工业与民用建筑工程中预应力混凝土技术的具体应用

【摘 要】近年来，混凝土因为具有便于浇筑、振捣时不离析、力学性能稳定、早期强度高、具有长期的力学性能，抗渗性，密实性，水化热，韧性，体积稳定性等性能的耐久的特点，近年来成为当代工民建筑的主要建筑原料，本文在介绍有粘结机械张拉后张法预应力混凝土施工的工艺原理、张拉机械、锚具及施工工艺技术的基础上，深入探讨了预应力混凝土技术的具体应用，希望对行业发展有所帮助。

【关键词】预应力混凝土 原理 应用

预应力混凝土结构除了具有高强度的特点之外，还具有相当高的刚度、弹性模量和耐久性，由于受到物理性质和化学性质的制约，使得普遍混凝土的作用不能长久，进而减少了他们的寿命，而预应力因为以上优点混凝士不仅较为广泛地应用于工业与民用建筑的屋架、吊车梁、空心楼板、大型屋面板和交通运输方面的桥梁、轨枕，以及电杆、桩等方面，而且已应用到矿井支架、海港码头、造船等方面，其耐久性、节约原材料、自重减轻等优点得到普遍的共识，在预应力混凝土结构中技术人员相应增添了张拉机具和锚固装置，制作工艺也较为复杂。下面主要介绍有粘结机械张拉后张法预应力混凝土施工的工艺原理、张拉机械、锚具及施工工艺技术。

一、工艺原理

有粘结机械张拉后张法预应力混凝土是在构件制作时，在放置预应力筋的部位预留孔道，待混凝土达到一定强度（一般不低于设计强度标准值的 75%），将预应力筋穿入孔道中并进行张拉，然后用锚具将预应力筋锚固在构件上，最后进行孔道灌浆。预应力筋随的张拉力通过锚具传递给混凝土构件，使混凝土产生预压应力。

二、张拉设备及机具

后张法使用张拉机械有拉杆式千斤顶、锥锚式双作用千斤顶及 YC-60 型穿心式千斤顶。机具设备及仪表，应由专人使用和管理，定期维护和标定。

张拉设备应配套标定，以确定张拉力与压力表读数的关系曲线，并配套使用。标定期限不宜超过半年。张拉设备标定时，千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致；标定张拉设备用的试验机或测力计精度，不得低于±2%。压力表的精度不宜低于 15 级，最大量程不宜小于设备额定张拉力的 13 倍。当发生机具有下料用的放线盘及吵轮切割机，灌浆用砂搅拌机、灌浆泵、过滤器及喷浆嘴等时应对张拉设备重新标定。

三、后张法施工的锚具

单根粗钢筋用作预应力筋时，张拉端采用螺丝端杆锚具，固定端采用帮条锚具或镦头锚具。钢筋或钢绞线束用作预应力筋，张拉端采用 JM12 型锚具，固定端采用镦头锚具。钢丝束用作预应力筋，张拉端采用锥形螺杆锚具、DM5A 型镦头锚具，固定端采用 DM5B型镦头锚具。另外，还有多孔夹片锚固体系QM、XM、OVM 等。

四、后张法施工工艺

（一）预应力筋制作

1. 单根钢筋的制作。―般包括配料、对焊、冷拉制等工序。钢筋的下料长度应由计算确定，计算时应考虑锚具的特点、对焊接头的压缩量、钢筋的冷拉气率和弹性回缩率、构件的长度等因素。

2.钢筋束（钢绞线束）的制作。钢筋束或钢绞线束的下料长度计算既要考虑受锚具影响又要考虑受张机械影响。为了保证穿入构件孔道中的预应力筋束不发生扭结，必须要进行编束工作：首先把钢筋理顺，然后用 18-22 号铅丝每隔 1.0 m 左右绑扎一孔道，形成束状。

