【工民建工程中预应力混凝土技术的应用】预应力钢筋混凝土概念
时间：2019-05-17 03:29:31 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
【摘要】：本文分析了工民建工程中预应力混凝土结构对混凝土的要求，介绍了先张法、后张法施工预应力混凝土的方法，及无粘结预应力混凝土的施工，并阐述了预应力筋的制作方法。
【关键词】：工民建，预应力混凝土，先张法，后张法
【 abstract 】 this paper analyzes the civil engineering of prestressed concrete structures of the requirements of concrete, this paper introduces a method, the first after a construction method of prestressed concrete method, and binderless prestressed concrete construction, and expounds the prestressed steel production methods.
【 key words 】 : civil &construction, prestressed concrete, first a method, this method
中图分类号：TU528.571文献标识码：A文章编号：
1引言
混凝土作为一种建筑材料在工民建工程中被广泛采用，它具有承载力强、整体性好、刚度大、耐腐蚀、耐火和适用性广等优点。但混凝土的极限应变值很小，要使混凝土不开裂，钢筋的应力只能达到150~200N/mm2，钢筋的抗拉强度并没有达到充分发挥。预应力混凝土则是解决这一难题的有效办法，与普通混凝土相比，预应力混凝土除了提高了构件的抗裂度和刚度外，还具有减轻自重、增加构件的耐久性、降低造价等优点。特别是在大开间、大跨度和重载荷结构中，采用预应力混凝土可以显著减少材料用量，扩大结构的使用功能，目前已广泛应用于工业与民用建筑以及交通运输工程中，并取得了更大的综合经济效益和社会效益。
2工民建工程中预应力混凝土结构对混凝土的要求
预应力混凝土是指在结构或构件的受拉区，通过张拉预应力钢筋的方法，使受拉区混凝土产生预压应力，当构件在载荷作用下，在受拉区产生拉应力时，首先要用来抵消受拉区混凝土的预压应力，从而使受拉区混凝土出现裂缝的最小载荷增大，并在使用载荷不变条件下，缩小裂缝展开的宽度，提高结构或构件的抗裂度和刚度的混凝土。在工民建工程中，预应力混凝土结构构件所用的混凝土需满足以下要求：
1）强度高。与钢筋混凝土不同，预应力混凝土必须采用强度高的混凝土，因为强度高的混凝土对采用先张法的构件可提高钢筋与混凝土之间的粘结力，对采用后张法的构件，可提高锚固端的局部承压承载力。
2）收缩、徐变小。可以减少因收缩、徐变引起的预应力损失。
3）快硬、早强。可尽早施加预应力，加快台座、锚具、夹具的周转率，以利于加快施工速度。
因此，GB50010-2010《混凝土设计规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不宜低于C40，且不应低于C30。预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。
3先张法施工
3.1先张法施工的适用范围
先张法是在浇筑混凝土之前，先张拉预应力钢筋，并将预应力筋临时固定在台座或钢模上，待混凝土达到一定的强度（一般不低于混凝土设计强度标准值的75%），混凝土与预应力筋具有一定的粘结力时，放松预应力筋，使混凝土在预应力筋的反弹作用下，使构件受拉区的混凝土承受预压应力。
先张法多用于预制构件厂生产定型的预应力中小构件。先张法生产可采用台座法和机组流水法。台座法是构件在台座上生产，即预应力筋的张拉、固定，混凝土的浇筑、养护和预应力筋的放松等工序均在台座上进行。采用机组流水法是利用钢模板作为固定预应力的承力架，构件连同模板通过固定的机组，按流水式完成其生产过程。
3.2先张法施工设备
1）台座
台座是先张法施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构，它承受预应力筋的全部张拉力，因此要求台座具有足够的强度、刚度和稳定性。台座按构造形式分为镦式和槽式，槽式台座适用于张拉吨位较大的构件，如起重机梁、屋架、薄腹梁等。
2）夹具
