后张法预应力钢筋混凝土结构及构件施工质量控制

摘要:随着我国建筑业的蓬勃发展,后张法预应力钢筋混凝土结构在工业与民用及公共建筑中得到了较为广泛的应用。文章对后张法预应力钢筋混凝土结构及构件施工质量控制进行了研究。

关键词:预应力钢筋混凝土;构件施工质量控制;构件施工;

中图分类号:TU757文献标识码:A文章编号:1009-2374(2009)10-0165-02

一、预应力钢筋混凝土的特点

与非预应力结构相比,预应力钢筋结构具有如下特点:

1.改善结构使用性能,通过对截面受拉区施加预应力,可以均匀结构内力分布,降低截面应力峰值,使结构在使用荷载下不开裂或减小裂缝宽度,并由于预应力反拱而降低结构的变形,从而改善结构的使用性能,提高结构的耐久性。

2.减小构件的截面高度,减轻自重,对于大跨度、承受重荷载的结构,预应力可以有效提高结构的跨高比限值和柱距。

3.充分利用高强材料。在普通钢筋混凝土结构中,由于裂缝宽度和挠度的限值,高强钢材的强度不可能被充分利用。而预应力钢筋混凝土结构中,通过对高强钢材预先施加较高的拉应力,可以使高强钢材在结构破坏前能够达到其屈服强度或名义屈服强度。

4.抗裂性能好,当作用在结构上的活荷载部分或全部卸载时,预应力钢筋混凝土结构具有良好的裂缝闭合性能与变形恢复性能,从而提高了截面刚度,进一步改善结构的耐久性。

5.提高抗剪承载力。由于预压应力延缓了截面斜裂缝的产生,增加了截面剪压区面积,从而提高了构件的抗剪承载力;另一方面,预应力混凝土的腹板宽度也可以做得薄些,以进一步减轻自重。

6.提高抗疲劳强度。预压应力可以有效降低钢筋的应力循环幅度,增加疲劳寿命。这对于以承受动力荷载为主的桥梁结构是很有利的。

7.能够提供大跨度、大柱网、大空间。

8.具有良好的经济性。对适合采用预应力技术的混凝土结构来说,预应力混凝土结构比普通钢筋混凝土结构节省20%～40%的混凝土和30%～60%的纵筋钢材,可以有效地促进资源节约;而与钢结构相比,则可以节省一半以上的造价。

二、后张法预应力钢筋混凝土结构及构件施工的主要环节及质量控制要点

(一)预留孔道设置

预留孔道是在浇筑混凝土前,在设计上规定安装预应力筋的位置,预留出孔道,以备设置预应力筋。预留孔道的方法大致有两种,一种是在浇筑混凝土前安装设置金属波纹管或聚乙烯管;另一种是用专用的橡胶管或钢管作为模具,安装在设计规定的位置,浇筑混凝土后,适时抽芯拔出模具,形成孔道。金属波纹管易于生锈,一旦生锈后难于清除,故在安装前注意防锈,安装后要尽快适时进行浇筑混凝土等后续工序;用橡胶管或钢管做模具,抽芯成孔的方法,对抽拔的时间要掌握好,应在混凝土初凝后终凝前抽拨,过迟会难以拔出,过早易造成塌孔。抽芯成形的孔道,灌压水泥浆与混凝土孔道的结合,传递粘结力较好。

(二)预应力筋的下料及穿孔

预应力筋的种类较多,有预应力混凝土用钢丝、钢绞线、热处理钢筋、冷拉钢筋等,各种预应力筋的共同特点是强度高于普通钢筋。正常的情况下作为施工选用材料的品种要符合设计及其相关标准的规定。钢绞线是不能有接头的,下料长度要计算并下料准确,过长或较短都是浪费。切断预应力筋,需用砂轮,严禁使用电弧的方式,因为电弧容易损坏钢筋的断面和品质。在预应力筋的加工过程中,还要防止碾压等可能损伤其表面的情况。绑扎成束穿入构件的预应力孔道后,尽早张拉、压浆、封锚,以防止锈蚀。

(三)张拉与锚固

1.张拉前的准备工作。千斤顶与压力表应配套,经主管部门授权的法定计量单位校验,并确定张拉力与压力表的关系曲线,找出各束预应力筋初应力、控制应力等阶段性应力,相应拉力的压力表的数值。安装好相应的锚环、夹片之类的锚具。明确各束张拉的顺序。明确各项工作,如读数、记录等负责人员,设置安全标志,确定混凝土强度已达到设计强度的75%以上或达到设计规定的强度。

2.张拉操作。张拉分一端张拉和两端张拉,若是两端张拉,要求两端操作人员密切配合,尽量保持一致,注意各阶段施加应力值和伸长值的观察,丈量、记录清楚。

3.锚固。张拉后的预应力筋两端锚固,使其保持拉力。锚具种类和形式较多,结合力筋的种类选用,如力筋是钢绞线,则宜选用夹片式锚具。这是一种具有自锚性能的锚具,张拉后只需放张即可锚固。

