预应力混凝土工程后张法施工工艺及常见质量问题

摘要：近年来，我国的后张预应力技术水平不断发展，尤其是在桥梁工程中发展最快。本文首先介绍了后张法施工工艺的特点，然后详细介绍了后张法施工工艺，最后谈谈后张法施工中混凝土浇注时的常见质量缺陷及预防措施。

关键词：后张法；施工工艺；混凝土工程

后张法是先制作构件（或块体），并在预应力筋的位置预留出相应的孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋并施加预应力，最后进行孔道灌浆，张拉力由锚具传给混凝土构件而使之产生预压力。后张法不需要台座设备，大型构件可分块制作，运到现场拼装，利用预应力筋连成整体。因此，后张法灵活性大，但工序较多，锚具耗钢量较大

一、后张法施工工艺的特点

后张法的特点是直接在构件上张拉预应力筋，构件在张拉预应力筋过程中，完成混凝土的弹性压缩。因此，混凝土的弹性压缩，不直接影响预应力筋有效预应力值的建立。后张法适宜于在施工现场制作大型构件（如屋架等），以避免大型构件长途运输的麻烦。后张法除作为一种预加应力的工艺方法外，还可作为一种预制构件的拼装手段。在后张法中，锚具是建立预应力值和保证结构安全的关键，要求锚具的尺寸形状准确，有足够的强度和刚度，受力后变形小，锚固可靠，不致产生预应力筋的滑移和断裂现象。此外，还应力求取材容易，加工简单，成本低廉，使用方便。

二、后张法施工工艺

1、孔道的留设

孔道的留设是预应力后张法构件制作中的关键工序之一。所留孔道的尺寸与位置应正确，孔道要平顺，端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线。孔道的直径一般应比预应力筋的外径（包括钢筋对焊接头的外径或需穿人孔道的锚具外径）大10～15mm，以利于预应力筋穿入。孔道的留设方法有钢管抽芯法和预埋铁皮管法等。

2、预应力筋张拉

控制应力直接影响预应力的效果。当控制应力越高，建立的预应力值就越大，构件的抗裂性也越好。但控制应力和构件抗裂度如过高，则预应力筋在使用过程中经常处于过高应力状态，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载很接近，往往在破坏前没有明显的警告，这是不允许的。后张法预应力筋张拉程序可按表1进行。

表1 后张法预应力筋张拉程序

II、III、IV级钢筋、钢绞线

0105%σcon（持荷2min）σcon或103%σcon

钢丝束

0105%σcon（持荷2min）σcon或0103%σcon

第一种张拉程序中，超张拉的目的，主要是为了减少钢筋松弛、混凝土弹性压缩：锚具变形和孔道摩擦等所引起的应力损失。持荷2min的目的，主要是为了加速钢筋松弛的早期发展。重复张拉的目的，除可减少应力损失外，尤其是在成束张拉时还可使钢筋的应力随着松弛的发展而得到调整，使每根钢筋受力均匀。第二种张拉程序中，超张拉3%后即锚固，其目的是为了弥补设计和施工中预见不到的或考虑不够的某些因素所造成的应力损失。为了施工方便，一般多采用第二种张拉程序，即进行一次超张拉。

3、孔道灌浆

预应力筋张拉锚固后，应进行孔道灌浆。其作用主要是保护预应力筋，防止其锈蚀和使预应力筋与结构混凝土形成整体。因此，孔道灌浆宜在预应力筋张拉锚固后尽早进行。孔道灌浆用灰浆，除应满足强度和粘结力要求外，应具有较大的流动性和较小的干缩性、泌水性。因此，孔道灌浆应采用标号不低于425号普通硅酸盐水泥配制的水泥浆。水泥浆强度应不低于20N/mm2，水灰比宜控制在0.4～0.45之间，搅拌后3h泌水率宜控制在2%，最大不得超过3%。对于空隙较大的孔道，水泥浆中可以掺入适量的细砂。为了增加孔道灌浆的密实性，在水泥浆中可掺人为水泥用量万分之0.5～1的铝粉或0.25%的木质素磺酸钙或其他减水剂，但不得掺人氯化物或其他对预应力筋有腐蚀作用的外加剂。

