分析建筑工程预应力混凝土施工与质量控制

摘要：自改革开放以来，社会经济不断发展、人民生活水平不断提高，促进了我国建筑业的迅速崛起。在建筑工程建设中，有粘结预应力技术被广泛应用，本文是作者结合某工程实例，根据多年的工作经验，对后张有粘结预应力混凝土梁的施工工艺要点和质量控制措施进行了简要的阐述和分析。以供参考！

关键词: 建筑工程预应力混凝土施工 质量控制

1预应力混凝土概述

1.1预应力混凝土概念

所谓预应力混凝土,是在外荷载作用前人为地在混凝土中预先建立起内应力,其大小和分布能抵消或减少给定外荷载所产生的应力。在预应力钢筋混凝土结构中一般是通过对结构构件受拉区的钢筋在弹性范围内的拉伸,利用钢筋的弹性回缩对受拉区混凝土预先施加压应力,这种压应力的存在能部分或全部抵消使用荷载作用下产生的拉应力。

1. 2预应力混凝土结构(与普通混凝土结构比较)的技术特点:

(1)抗裂性好。由于对构件受拉后可能开裂的部位施加了预压应力,可避免普通钢筋混凝土构件在正常使用情况下出现裂缝或裂缝过宽的现象。

(2)耐久性好,刚度大,变形小。由于预应力可以使构件在使用荷载作用下不出现裂缝,大大提高了这类构件的耐久性,且使用阶段构件刚度不发生突变;预应力还将使受弯构件产生一定的反拱,在使用荷载下,预应力混凝土梁、板构件的挠度,一般只有钢筋混凝土梁、板构件的几分之一。

(3)有效利用高强钢材,减轻结构自重。预应力混凝土构件中采用高强度钢筋和混凝土,可将构件截面减小,结构自重减轻一般可达20%～30%。

(4)提高构件的抗剪能力。有试验表明,纵向预应力钢筋的存在可以阻碍构件斜裂缝的出现与发展,提高构件的抗剪能力。

(5)提高受压构件的稳定性。有试验表明,如果对钢筋混凝土柱施加预应力,可以明显提高混凝土受压构件抵抗压弯的能力。

(7)预应力筋布筋和张拉施工方便。当前现浇预应力钢筋混凝土结构多采用后张法预应力,预应力筋可如同非预应力筋一样,先铺放在模板内,然后浇筑混凝土,待混凝土达到设计强度要求后,再张拉锚固,张拉设备轻便,施工方便。

2现浇预应力混凝土结构的施工工艺

该体育综合楼为2层框架结构,底层体育综合馆,层高5.6m;二层篮球馆,层高11.2m,屋面设网球场;建筑总高度16.8m,建筑面积约5000 m2。底层为18m加12m的两跨框架,其中18m跨框架梁为400 ×1000mm截面的部分有粘结预应力混凝土梁;二层主框架梁最大为600 ×1600mm,跨度30m的部分有粘结预应力混凝土梁。

2. 1结构构件张拉顺序安排

本工程先张拉楼层预应力混凝土梁,后张拉屋面预应力混凝土梁。预应力混凝土梁均采用两端张拉,同层预应力梁采用对称张拉的顺序,保证结构整体受力对称。

2. 2后浇混凝土区的预留

由于梁采用两端张拉预应力索,需要在底层预应力跨与非预应力跨之间预留长1.5m,宽1m的后浇区域,待预应力张拉后,再浇捣该区域内混凝土。

2.3主要施工工序及要求

(1) 施工准备。主要进行预应力施工图深化以及图纸交底工作等(如在平面图上表示预应力筋的间距和线形参数,补充张拉端和固定端的节点详图,以便于施工人员操作及质量验收) 。

(2) 梁立模及放线。严格按照图纸支设梁的底模和侧模,安装完毕并经检查符合要求后,即可定出索孔位置。索孔位置用红十字线标明,并写上所属索号,以便安装波纹管。所有索孔位置都准确定位后,即可绑扎普通钢筋。在钢筋笼上定出预应力钢筋位置,将马凳筋点焊在箍筋上以支撑预留管道。

(3) 钢索下料。下料前应对钢索抽样复验,并出具相应检验报告。钢索采用砂轮切割机下料,实际放样、定长下料,保证下料长度的准确性。在每束钢索上均用胶皮带牢固地粘上标签(写有所属索号和长度) ,以供穿束时对号入座。

(4) 波纹管的连接及埋设。

波纹管选用直径Φ65、Φ70、Φ75镀锌金属波纹管。将波纹管支撑于马凳筋上并绑扎就位。波纹管的连接,采用大一号同型波纹管制作,接头管长度为200～300mm;两端波纹管应拧紧居中,每端接入管内不小于12cm,以防漏入水泥浆,用密封胶带封口,见下图2。在预留波纹管孔道时,还应在每跨两端及跨中预留灌浆孔(兼作出气孔) 。

图2波纹管的连接(1―波纹管; 2―接头管; 3―密封胶带)

索孔定位及波纹管安装位置准确性直接关系到索网形成后节点标高能否达到设计要求,因而波纹管安装过程中及安装完成后必须对照节点设计标高值逐一进行每根管的位置检查和校核,确保准确无误。

(5) 穿束。本工程采用单根人工穿束法,并在穿束端安装椭圆型引帽,以减少阻力,避免穿伤波纹管,在穿束过程中要使钢绞线一直向前,避免不必要的向后拖拽,防止引帽在波纹管中脱落。将外露的钢绞线用塑料布包裹紧密,并用密封胶带将波纹管开口处封闭严密,以防止钢绞线的锈蚀及污染。

