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浅谈预应力混凝土工程施工技术
作者：蒋分明
来源：《中小企业管理与科技·下旬刊》2011年第10期
摘要：预应力混凝土是近几十年来发展的一门新技术，是在构件承受外荷载前，预先在构件的受拉区域对混凝土施加预压力。构件在使用阶段的外荷载作用下产生的拉应力，首先要抵消预压应力，这就推迟了混凝土裂缝的出现，同时也限制了裂缝的开展，从而提高了构件的抗裂度和刚度。
关键词：预应力混凝土 钢绞线 先张法 施工技术 1 预应力混凝土施工设备与工具的选用
1.1 锚具与夹具的选用。预应力筋选用的锚具、夹具和连接器的性能均要符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB／T 14370的规定。
在预应力筋强度等级已确定的前提下，预应力筋-锚具组件的静载锚固性能试验结果，要同时满足锚具效率系数等于或大于0．95以及预应力筋总应变等于或大于2％两项要求。 锚具的静载锚固性能，应由预应力筋-锚具组装件静载试验测定的锚具效率系数(ηa)以及达到实测极限拉力时组装件受力长度的总应变(εapu)确定。锚具效率系数(ηa)应按下式确定： ηa=
式中：Fapu——预应力筋—锚具组装件的实测极限拉力；Fpm——预应力筋的实际平均极限抗拉力；ηp——预应力筋的效率系数。
锚具应满足分级张拉、补张拉和放松拉力等张拉工艺要求。锚固多根预应力筋的锚具，除了应具有整束张拉的性能以外，还要具有单根张拉的可能性。
夹具的静载性能，应由预应力筋-夹具组装件静载试验测定的夹具效率系数确定。夹具效率系数(ηg)应按下式计算：
ηg=式中：Fgpu——预应力筋—夹具组装件的实测极限拉力；试验结果必须满足夹具效率系数(ηg)等于或大于0.92的要求。
当预应力筋-夹具组装件达到实测极限拉应力时，应由预应力筋的断裂，而不是由夹具的破坏导致试验完结。
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夹具应具有良好的自锚性能、松锚性能以及安全的重复使用性能。主要锚固零件宜采用镀膜防锈处理。
需要永久留在混凝土结构或构件中的预应力筋连接器，要符合锚具的性能要求；用于先张法施工并在张拉后还将放张和拆卸的连接器，应符合夹具的各项其他性能要求。
1.2 预应力筋的选用与制作。在先张法施工中，为了与混凝土粘结牢固，多采用螺纹钢筋、刻痕钢丝或钢绞线。在后张法生产中，则较多采用光面钢筋、光面钢丝或钢绞线，并且分为无粘结预应力筋和有粘结预应力筋。后张无粘结预应力筋的表面要涂有沥青、油脂或者专门的润滑防锈材料，并且要用纸带或塑料带包缠，或者套上软塑料管，使其与周围混凝土隔离，和普通钢筋一样直接安放在模板中浇筑混凝土，等到混凝土达到了规定强度后方可进行张拉。无粘结预应力筋常用在预应力筋分散配置的构件如大跨度双向平板以及双向密肋楼盖等。后张有粘结预应力筋是指先放置在预留孔道中，等张拉锚固后通过灌浆从而恢复与周围混凝土粘结的预应力筋。有粘结预应力筋通常用于预应力筋配置比较集中的构件以及每束的张拉力吨位较大的结构。
预应力筋选择与使用应注意以下事项：①施工过程中应采取措施防止电火花损伤预应力筋，对有损伤的预应力筋必须予以更换。②先张法预应力施工要选用非油脂性的模板隔离剂，在铺设预应力筋时严禁隔离剂玷污预应力筋。③在后张法施工中，对于浇筑混凝土前穿入孔道的预应力筋，应有防锈蚀措施。④无粘结预应力的护套要保护完整，局部破损处须采用防水塑料胶带缠绕紧密修补好。⑤无粘结预应力筋的定位应牢固，浇筑混凝土时不能够出现移位和变形，端部的预埋垫板要垂直于预应力筋，内埋式固定端垫板不能重叠，锚具与垫块贴合紧密。⑥预应力筋的保护层厚度应符合设计以及有关规范。无粘结预应力筋成束布置时，其数量及排列形状要能保证混凝土密实，并能够握裹住预应力筋。 2 先张法施工
