预应力混凝土的特点是混凝土构件或结构中对高强度钢筋进行张拉,使混凝土获得预压应力,以改善结构性能以适应现代化建筑的需要。
预应力混凝土与钢筋混凝土相比,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,为建造大跨度结构创造条件。如房屋建筑工程、桥梁工程、水工结构工程、地下工程、市政及给排水工程、港口及海洋工程、核电工程、高耸塔桅工程等。但预应力混凝土施工主要在于如何按照设计要求建立预应力值,而预应力值的建立,则与材料的性能、施加预应力的方法、张拉设备的选择和校正、张拉制度、台座与锚具的可靠性、施工质量和养护制度等因素有关。因此,在施工过程中如何控制各工序工程质量,是保证整个工程质量的关键。
预应力混凝土施工预应力的方法,常用的有后张法、先张法和电张法。后张法施工程序一般为:理解设计图纸和工程合同→工程项目施工准备→预应力筋孔道布置→预应力筋张拉→孔道灌浆→分项工程验收。
根据设计图纸和合同要求,认真编制该项工程施工组织设计和技术方案,方案的合理与否直接影响到施工项目的质量、进度和成本,同时建立健全质量控制和保证管理体系,建立项目经理负责制,报专业监理工程师审核,项目总监理工程师审批,并报业主认可,做到层层严把质量关。
工程质量控制必须“以人为核心”,以提高施工人员的技术素质为前提。根据工程项目的实际情况和质量控制、保证管理体系,建立各岗位责任制,严禁无证上岗。很多工程质量事故往往出现在人为施工失误上。为此,施工前应反复交底,尽量避免人为失误。
预应力混凝土用的钢材种类有:甲级冷拔低碳钢丝、冷拉Ⅱ～Ⅲ级钢筋、碳素钢丝、钢绞线、热处理钢筋及精轧螺纹钢筋等。根据设计要求合理选择钢材种类和规格及锚具的型号,对选用材料必须具有出厂合格证、质量保证书及材质化验单,并依照规范要求进行抽样检查,严禁无证和不合格材料用于工程中。如果预应力筋强度达不到要求,张拉时会发生断丝现象,或伸长率及弹性模量达不到要求,可导致实测张拉伸长值与理论伸长值之间偏差较大,严重影响张拉质量。
后张法常用的张拉设备有拉杆式千斤顶、锥锚式千斤顶和YC-60穿心式千斤顶以及供油用的高压油泵。施工时应根据所用预应力筋的种类及其张拉锚固工艺情况选用张拉设备。预应力筋的张拉力不应大于设备额定张拉力,预应力筋的一次张拉伸长值不应超过设备的最大张拉行程。当一次张拉不足时,可采取分级重复张拉的方法,但所用的锚具与夹具应适应重复张拉的要求。施加预应力用的机具设备及仪表,应由专人使用和管理,并应定期维护和校验。对高空张拉作业的工程,宜选用体积小、重量轻的千斤顶,以防安全事故的发生。
预应力筋的孔道形状有直线、曲线和拆线3种。孔道的直径与布置,主要根据预应力混凝土构件或结构的受力性能,并参考预应力筋张拉锚固体系特点与尺寸确定。一般工程预应力筋都是曲线布置,一定要控制曲线支座最高点、跨中最低点及反垂点。为了防止钢丝扭结,必须进行编束,编束时先沿钢丝长度每隔1m左右用22#铅丝编成帘子状,然后每隔1m放1个按端杆直径大小制成的螺旋衬圈,并将编好的钢丝帘绕过圈围成圆束。布筋时要认真做好记录,并进行校对复核。在工序进行交接时,组织检查、验收,发现问题,及时返工。待布筋符合设计要求后方可进行下道工序。预应力筋的布置直接影响预应力筋的张拉效果,而且浇筑混凝土后无法进行复检。因此,对这一工序的控制应严格按质量保证体系的要求在施工过程中进行有效的事中质量控制。
后张法构件如分段制作,则在张拉前应进行拼装。块体的拼装应严格按照规范要求。构件的混凝土强度应符合设计要求,如设计无要求时,不应低于强度等级的75%。立缝处混凝土或砂浆强度如设计无要求时,不应低于块体强度等级的40%,且不得低于15N/m2。为此事先要提供混凝土或砂浆的试压报告。