灌浆前，混凝土孔道应用压力水冲刷干净并润湿孔壁。孔道灌浆可用电动灰浆泵。水泥浆倒入灰浆泵时，必须过筛，以免水泥块或其他杂物进入泵体或孔道，影响灰浆泵正常工作或堵塞孔道。在孔道灌浆过程中，灰浆泵内应始终保持有一定的灰浆量，以免空气进入孔道而形成空腔。

灌浆时，水泥浆应缓慢均匀地泵人，不得中断，灌满孔道并封闭排气孔后，宜再继续加压至0.5～0.6NPa，并稳压一定时间，以确保孔道灌浆的密实性。用压力水冲洗孔道后，灌浆时应待排气孔中流出足量的浓浆后才能封闭灌浆孔。对于用不加外加剂的水泥浆灌浆，必要时，可掌握时机，进行二次灌浆，以提高孔道灌浆的密实性。灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道漏浆，而把下层孔道堵塞。曲线孔道灌浆，宜由最低点压入水泥浆，至最高点排气孔排出空气及溢出浓浆为止。为确保曲线孔道最高处或锚具端部灌浆密实，宜在曲线孔道的最高处设立泌水竖管，使水泥浆下沉，泌水上升到泌水管内排除，并利用压入竖管内水泥浆的回流，以保证曲线孔道最高处或锚固处的灌浆密实。

三、后张法施工中混凝土浇注时的常见质量缺陷与预防措施

1、预留孔道塌陷

当预留预应力钢材穿束的孔道时，选用胶管、钢管、金属伸缩套管、充气充水胶管抽芯方法预留的孔道发生局部塌陷，严重时与邻孔发生串通。局部预留孔道塌陷，使预应力钢材不能顺利穿过；张拉时孔道摩阴值过大；灌浆时，不能保证灌浆密实。

预防措施：钢管抽芯宜在混凝土初凝后，终凝前进行，一般以用手指按压混凝土表面不显凹痕时为宜，胶管抽芯时间可适当推迟。浇注混凝土后，钢管要每隔10～15min转动一次，转动应始终顺同一方向，转管时应防止管子沿端头外滑。抽管程序宜先上后下，先曲后直，抽管速度要均匀，其方向要与孔道走向保持一致。芯管抽出后，应及时检查孔道成型质量，局部塌陷处可用特制长杆及时加以疏通。夏季高温下浇注混凝土应考虑合理的程序，避免构件尚未全部浇注完毕就急需抽管。否则，邻近的振动易使孔道塌陷。

2、孔道位置不正

孔道位置不正（水平向摆动或竖向波动）。这将引起张拉时管道摩阻系数加大或构件在预加应力时发生侧弯和开裂。具体预防措施：抽芯法预留孔道时，制孔管应有足够强度，管壁厚度应均匀，安装位置应准确，管节连接或接头焊接应保持管道形状在接头处平顺。制孔用充气或充水胶管抽芯时，应预先进行胶管的充气或充水试验。管内压力不低于0.5MPa，且应保持压力不变直至抽拔时。预埋芯管制孔时，芯管应用钢筋“进”字架支垫，“井”字架尺寸应正确。“井”字架应绑扎在钢筋骨架上，其间距当采用钢管时，不得大于100cm；采用胶管且为直线孔道时，不得大于50cm。浇注混凝土时，切勿用振捣棒振动芯管，以防芯管偏移。

3、孔道堵塞

孔道被混凝土灰浆堵塞，使预应力钢材无法穿过。预埋芯管的各种套管安装前要进行逐根检查，并逐根做U形满水试验；安装时所有管口处用橡皮套箍严。入模后套管在浇混凝土前要做灌水试验；在套管接口处加烟筒套管或套管揣袖连接管。浇混凝土过程中和浇注完都要反复拉孔。锚垫板预先用螺检固定在整体端钢板上，缝隙夹紧泡沫塑料片，防漏浆。穿束前要试拉、通孔或充水检查，看管道是否有不严和堵塞处，在张拉锚固区内，为加强锚垫板喇叭管与套管结合处的刚度，由锚垫板外口部插入直径5cm钢管约1～1.5m，可有效防止接口脱节。

参考文献

[1] 刘宗志，吴玲.预应力混凝土梁施工[J].工程与建设.？2009（02）

[2] 易涛，胡厚安，胡良萍.后张法有粘结预应力施工技术[J].四川建筑.？2006（S1）