在混凝土灌注前，先将由钢丝钢绞线或钢筋组成的预应力筋张拉到规定应力，并用锚具锚固于台座两端的支墩上，接着安装模板、构造钢筋及零件，然后灌注混凝土并进行养护。当混凝土达到规定强度后（75%），放松两端支墩的预应力筋，通过粘结力将预应力筋中的张拉力传给混凝土从而产生预压应力。先张法以采用长台座较有利，最长达一百多米的。 先张法多用于预应力混凝土生产厂中，在台座上生产中小型构件。 设计台座时要进行抗倾覆稳定性和强度验算。
先张法中钢丝一般选用的锚固夹具有：圆锥齿板式夹具、圆锥三槽式夹具和墩头夹具。钢筋用的锚固夹具多为：螺丝端杆锚具、墩头锚和销片夹具等。
为了减少由于松弛等原因造成的预应力损失，先张法张拉预应力筋时一般都要进行超张拉。
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常用的张拉程序为：0→105%σcon（持荷2min）→σcon（锚固）或0→103％σcon（锚固）
式中σcon——预应力筋的张拉控制应力。
另外，先张法预应力混凝土构件进行湿热养护时，必须采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。并且，混凝土强度要达到不小于混凝土标准强度的75％后，才可放松预应力筋，放松过早会导致由于预应力筋回缩而引起较大的预应力损失，严重影响预应力构件的质量。 3 后张法施工
在后张法施工中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套的。
先灌注构件，然后在构件上直接施加预应力。一般做法是先安置后张预应力筋成孔的套管、构造钢筋及零件，然后安装模板和灌注混凝土。预应力筋可先穿入套管也可以后穿。等到混凝土达到设计强度后，用千斤顶将预应力筋张拉到要求的应力并且锚固于梁的两端，预应力通过两端锚具传递给混凝土构件。为了保护预应力筋不受到腐蚀和恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力，预应力筋与套管之间的空隙之后要用水泥浆灌实。水泥浆起防腐作用外，另外有利于恢复预应力筋与混凝土之间的粘结力。但是为方便施工，偶尔也可采用在预应力筋表面涂刷防锈蚀材料并用塑料套管或油纸包裹的无粘结后张预应力筋。
3.1 孔道留设。孔道的留设是后张法构件制作中的关键之一。孔道直径取决于预应力筋和锚具的选择，例如用螺丝端杆的粗钢筋，孔道直径应比螺丝端杆的螺纹直径大10-15mm；用JMl2型锚具的钢筋束或钢绞线束，对JMl2-3，孔道直径为42mm，对JMl2-5、6则为50mm。 3.2 预应力筋的张拉。张拉预应力筋时，构件混凝土的强度应按设计的规定值，如果设计无确定值则不宜低于混凝土标准强度的75％，用块体拼装的预应力构件，拼装立缝处的混凝土或砂浆的强度，如设计无规定时，不应低于块体混凝土标准强度的40％。
3.3 孔道灌浆。预应力筋张拉后，应随即进行孔道灌浆，尤其是钢丝束，张拉后应尽快进行灌浆，以防止锈蚀降低结构的抗裂性和耐久性。
灌浆宜选用标号不低于C45号普通硅酸盐水泥调制的水泥浆，针对空隙大的孔道，水泥浆中可掺入适量的细砂，但水泥浆和水泥砂浆的强度不宜低于20N／mm2，且应有较大的流动性和较小的干缩性。
灌浆之前，用压力水冲洗和湿润孔道。并用电动或手动灰浆泵进行灌浆，压力0.5-0.6N/mm2为宜。对不掺入外加剂的水泥浆，可采用二次灌浆法以提高灌浆的密实度。 4 无黏结预应力混凝土施工技术