预应力筋张拉前还要仔细检查梁、柱浇筑质量、几何尺寸、孔道是否畅通等。如孔道堵塞可用清扫器在孔道内往返拉动疏通。构件端部预埋铁板与锚具和垫板接触处的焊渣、毛刺、混凝土残渣等应清除干净。张拉预应力筋前,安装好锚具,安装时锚板要对正,夹片应楔紧,且片位要均匀,否则易产生锚固失效。
预应力筋张拉顺序,应使混凝土不产生超应力、构件不扭转与侧弯、结构不变位等,因此,对称张拉是一项重要原则。操作人员要凭预应力张拉通知单进行预应力筋张拉。张拉时,按确定的张拉力与压力表读数的对应关系,由专人做好应力与变更的读数记录,经项目经理复核校审,并报专业监理工程师签字认可。在预应力筋张拉过程中,一定要严格控制预应力筋的张拉值。
后张拉预应力筋张拉程序为:第一种,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋、钢绞线,0→105%δk (持荷2min)→δk或→103%δk;第二种,钢丝束,0→105%(持荷2min)→0→δk或0→103%δk。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。
预应力筋张拉完毕后,即可进行孔道灌浆。孔道灌浆的目的是为了预防钢筋锈蚀,增加结构的整体性和耐久性,提高结构抗裂性和承载能力。
(1)标号不低于P023.5级普通硅酸盐水泥和矿渣硅酸盐水泥配制的水泥浆,在寒冷地区和低温季节,不宜采用矿渣水泥。
(2)水泥浆应有足够流动性,水灰比为0.4～0.45之间。水泥浆强度不应低于M20级,水泥浆3h泌水率控制在2%,最大不得超过3%。且水泥浆应有足够的粘结力,应有较小的干缩性。
(3)水泥浆中掺入占水泥重量0.05%的铝粉,可使水泥浆获得2%～3%的膨胀率,对提高孔道灌浆饱满度有好处,同时也能满足强度要求。
(4)水泥浆中不得掺入氯化物、硫化物以及硝酸盐等,防止预应力筋受到腐蚀。
(1)灌浆前孔道应湿润、洁净,所有灌浆孔、排气孔、溢流孔、泌水孔均应畅通,否则孔道不密实。
(2)灌浆顺序宜先灌下层孔道,后灌上层孔道,灌浆孔的间距一般为30cm～60cm。
(3)灌浆工作应缓慢均匀地进行,不得中断,并应防止空气压入孔道内而影响灌浆质量。灌浆压力以0.5～0.6N/mm2为宜,如压力过大,易张裂孔壁。为了灌浆饱满,孔道的出入口应及时封闭。
(4)在工程中我们常发现一次灌浆往往不密实,为了提高孔道灌浆的密实度,可以进行二次灌浆,二次灌浆时间要掌握恰当,一般在水泥浆泌水基本完成,初凝尚未开始时进行(夏季约30cm～45cm,冬季约1～2h)。
(5)预应力筋孔道灌浆后,预应力筋锚固的外露锚具及预应力筋也应及时进行防腐处理,用混凝土封端保护。
(1)依据工程承包合同文件、设计文件及有关规范要求,对后张法施工进行全过程、全方位的监督、检查与控制,是工程施工质量控制的重要内容。
(2)选择的预应力筋等钢材、锚具在采购订货前应向监理工程师申报,提交样品,材料运到施工现场,必须有厂合格证、质量保证书,并由施工单位按规定要求进行检验,向监理工程师提出检验、试验数据分析报告。
(3)对施工单位的质量控制自检系统进行监督,对预应力张拉工序还应在现场进行施工过程的旁站监督与控制,在施工单位自检与互检的基础上,应进行工序交接检查。
(4)做好隐蔽工程记录。根据规范要求,按照预应力工程质量评定和施工验收标准进行验收。
摘要：根据多年的现场施工的工作经验，对工程施工中后张法预应力技术进行了相关探讨。
关键词：后张法预应力,工程施工,质量控制
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