3.钢丝束的制作。包括调直、下 料 、编束和安装锚具等工序。钢丝下料时如发现钢丝表面有电接头或机械损伤，应随时剔除。为了保证每根钢丝长度相等，以使预应力张拉时每根钢丝受力均匀―致，采用锥形螺杆锚具和镦头锚具时，均应压采用应力下料。为了防止钢丝互相扭结，应对钢丝进行编束，在平整的场地把钢丝理顺放平，然后在全长每隔 1 米用铁线将钢丝编成帘子状。最后，每隔 l 米放置―个直径与螺杆直径相―致的钢丝弹簧圈做为衬圈，将编好的钢丝帘绕衬圈形成束，再用铁线绑扎牢固。

（二）孔道留设

孔道留设是后张法预应力混凝土构件制作中的关键工序之一。预留孔道的尺寸与位置要正确，孔道应平顺；端部的预埋垫板应垂直于孔道中心线并用螺栓或钉子固定在模板上以防止浇筑混凝土时发生走动。对于直线孔可采用钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋管法；对于曲线、折线孔道可采用胶管抽芯法和预埋管法。钢筋抽芯法和胶管抽芯法主要用于预制构件，管道可重复使用，成本较低。预埋管法可采用薄钢管、镀锌钢管与波纹管（金属波纹管或塑料波纹管）等。对现浇预应力结构金属波纹管留孔，可在波纹管上开洞，其上覆盖海绵垫片与带嘴的塑料弧形压板，并用铁丝扎牢，再用增强塑料管插在嘴上，并将其引出梁顶面 400～500mm，且灌浆孔的间距不宜超过 30m。

（三）预应力筋的张拉。预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求，若设计无要求，混凝土强度不应低于设计强度等级的 75%。对于拼装的预应力构件，其拼缝处混凝土或砂浆强度如无设计要求时，不宜低于块体混凝土设计强度等级的40%，而且不能低于 15MPa。

（四）孔道灌浆。预应力筋张拉后，孔道应尽快灌浆。―般采用水泥砂浆，对于空隙大的孔道，水泥浆中可掺入适量细砂。应采用不低于 425 级普通硅酸盐水泥，水灰比宜采用 0.4～0.5，掺入适量减水剂时，水灰比可减小到 0.35，但减水剂应对钢筋无腐蚀性作用。灌浆前应对锚具夹片空隙和其他可能产生的漏浆处采用水泥浆或结构胶封堵。灌浆顺序应先下后上。拌好的水泥浆必须通过过滤器置于贮浆桶内，并不断搅拌，以防泌水沉淀。灌浆应缓慢均匀地进行，不得中断，并要做到排气通顺。不掺外加剂的水泥浆，可采用二次灌浆法。封闭顺序沿灌注方向依次封闭。二次灌浆时间要掌握恰当，一般在水泥浆泌水基本完成但初凝尚未开始时进行。当室外温度低于 +5℃时，孔道灌浆应采取抗冻保温措施，以防止浆体冻胀使混凝土沿孔道产生裂纹。

（五）封锚施工。构件张拉完毕后，应检查端部和其它部位是否有裂缝，并填写张拉记录表，预应力筋锚固定后的外露部分宜采用机械方法切割，其外露长度不宜小于预应力筋直径的 15 倍，且不宜小于 30mm。对外露的锚具，必须要涂刷防锈漆，并用混凝土进行封裹。

综上所述，混凝土为一种能满足特殊性能和特殊用途的混凝土，仅采用常规材料、普通拌和、浇筑和养护等措施达不到高性能混凝土的要求，而是必须通过提高浇筑、捣实的方法来提高混凝土的长期力学性能、初期强度、刚度和体积稳定性以及延长其在恶劣环境下的使用寿命。

参考文献：

[1]蔡跃.现代预应力混凝土框架结构的设计新方法[A].新世纪预应力技术创新学术交流会论文集，2002.

[2汪剑.预应力混凝土箱梁桥竖向预应力损失的理论分析与试验研究[A].第十七届全国桥梁学术会议论文集，2006.