(6) 锚具预埋。张拉端采用QM型锚具体系,并配有喇叭管孔垫板埋件,再放置端部钢筋网片,固定端采用PM型挤压锚,配有钢垫板与螺旋筋。锚具性能必须达到国家规定的I类锚具标准。

(7) 浇捣混凝土。经设计、监理等单位对隐蔽工程验收合格后再浇筑混凝土。混凝土要求一次浇筑成型(添加减水剂) ,浇筑过程中应避免振捣棒直接接触波纹管,以免使管道位置产生偏移或管道漏浆,并确保管道的畅通。混凝土达到一定强度后,拆除梁侧模板,而梁底模板及支撑在预应力筋张拉前不得拆除。

(8) 预应力筋张拉

张拉是预应力施工的关键工序,设计要求梁混凝土强度达到100%以后才能进行预应力筋张拉。张拉前,使用錾子、钢丝刷清理洞口残留砼,清理钢绞线表面水泥浆及浮渣;检查张拉端处混凝土有无蜂窝、麻面、裂缝等现象,若有,必须进行修补。

3现浇预应力钢筋混凝土的质量控制

为保证此大跨度预应力梁的施工质量,分模板及支撑、砼浇筑、预应力张拉三部分开展施工过程中的质量控制。

3. 1模板施工质量控制

分析表明,模板制作和施工质量是确保该工程质量的关键环节。本工程模板施工质量控制的工作内容见表1和模板构造设计表2：

(2)模板稳定性设计

a.采用满堂钢管支撑架作为屋面梁板模板施工用架,同时继续保留二层梁板施工支撑架系统,以保证二层梁板的结构不发生变形。

b.钢管架几何尺寸。采用扣件式钢管脚手架,钢管采用外径48mm, 壁厚3.5mm 的3 号钢管, 主梁位置立柱间距0.8m,横向0.425 (0.625)m。其余梁板位置,立柱纵横间距1.6m,水平杆步距1.5m,设6步。

c.质量及技术要求。采用Q235A ( 3号)钢管及可锻铸造扣件,外观质量符合要求。扣件与钢管扣紧时接触应良好,扣件螺丝不得有滑丝,拧紧扭力矩不得少于40N.m,并不大于60 N.m。在地坪上弹设出主、次梁中心线位及钢管立杆位,确保满堂支撑架施工位置的准确性。

3. 2混凝土浇筑质量控制

本工程采用泵送商品混凝土。施工时应注意以下几点:浇筑时,先浇筑预应力梁内的混凝土,然后浇筑其他混凝土。预应力梁混凝土浇筑时不得留施工缝。浇筑应分段分层进行,每层浇筑高度不应超过500mm。浇筑应连续进行不得间歇。浇筑采用“赶浆法”由一端向另一端作阶梯形向前推进;浇筑与振捣应紧密配合,振捣时应快插慢拔,插点均匀,不得遗漏;振捣上一层应插入下一层50mm,以消除两层间的接槎。振捣时应避免碰动钢筋,尤其不得碰动波纹管并特别注意端部接头密集处混凝土必须密实。浇筑混凝土时,混凝土不得直接倾倒在预应力筋上,以免造成预应力筋错位。混凝土初凝后应及时浇水养护,并覆盖草衫,浇水养护不得少于14天。浇筑混凝土时,应留置两组试块,一组标养,一组同条件养护。梁混凝土成型7天后可拆开侧模,再养护7天后方可将侧模全拆除。梁底模待到预应力张拉完成后方可拆除。

3. 3预应力张拉质量控制

(1)张拉设备检查。张拉前应检查YC2000D千斤顶等张拉机具和油表仪表的标定资料是否符合有关规定,当张拉设备出现反常现象或千斤顶检修后,应重新标定。(2)材料质量控制。预应力钢筋和锚具、夹具进场时,应核对产品质量证明书中所列的型号、数量及适用于何种强度

等级的预应力钢材,同时检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。

( a)预应力钢筋按现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB /T5224等的规定抽取试件作力学性能检验,其质量必须符合有关标准的规定。预应力筋使用前应进行外观检查,预应力筋展开后应平顺,不得有弯折,表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等。

( b)预应力筋用锚具、夹具进场验收时,其性能应符合现

行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB /T14370等的规定。主要检验内容有三项:外观检查、硬度检验、静载锚固性能试验。不得混用不同生产厂家提供的产品。

( c)金属波纹管的尺寸和性能应符合国家现行标准《预应力混凝土用金属螺旋管》JG/T3013的规定。

(3)预应力筋铺设控制。波纹管要求密封良好,接头严密,不漏浆,使用前做灌水试验,检查有无渗漏现象。波纹管应严格按板上标志放置,支撑波纹管的马凳筋位置和标志要正确,与波纹管连接要可靠。钢绞线长度、数量必须正确;预应力筋的走向、标高、长度和数量符合要求;锚板的预埋位置、标高要正确,锚板与预应力筋垂直,固定端标高、位置、外露钢绞线粘结长度应符合要求。

4结束语

本预应力工程已完工两年多，从各方面观察的情况来看，效果是良好的。但预应力施工应用在民用房屋建筑工程中，可以说还是一项新技术，施工中仍有很多问题很难准确分析，需进一步不断摸索和总结。