基于预应力混凝土施工技术在建筑工程中的应用

葛玉东

摘要：混凝土施工工作是现代建筑工程施工当中的一项关键性施工技术。在建筑工程施工中，预应力混凝土工程施工技术能有效的增强建筑物的抗裂性、耐久性和刚度，因此被广泛使用。

关键词：预应力；混凝土；施工技术；先张法；后张法

中图分类号：TU375 文献标识码：A

预应力混凝土是在结构受力之前，对结构构件受拉区的钢筋在弹性范围内进行拉伸，利用钢筋的弹性回缩，对受压区的混凝土预先施加预压应力，以提高结构构件的抗裂性、刚度和耐久性等性能的技术。与普通钢筋混凝土比较，预应力混凝土具有构件截面小、自重轻、刚度大、抗裂度高、耐久性好、材料省等优点，但预应立力混凝土施工时，需要专门的材料与设备、特殊的工艺，单价较高。在大开间、大跨度与重荷载的结构中，采用预应力混凝土结构，可以减少材料用量，扩大使用功能，综合经济效益好。因此，预应力混凝土在现代结构中具有广阔的发展前景。

1预应力混凝土分类

预应力混凝土按施工方式的不同，可分为预制预应力混凝土、现浇预应力混凝土和叠合预应力混凝土等。

预应力混凝土按预应力度的大小可分为全预应力混凝土和部分预应力混凝土。全预应力混凝土是在全部使用荷载下受拉边缘不允许出现拉应力的预应力混凝土，适用于要求混凝土不开裂的结构；部分预应力混凝土是在全部使用荷载下受拉边缘允许出现一定的拉应力或裂缝的混凝土，其综合性能较好，费用较低，适用面广。

按预加应力的方法不同，可分为先张法预应力混凝土和后张法预应力混凝土。按预应力筋粘结状态，又可分为有粘结预应力混凝土和无粘结预应力混凝土。

在建筑工程中，预应力混凝土结构体系主要有部分预应力混凝土现浇框架结构体系和无粘结预应力混凝土现浇楼板结构体系。在特种构筑物中，预应力混凝土结构也用于电视塔、安全壳、简仓、储液池等。此外，预应力技术在房屋加固与改造中也得到推广直用。

2先张法

先张法是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力筋，并将其临时锚固在台座上或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度（一般不低于混凝土强度标准值的75%）。保证预应力筋与混凝土之间有足够的粘结力时，放松预应力筋。当预应力筋弹性回缩时，借助于混凝土与预应力筋之间的粘结力，使混凝土产生预压应力。先张法目前大多用于生产中小型预应力构件，如屋面板、楼板、小梁、檩条等。

2.1先张法中混凝土的浇筑

预应力筋张拉完毕后即可浇筑混凝土。在台座上浇灌混凝土时，可以从台座的一端向另一端顺序进行。一次同时浇灌的生产线，取决于浇筑速度和模板的构造形式，但每条生产线上的构件必须一次连续浇灌完毕。浇灌混凝土时，必须严格控制水灰比，振捣必须密实，因此，振捣的时间可以适当放长。在预应力构件的端部和节点部位，因钢筋布置一般较密，放松预应力筋时，端部又有应力集中现象，故对该部分混凝土的振捣应特别注意。刚浇捣的混凝土构件，应注意防止踩踏外露的预应力筋，以免破坏混凝土与预应力筋之间的粘结力。构件采用叠层生产时，应待下层构件混凝土强度达到5.0N/mm2以上时，方可浇捣上层构件混凝土（一般当平均气温高于20℃时。每两天可叠浇一层），每次叠浇时，必须先在下层构件的表面涂刷隔离剂，以防止各层互相粘结。

2.2 混凝土养护

用台座法制作的预应力混凝土构件，一般采用自然养护，为了缩短混凝土的养护时间，加速台座的周转率，提高生产量，也可以采用蒸汽养护或加早强剂。当构件用槽式台座生产，采用蒸汽养护时，由于受拉钢筋与台座之间的温差将引起预应力损失，其原因是：混凝土与钢筋虽有着相近的线膨胀系数，但如果混凝土在浇捣后温度立即升高，因混凝土与钢筋还未结成整体，钢筋受热后虽然能引起膨胀，但却无法伸长（因两端已锚固住台座上，而台座温度的升高比钢筋小，长度基本不变），因而钢筋变松，张拉应力减少。为了减少这种损失，常采用二次升温的办法。即初次升温的温差控制在20℃内，待构件混凝土强度达到10N/mm2钢丝配筋）以上时，再按一般规定继续升温养护。此时增加温度已经不再会引起钢筋内的应力降低，因钢筋与混凝土已经结成整体，二者之间已有足够的粘结力，在温度的影响下不能伸缩，因而应力不变。当采用钢模制作预应力混凝土构件，将钢筋直接锚固在钢模上，温度升高时，由于模板与钢筋有同样变形，因而不会引起应力损失，可以采用一般的加热养护制。

