預應力混凝土是近幾年發(fā)展起來的一門新技術,它是在構(gòu)件承受外荷載前,預先在構(gòu)件的受拉區(qū)對混凝土施加預應力,這種壓力通常稱為預應力。其原理是通過構(gòu)件在使用階段的外荷載作用下產(chǎn)生的拉應力,首先要抵消預壓應力。
這就推遲了混凝土裂縫的出現(xiàn),同時也限制了裂縫的開展,從而提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。對混凝土構(gòu)件受拉區(qū)施加預壓應力的方法,是張拉受拉區(qū)中的預應力鋼筋,通過預應力鋼筋和混凝土間的粘結(jié)力或錨具,將預應力鋼筋的彈性收縮力傳遞到混凝土構(gòu)件中,并產(chǎn)生預壓應力。
先張法
先張法是在澆筑混凝土構(gòu)件前張拉預應力鋼筋,并將張拉的預應力鋼筋臨時固定在臺座或鋼模上,然后再澆筑混凝土,待混凝土達到一定強度(一般不低于設計強度等級的75%),保證預應力筋與混凝土有足夠的粘結(jié)力時,放松預應力筋,借助于混凝土與預應力筋的粘結(jié),使混凝土產(chǎn)生預壓應力。
一、預應力筋的張拉
預應力筋的張拉程序:0→105%σcon持荷2minσcon,0→103%σcon。
其中,σcon為預應力筋的張拉控制應力。
建立上述張拉程序的目的是為了減少預應力的松弛損失。
預應力筋的張拉可采用單根張拉或多根同時張拉,多根預應力筋同時張拉時,必須事先調(diào)整初應力,使其相互之間的應力一致,張拉過程中應抽查預應力值,其偏差不得大于或小于按一個構(gòu)件全部鋼絲預應力總值的5%。
在張拉過程中應避免預應力筋斷裂或滑脫,同時為了校核預應力值,在張拉過程中應測出預應力筋的實際伸長值,實際伸長值與設計計算理論伸長值的相對允許偏差為6%。
二、混凝土的澆筑和養(yǎng)護
確定預應力混凝土的配合比時,應盡量減少混凝土的收縮和徐變,以減少預應力損失。預應力筋張拉完成后,鋼筋綁扎、模板拼裝和混凝土澆筑等工作應盡快跟上,每條生產(chǎn)線應一次澆筑完畢?;炷翍駬v密實。
混凝土澆筑時,振動器不得碰撞預應力筋,混凝土可采用自然養(yǎng)護或濕熱養(yǎng)護,但必須注意,當預應力混凝土構(gòu)件進行濕熱養(yǎng)護時,應采取正確的養(yǎng)護制度以減少由于溫差引起的應力損失。
三、預應力筋放張
預應力筋放張過程是預應力的傳遞過程,應確定適宜的放松順序、放松方法及相應的技術措施。放張過程應使預應力構(gòu)件自由壓縮,避免過大的沖擊和偏心。先張法預應力筋放張時,宜緩慢放松錨固裝置,使各根預應力筋同時緩慢放松,以避免引起構(gòu)件翹曲、開裂和斷筋現(xiàn)象。先張法施工工藝見圖。
后張法
后張法是先澆筑混凝土,后張拉鋼筋的方法。在制作構(gòu)件或塊體時,在放置預應力的部位預先留設孔道,待混凝土達到設計規(guī)定的強度后,將預應力筋穿入預留孔道內(nèi),用張拉機具將預應力筋張拉到設計規(guī)定的控制應力后,借助錨具把預應力筋錨固在構(gòu)件端部,最后進行孔道灌漿。
一、孔道的留設
孔道留設是后張法構(gòu)件制作的關鍵工序之一。后張法粘結(jié)預應力筋預留孔道的規(guī)格、數(shù)量、位置和形狀除應符合設計要求外,必須符合以下規(guī)定:
預留孔道的定位應牢固,澆筑混凝土時不應出現(xiàn)移位和變形;孔道應平順,端部的預埋錨墊板應垂直于孔道中心線;成孔用管道應密封良好,接頭應嚴密且不得漏漿??椎懒粼O的方法有:鋼管抽芯法、膠管抽芯法和預埋波紋管法。
二、預應力筋張拉
張拉程序一般與先張法相同,但應注意:對配有多根預應力筋的構(gòu)件,應分批對稱張拉;對平臥疊層澆筑的預應力混凝土構(gòu)件,宜先上后下逐層進行張拉??芍饘釉龃髲埨韽浹a該預應力損失。
三、孔道灌漿
預應力筋張拉后,應隨即進行孔道灌漿,孔道內(nèi)水泥漿應飽滿、密實,以防預應力筋銹蝕,同時增加結(jié)構(gòu)的抗裂性和耐久性。
灌漿前,混凝土孔道應用壓力水沖刷干凈并潤濕孔壁,可用電動或手動壓漿泵進行灌漿。灌漿除應滿足強度和粘結(jié)力要求外,尚應有較大的流動性和較小的干縮性、泌水性。故灌漿宜用標號不低于42.5級的普通硅酸鹽水泥配制的水泥漿。后張法工藝圖見圖。
先張法和后張法的異同
一、相同點
1)對混凝土的要求相同:在預應力混凝土結(jié)構(gòu)中,混凝土的強度等級不低于C30;當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋做預應力鋼筋時,混凝土的強度等級不宜低于C40;對構(gòu)件混凝土的強度如無設計規(guī)定,則不低于設計的混凝土立方體抗壓強度標準值的75%。
2)張拉程序相同
二、不同點
1)構(gòu)件制作先后順序不同:先張法是先張拉后制作構(gòu)件,后張法是先制作構(gòu)件后張拉預應力筋。
2)固定構(gòu)件的錨具不同:先張法一般采用的鋼絲夾具和張拉機具如張拉夾具和錨固夾具以及穿心式千斤頂、電動螺桿張拉機、卷揚機等;后張法因預應力筋、錨具和張拉機具是配套使用,一般采用的錨具有單根粗鋼筋錨具、鋼筋束和鋼絞線錨具,采用的張拉機具有拉桿式千斤頂和錐錨式千斤頂?shù)取?/span>
3)施工工藝不同:張拉鋼筋時間不一樣,先張法是先開始張拉,而后張法是等澆筑完混凝土構(gòu)件后張拉預應力筋;先張法需要混凝土預應力筋放張程序;后張法需要預留埋管制孔工序,最后還有孔道灌漿工序等。
4)使用范圍不同:先張法多用于預制構(gòu)件廠生產(chǎn)定型的中小型構(gòu)件,也常用于生產(chǎn)預應力橋跨結(jié)構(gòu)等;后張法宜用于現(xiàn)場生產(chǎn)大型預應力構(gòu)件、特種結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物,也可作為一種預應力構(gòu)件的拼裝手段。
根據(jù)先張法和后張法預應力混凝土的施工工藝流程,先張法和后張法各有其特點,在施工過程中應取其精華,去其糟粕,合理科學應用,加之隨著預應力技術的廣泛推廣和普及,其必將在工程施工領域內(nèi)發(fā)揮不可替代的作用。