夹具是先张法施工临时固定预应力筋的工具。夹具必须工作可靠、构造简单、装卸方便。按其用途不同，可分为锚固夹具和张拉夹具。锚固夹具主要有锥形夹具、镦头夹具和圆套筒三片式夹具，张拉夹具劝月牙夹具、偏心式夹具和楔形夹具等。
3）张拉设备
张拉设备要求工作可靠，控制应力准确，能以稳定的速率加大拉力。常用的张拉设备有液压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机等。
4后张法施工
4.1后张法施工的适用范围
后张法施工是先制作构件，预留孔道，待构件混凝土强度达到设计规定的数值后，在孔道内穿入预应力筋进行张拉，并用锚具在构件端部将预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。预应力筋的张拉力主要是靠构件端部的锚具传递给混凝土，使混凝土产生预应力。
后张法预应力施工不需要台座设备，灵活性大，广泛用于施工现场生产大型预制预应力混凝土构件和就地浇筑预应力混凝土结构。但后张法工序较多，锚具因为是作为工作锚永远留在构件上而耗钢量较大。后张法预应力施工，又可分为有粘结预应力施工和无粘结预应力施工，近年来缓粘结预应力技术也得到了广泛发展。
4.2后张法预应力筋制作
1）单根预应力筋制作
单根预应力筋一般用预应力螺纹钢筋，其制作包括配料、对焊、冷拉等工序。为保证质量，宜采用控制应力的方法进行冷拉；钢筋配料时应根据钢筋的品种测定冷拉率，如果在一批钢筋中冷拉率变化较大时，应尽可能把冷拉率相近的钢筋对焊在一起进行冷拉，以保证钢筋冷拉力的均匀性。
当构件两端均采用螺纹端杆锚具时，预应力筋的下料长度为：
L = ( l + 2l2 - 2l1) / ( 1 + γ – σ ) + nΔ
当一端采用螺纹端杆锚具，另一端采用帮条锚具或镦头锚具时，预应力筋的下料长度为：
L = ( l + l2 + l3 - 2l1) / ( 1 + γ – σ ) + nΔ
式中：l ——构件的孔道长度；
l1——螺纹端杆长度，一般为320mm；
l2——螺纹端杆伸出构件外的长度，一般为120~150mm；
l3——帮条锚具或镦头锚具所需钢筋长度；
γ ——预应力筋的冷拉率（由试验定）；
σ ——预应力筋的冷拉回弹率，一般为0.4%~0.6%；
n ——对焊接头数量；
Δ——每个焊接头的压缩量，取一个钢筋直径。
2）钢筋束制作
钢筋束由直径为10mm的钢筋编束而成，钢绞线由直径为12mm或15mm的钢绞线编束而成。预应力筋的制作一般包括开盘冷拉、下料和编束等工序，每束3~6根，一般不需对焊接长，下料是在钢筋冷拉后进行。钢绞线下料前应在切割口两侧各50mm处用铁丝绑扎，切割后应将切割口立即焊接，以免松散。
为了保证构件孔道穿入筋和张拉时不发生扭结，应将预应力筋编束。编束时，先把预应力筋理顺，然后用18~22号铁丝每隔1m左右绑扎一道，形成束状。
5无粘结预应力混凝土施工
5.1无粘结预应力混凝土
凡是张拉后允许预应力筋与其周围的混凝土产生相对滑动的预应力筋，都称为无粘结预应力筋。无粘结预应力筋混凝土是近年发展起来的一项新技术，其施工方法是在预应力筋的表面刷防腐润滑脂并包塑料管后，铺设在模板内的预应力筋设计位置处，然后浇筑混凝土，待混凝土达到要求的强度后，进行预应力筋的张拉和锚固。
该工艺的优点是不需要留设孔道、穿筋、灌浆，施工简单，摩擦力小，预应力筋易弯成多跨曲线形状等，但预应力筋强度不能充分发挥（一般要降低10% ~ 20%），对锚具要求高。根据其特点，无粘结预应力筋在双向连续平板和密肋板中比较经济，在大跨度连续梁中也有较大发展。
5.2无粘结预应力束的制作
无粘结预应力筋一般由钢绞线或7φ5高强钢丝组成的钢丝束，通过专用的设备涂包防腐油脂和塑料套管而构成的一种新型预应力筋。涂料层的作用一是使预应力筋与混凝土隔离，减少张拉时的摩擦力损失；二是阻止预应力筋的锈蚀。
对涂料层的要求为：①不流淌，不变脆产生裂缝，润滑性能好；②化学成分稳定，防腐性能好；③对周围材料无腐蚀；④不透水，不吸潮。
对外包层的要求为：①高温时化学性能稳定，低温时不变脆；②韧性和耐磨性强；③对周围材料无腐蚀。
预应力束制作工艺如下：编束放盘→涂上涂料层→覆裹塑料套→冷却→调直→成型。
参考文献
[1] 吴之乃. 建筑业10项新技术及其应用. 北京: 中国建筑工业出版社, 2001.
[2] 徐刚. 工民建混凝土施工的质量控制研究[J]. 科技致富向导, 2010, 33.
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