2.3预应力筋的放松

预应力筋的放松是预应力建立的过程，放松方法和顺序是否正确，直接影响构件的质量，因此，在放松之前应确定可靠的放松顺序和放松方法，采取相应的技术措施确保工程质量。

预应力筋的放松必须待混凝土达到设计规定的强度以后才可以进行。当设计无要求时，应不低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的4$#。对于配筋不多的中小型钢筋混凝土构件，钢丝放松可采用剪切（用断丝钳）、锯割（用无齿锯）和熔断（用氧气乙炔焰）等方法进行。在长线台座上，剪切宜从生产线中间的构件剪起，这样可以减小回弹，同时，由于第一构件剪筋后。预应力筋的收缩力往往大于构件与底模之间的摩擦阻力，因而构件与底模会自动分离，便于构件脱模。对于每一块预应力构件，应从外向内对称放，以避免过度扭转引起构件的端部开裂。对于配筋较多的钢筋混凝土构件，所有钢丝应该同时放松，不允许采用逐根放松的方法；否则，最后几根钢丝将因承受过大的应力而突然断裂。同时，放松的方法可用放松横梁来实现，横梁千斤顶或预先设置在横梁点处的放松装置砂箱放松或楔块放松。钢筋的放松，不允许用剪断或割断等方式突然放松，而应采用于斤顶、砂箱、预热熔割等方式缓慢地进行放松。钢筋数量较少时，可以采用逐根加热熔断或借助预先设置在钢筋端部的砂箱等装置单根放松。当钢筋数量较多时，所有钢筋应该同时放松。此时宜采用砂箱或千斤顶进行放松。采用氧气乙炔焰预热粗钢筋放松时，应在烘烤区轮换加热每根钢筋，使其同步升温。此时，钢筋内力徐徐下降，外形慢慢伸长，待钢筋出现缩颈。即可切断。此法应注意防止烧伤构件。

3后张法

3.1 后张法施工的锚具

当把单根粗钢筋用作预应力筋的时候，对于张拉端来讲，主要采用的是螺丝端杆锚具；对于固定端来讲，主要采用的是帮条锚具或者是墩头锚具。

当把钢金属或者是钢绞线束，来作为预应力筋的时候，对于张拉端来讲，所采用的是IMI2型的锚具；对于固定端来讲，所采用的是墩头锚具。

当把钢丝束来作为预应力筋的时候，对于张拉端来讲，所采用的是锥形螺杆锚具以及DM5A型墩头锚具；对于固定端来讲，所采用的是DM5B型墩头锚具。

3.2 后张法施工工艺

从预应力筋的制作上来看，主要分成两种情况，第一种情况是单根钢筋的制作：对于单根钢筋的制作来讲，通常包括了配料、对焊以及冷拉等等的程序，这时，在对钢筋的下料长度进行确定的时候，主要通过计算的方式实现，当然，在具体的计算过程中，需要对锚具的特点、焊接头的压缩量、钢筋的冷拉率以及弹性的回缩率等等进行充分的考虑。第二种情况是，钢筋束的制作：对于钢筋束的制作来讲，在实行具体的下料长度的计算的时候，所需要考虑的不仅仅是受锚具的影响，而且还要考虑受张拉机械的影响，所以，为了使得穿入构建孔道当中的预应力筋束不被扭结，就必须要把编束工作做好，那么，就应该在理顺钢筋的基础上，来采用18-22号铅丝来在每相隔0.1m的地方绑上一道，从而构成束状。从孔道留设上面来看，所谓的孔道留设可以说是后张法预应力混凝土构件当中的一个至关重要的工序，如果预留孔道的尺寸以及位置等都是正确的话，那么，孔道就是平顺的；对于端部的预埋垫板来讲，应该和管道的中心线处于垂直的位置，同时应该采用螺栓或者是钉子，来将其在模板上固定好，其目的是保证在进行混凝土的浇筑的时候，不会产生走动现象。对于直线孔道来讲，对其我们可以采取的方式有：钢管抽芯法、胶管抽芯法以及预埋管法；对于呈曲线状的孔道或者是呈折线状的孔道来讲，我们可以采取的方式有：胶管抽芯法以及预埋管法。在所有的这些方法当中，钢管抽芯法以及胶管抽芯法主要是在预制构件当中进行应用；对于预埋管法主要采用的是薄钢管、镀锌钢管以及波纹管等等，需要注意的是，采用金属波纹管进行留孔的话，通常在大型构件当中进行应用的。从金属波纹管的连接上来看，通常我们都会使用大一号的通行波纹管，在连接的时候，接头管的长度应该控制在200mm至300mm之间，并采用密封胶带辣酱两端封裹好。对于波纹管的安装来讲，应该事先根据设计图当中的预应力筋的曲线坐标，来在箍筋上标记出来。从现浇预应力结构的金属波纹管留孔来讲，可以采取的措施就是在波纹管上开一个洞，在洞上把海绵垫片覆盖上，同时盖上带嘴的塑料弧形压板，在此基础上，用铁丝来将其紧紧扎牢，当然，这样还不够，还需要用增强塑料管来把带嘴塑料弧形压板的嘴插上。

3.3 预应力筋的张拉

在实行预应力筋的张拉的时候，必须要保证构件的混凝土的强度是和设计的要求相满足的，如果不能够和设计的要求相满足，那么，也应该保证混凝土的强度大于等于设计强度等级的75%。需要注意的是，对于拼装的预应力构件来讲，在拼缝的地方如果对混凝土设计成为为要求的话，通常需要保证混凝土要大于等于块体的混凝土设计强度等级的40%，同时需要满足的条件就是应该大于等于15兆帕。