輕型重載緩粘結預應力砼結構原理與岳陽博物館工程應用淺析

晏羅軍+唐福強+朱兵

摘 要：本文通過對緩粘結預應力混凝土技術工作原理的介紹再結合岳陽博物館建設對緩粘結預應力技術的工程應用，闡述緩粘結預應力混凝土技術應用的關鍵控制點，總結出緩粘結預應力技術在結構施工與設計中存在的技術優勢。

關鍵詞：緩粘結預應力 工程應用 技術優勢

中圖分類號：U491.5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（b）-0091-02

預應力混凝土技術發展至今已有百多年研究及發展的歷史。根據出現的時間預應力技術可分為四代：第一代鋼筋預應力技術，第二代有粘灌漿預應力技術，第三代無粘結預應力技術，以及在有粘結與無粘結預應力技術之上發展起來的第四代緩粘結預應力技術。第一代預應力技術由于其施工繁瑣而被淘汰。

隨著社會經濟的不斷發展，人們對結構材料強度利用率和耐久性提出更高的要求和技術挑戰，近年來，住建部對現有預應力結構進行結構安全鑒定與普查，發現第二代有粘結灌漿不易密實，空灌、露筋缺陷嚴重，預應力筋腐蝕嚴重，不利于結構耐久性；第三代預應力技術由于預應力筋可在套管內自由滑動，易造成預應力筋和錨具的疲勞破壞，無法充分利用材料強度，結構抗震性能受限，難以應用于結構重要構件中；第四代預應力技術克服了上述第二代和第三代預應力技術的缺陷，繼承了二代灌漿有粘結預應力技術抗震性能優良，三代預應力技術施工簡便的優點，它優化結構輕裝設計，降低了施工的難度，縮減了工期，并保證了結構的安全性和耐久性。緩粘結預應力技術于21世紀初期引入我國，一些高校、企業開始研發該技術并在工程中大量應用。近年來，緩粘結預應力技術隨工程應用的擴大和研究的深入已發展相當成熟，結構普查后緩粘結預應力技術被定為住建部推廣技術。隨著經濟的快速增長、結構形式的日新月異，傳統預應力技術由于其自身弊端將逐漸會被緩粘結這項新技術所替代。

1 緩粘結預應力工作原理

緩粘結預應力結構技術是將高強度鋼材、高分子復合材料、先進的設計理論和嶄新的工廠化生產工藝相結合而形成的高效結構形式。其核心在于緩粘結預應力筋。緩粘結預應力筋是在鋼絞線之上涂有緩凝膠粘材料，并外包帶有凹凸橫肋的高密度PE護套組成，如圖1所示。緩粘結材料在張拉施工期內具有一定的流動性，鋼絞線可自由滑動。施工完成后，隨時間增加，膠粘劑逐漸固化并達到設定強度，硬化后的緩凝材料通過外護套凹凸橫肋與周圍混凝土有效咬合，達到混凝土和鋼絞線協同作用的目的。

2 工程簡介

本工程為洞庭湖博物館暨洞庭湖生態經濟區規劃館，位于洞庭湖博覽園內，如圖2所示。其由主館和附屬用房組成，主體為框架-抗震墻結構，具有梁板輕型載重的結構特點。主館要求結構使用年限為100年，附屬用房為50年。

本工程主館頂板采用大直徑緩粘結預應力空心樓蓋板技術，預應力梁尺寸為150mm×500mm，如圖3所示。本工程預應力梁尺寸有限，但所受荷載較大，預應力布置較多。緩粘結預應力筋為單根單拉，筋直徑和錨具尺寸小，節點內穿插容易，便于結構優化，結構干涉與工藝干涉限制放寬，張拉端布置靈活，可在梁頂撅起張拉，降低了施工難度，保證了施工質量。

3 應用技術的關鍵控制點

3.1 矢高控制與工程量

規范規定有粘結預應力波紋管截面面積不應小于鋼絞線截面面積的兩倍，對截面削弱較大，且張拉端錨具大，布置不靈活，矢高不能有效控制，為保證預應力效果需增加有粘結預應力筋的用量，有時甚至無法施工而導致增加截面的尺寸。本工程采用緩粘結預應力筋規格直徑為21.8mm，對截面削弱小，且張拉端錨具尺寸小，布置靈活方便，可有效控制矢高，同等預應力效果下，預應力筋用量相對較少，空心結構布置、組合，結構安全性價比整體優化。

3.2 預應力配件與設備

預應力筋的張拉是預應力施工工序中相當重要的一環，施工質量的好壞直接影響著結構的耐久性。傳統的張拉施工工藝，依靠施工人員手動操作，誤差率高，無法保證預應力施工質量。不少工程因為預應力施工參數控制達不到設計要求而不合格，而被迫要求提前進行結構維護與加固，嚴重的甚至突然垮塌，給社會造成了巨大的生命財產損失。

為保證施工質量，本工程采用智能張拉技術，如圖4所示。智能張拉技術由于智能系統的高精度和穩定性，能排除人為因素干擾，有效確保預應力張拉施工質量，是目前國內預應力張拉領域最先進的工藝。

3.3 材料變形與共同工作

緩粘結預應力筋是三種不同的材料組成。其在溫度變化下的變形性能對結構使用性能有很大影響。經過計算分析可知緩粘結預應力筋在長度和截面方向上由于材料不同產生的內力很小，可忽略不計。此外緩粘結預應力筋與環氧樹脂涂層鋼筋在低溫下的變形協調問題類似，由環氧樹脂涂層鋼筋和近幾年緩粘結預應力大量工程實踐證明，低溫下緩粘結預應力筋的材料變形不一致對構件影響不大，不影響材料的使用。

3.4 結構耐久性

結構的耐久性關系到建筑物在使用年限內的安全性能，預應力筋的耐久性能直接影響著結構的安全性能。緩粘結預應力筋外包護套采用高密度聚乙烯材料，緩凝粘合劑采用環氧樹脂類材料，強度高。耐氣候性、耐水性、耐藥品性，耐堿性優越。對鋼絞線形成雙層保護，鋼絞線抗腐蝕能力大大提高。且緩粘結預應力筋在管理嚴格的工廠制造而成，不存在類似波紋管預應力澆灌填充不良的問題，在預應力筋防銹方面顯示非常優良的耐久性。

3.5 要規避的技術風險

（1）緩粘結預應力筋應嚴格在張拉適用期限內張拉，避免張拉適用期過后，膠粘劑固化對張拉的不利影響。PE護套的成形質量與砼咬合性能。（2）緩粘結預應力筋受溫度影響較大，避免陽光暴曬及高溫。（3）預應力布置與建立的施工差異。

4 結語

緩粘結預應力技術在空心樓蓋板體系中的組合應用，在施工上規避了有粘結預應力施工中鋪設波紋管和灌漿的施工工序，提高了施工效率；施工質量上避免了有粘結灌漿欠密實，空罐的通病，保證了結構的耐久性；結構性能上降低了筋孔道與錨占空間對截面的削弱作用，有效控制了矢高，優化了結構截面尺寸，并使得結構的優化設計與施工組合，有了更多的選擇。緩粘結預應力技術的應用節省了大量的材料、人工和后期維護加固的費用，減掉了施工現場的回漿污染等，滿足了高強鋼筋的應用推導，綠色施工與綠色建筑的指引，綜合造價上的類型工程分析可量化的節約比達10%以上，定性比已有直觀優勢上的大量分析，相對比具有很好的經濟效益。

參考文獻

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