成簾子狀，將編好的鋼絲簾繞襯圈形成束，再用鐵線綁扎牢固。

孔道留設是后張法預應力混凝土構件制作中的關鍵工序之一。預留孔道的尺寸與位置應正確，孔道應平順：端部的預埋墊板應垂直于孔道中心線并用螺栓或釘子固定在模板上，以防止澆筑混凝土時發生走動。對于直線孔道可采用鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預埋管法；對于曲線、折線孔道可采用膠管抽芯法和預埋管法。鋼管抽芯法和膠管抽芯法主要用于預制構件，管道可重復使用，成本較低，用金屬波紋管留孔。一般均用于鋼絞線或鋼絲束作為預應力筋的大型構件或結構中，可直接將下好料的鋼絞線、鋼絲束在孔道成型前就穿人預波紋管中，這樣可省去穿束工序。對金屬波紋管的基本要求：一是在外荷載的作用下，有抵抗變形的能力：二是在澆筑混凝土過程中，水泥漿不得滲入管內，金屬波紋管的連接，采用大一號同型波紋管，鋼筋支托應焊在箍筋上，箍筋底部應墊實，波紋管固定后，必須用鐵絲扎牢，以防澆筑混凝土時波紋管上浮而引起嚴重的質量事故，波紋管安裝就位過程中，應盡量避免反復彎曲，以防管壁開裂。同時，還應防止電焊火花燒傷管壁，波紋管安裝后，應檢查其位置、曲線形狀是否符合設計要求，波紋管的固定是否牢靠，接頭是否完好，管壁有無破損等。如有破損，應及時用粘膠帶修補?；炷翝仓埃瑧磮D紙規定留置灌漿孔、排氣孔、泌水管等 排氣孔一般留設在構件的兩端，灌漿孔與排氣孔也可設置在錨具或鑄鐵喇叭1：3處，應高于灌漿孔，宜設在上方，對現澆預應力結構金屬波紋管留孔，可在波紋管上開洞，其上覆蓋海綿墊片與帶嘴的塑料弧形壓板，并用鐵絲扎牢，再用增強塑料管插在嘴上，并將其引出梁頂面400～500mm 灌漿孔間距不宜大于30m。

3、預應力筋技術以及封錨施工應用

預應力筋張拉時，構件的混凝土強度應符合設計要求：如設計無要求時，混凝土強度不應低于設計強度等級的75%對于拼裝的預應力構件，其拼縫處混凝土或砂漿強度如設計無要求時，不宜低于塊體混凝土設計強度等級的40%，且不低于15MPa。預應力筋張拉后，孔道應盡快灌漿，一般采用水泥砂漿，其強度不低于30N/mm2?？障洞蟮目椎?，水泥漿中可摻人適量細砂，應采用不低于42.5級的普通硅酸鹽水泥，水灰比宜采用0.4～O.5，摻人適當減水劑時，水灰比可減小到O.35，但減水劑應對鋼筋無腐蝕，灌漿前應對錨具夾片空隙和其他可能產生的漏漿處采用水泥漿或結構膠封堵，灌漿順序應先下后上，拌好的水泥漿必須通過過濾器置于貯漿桶內，并不斷攪拌，以防泌水沉淀，灌漿應緩慢均勻地進行，不得中斷，并應排氣通順：在孔道兩端冒出濃漿并封閉排氣孔后，應再繼續加壓至O.5～0.7N/mm2，稍后封閉灌漿孔，不摻外加劑的水泥漿，可采用二次灌漿法，封閉順序沿灌注方向依次封閉，二次灌漿時間要掌握恰當，一般在水泥漿泌水基本完成，初凝尚未開始時進行。室外溫度低于+5℃時，孔道灌漿應采取抗凍保溫措施，防止漿體凍漲使混凝土沿孔道產生裂紋，構件張拉完畢后，應檢查端部和其它部位是否有裂縫，并填寫張拉記錄表。預應力筋錨固后的外露部分宜采用機械方法切割，其外露長度不宜小于預應力筋直徑的1.5倍，且不宜小于30mm，對外露的錨具，需涂刷防銹漆，并用混凝土封裹。

4、結語

由于預應力混凝土技術能有效地采用高強鋼材，提高構件的抗裂度和剛度，還具有能增加構件的耐久性，節約材料，減少自重等優點，將會越來越廣泛的應用在各種建筑工程項目中，在建筑工程進行中有著重要的地位。我們要在實踐中不斷總結創新，運用科學合理的預應力混凝土技術來創造更多精品工程，實現我國建筑行業的穩定發展以及國民經濟的可持續發展。

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