4.压浆。预应力筋张拉锚固,检查无误后,应尽早将水泥浆压入孔道内。压浆的目的是为填满孔道,握裹住力筋避免其回缩,以保持预应力的持久性能,同时防止力筋氧化腐蚀。压浆前,应用清水或中性洗涤剂(有油污的情况)冲洗孔道,然后用清洁的高压空气吹出积水。压浆机宜选用活塞式的压浆泵,压力根据情况而定,一般控制不小于0.5MPa,压浆顺序应从最下一层孔道开始,依次向上,从孔道较低的一端缓慢均匀的压入,直到排气孔溢出与压入浆稠度相同的浆后,才能封闭排气孔,稳压时间不小于2分钟后关闭压浆孔。

5.封锚。待压浆凝固后,将梁端凿毛,用砂轮切割过长的力筋,仅在锚具外留不小于3cm长,按设计设置钢筋网及浇筑封锚混凝土,并保养达到设计强度,若有长期外露的锚具,则应采取防锈措施。

三、后张法预应力钢筋混凝土结构及构件施工过程中的质量控制

(一)影响后张法预应力混凝土质量的因素

影响后张法预应力混凝土质量的因素有配合比、搅拌、运输、浇注、振捣、养护等环节,其中,混凝土配合比是控制其质量的重要因素。在满足施工要求的前提下,应尽量减少单位用水量,相应减少单位水泥用量,从而降低混凝土水化热,减少由于混凝土的徐变与收缩而引起的预应力损失和施加顶应力之前的收缩裂缝。因此,在后张法预应力混凝土施工质量控制中,要把它作为一个关键点进行控制。

(二)预应力张拉质量控制

预应力张拉质量控制的好坏是“后张法预应力钢筋混凝土结构及构件施工质量”好坏的关键,决定着“后张法预应力钢筋混凝土结构及构件”的结构与使用安全,是一道非常重要的关键工序,施工中应加以重点控制。

预应力张拉是一端张拉还是两端张拉,规范有明确规定,但随着预应力施工工艺的改进,施工水平的提高,实际施工中对于一端张拉还是两端张拉,已有新发展。长度30m以内、三跨以内连续梁可采用一端张拉;长度60m以内、五跨以内的连续梁可采用两端张拉;超过60m时应分段,位置布置在框架柱处,以便于布置张拉端。

张拉的原则:遵循对称张拉的原则,同一楼面的预应力张拉要对称;同一根梁的预应力张拉应对称;同一束预应力筋的张拉应对称,即“三对称”原则。

遵循整束张拉的原则:同一束预应力筋应采用整束张拉,当整束张拉有困难时,应至少保证有一端是整束张拉,另一端采用单根张拉的方法进行补拉,对一端张拉的预应力钢筋束,必须是整束张拉。伸长值的校核是预应力张拉中的关键技术。规范规定:实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许偏差为±6%。为此,对实际伸长值的量测与取用、理论伸长值的计算必须做到尽量精确,减少误差。

为了防止张拉锚固发生滑丝现象,应采取以下措施:(1)保持钢绞线的洁净.如有油垢、砂浆等杂物必须清除并清洗;(2)用钢丝刷或细砂纸打磨钢绞线表面,以防锈蚀层、砂浆影响锚固性能;(3)确保锚夹片硬度符合要求.其硬度不致太低而导致夹片齿纹磨平;(4)夹片锈蚀严禁使用。

张拉过程中如某股钢绞线中的某一根或几根钢丝发生断丝现象,需断定其断丝总数未超过每孔一根钢丝,且同一个截面断丝总数未超过该截面钢丝数的3%,则视为允许。若超出以上范围,则应将发生断丝的那根钢绞线更换。

(三)后张法预应力钢筋混凝土结构及构件施工过程中的相关配合问题

后张法预应力钢筋混凝土结构施工过程中做好与其他工种的配合协调,也是保证预应力工程质量和施工顺利进行的关键所在。

1.在进行柱、梁的主筋配料及现场钢筋排布与绑扎时,都要预先考虑到让开波纹管、端头铁件及穴模的位置。必须对各个节点放出施工大样来指导施工,以尽量减少矛盾的发生。

2.当大梁骨架绑扎成形后,预应力施工才可以进行波纹管安装等作业,但必须注意钢筋绑扎时大粱内的拉钩不能绑扎,必须待波纹管固定好后再绑,如先绑扎拉钩,就会造成波纹管安装困难。

3.波纹管或无粘结预应力筋安装完毕后,后续工序必须做好保护工作。如有电焊作业,要避免火花烧穿波纹管;固定梁侧模板的对穿螺栓,要让开波纹管的位置;不能有重物对波纹管和无粘结筋撞、碰、砸;混凝土浇筑时振动捧要避免直接振捣波纹管。

4.混凝土浇筑前,必须对波纹管进行仔细的检查,如发现有孔洞应及时用封箱胶带裹紧,以防漏浆。混凝土浇筑完成后随即采用葫芦或千斤顶对钢绞线索逐根进行拉动,这样即使有少量漏浆,也不至于造成堵塞。

参考文献

[1]杜拱辰.现代预应力混凝土结构[M].北京:中国建筑工业出版社,1988.

[2]冯健,施明征.预应力混凝土框架的强柱弱梁设计[J].江苏建筑,2007,(4).

[3]薛伟辰.现代预应力结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

作者简介:蒋永辉(1969-),男,湖南零陵人,永州市第二城建开发公司中级工程师,研究方向:建设工程项目质量、造价管理与控制。