后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件施工質(zhì)量控制

摘要:隨著我國(guó)建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展,后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工業(yè)與民用及公共建筑中得到了較為廣泛的應(yīng)用。文章對(duì)后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件施工質(zhì)量控制進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土;構(gòu)件施工質(zhì)量控制;構(gòu)件施工;

中圖分類號(hào):TU757文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2009)10-0165-02

一、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土的特點(diǎn)

與非預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)相比,預(yù)應(yīng)力鋼筋結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn):

1.改善結(jié)構(gòu)使用性能,通過對(duì)截面受拉區(qū)施加預(yù)應(yīng)力,可以均勻結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布,降低截面應(yīng)力峰值,使結(jié)構(gòu)在使用荷載下不開裂或減小裂縫寬度,并由于預(yù)應(yīng)力反拱而降低結(jié)構(gòu)的變形,從而改善結(jié)構(gòu)的使用性能,提高結(jié)構(gòu)的耐久性。

2.減小構(gòu)件的截面高度,減輕自重,對(duì)于大跨度、承受重荷載的結(jié)構(gòu),預(yù)應(yīng)力可以有效提高結(jié)構(gòu)的跨高比限值和柱距。

3.充分利用高強(qiáng)材料。在普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,由于裂縫寬度和撓度的限值,高強(qiáng)鋼材的強(qiáng)度不可能被充分利用。而預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中,通過對(duì)高強(qiáng)鋼材預(yù)先施加較高的拉應(yīng)力,可以使高強(qiáng)鋼材在結(jié)構(gòu)破壞前能夠達(dá)到其屈服強(qiáng)度或名義屈服強(qiáng)度。

4.抗裂性能好,當(dāng)作用在結(jié)構(gòu)上的活荷載部分或全部卸載時(shí),預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的裂縫閉合性能與變形恢復(fù)性能,從而提高了截面剛度,進(jìn)一步改善結(jié)構(gòu)的耐久性。

5.提高抗剪承載力。由于預(yù)壓應(yīng)力延緩了截面斜裂縫的產(chǎn)生,增加了截面剪壓區(qū)面積,從而提高了構(gòu)件的抗剪承載力;另一方面,預(yù)應(yīng)力混凝土的腹板寬度也可以做得薄些,以進(jìn)一步減輕自重。

6.提高抗疲勞強(qiáng)度。預(yù)壓應(yīng)力可以有效降低鋼筋的應(yīng)力循環(huán)幅度,增加疲勞壽命。這對(duì)于以承受動(dòng)力荷載為主的橋梁結(jié)構(gòu)是很有利的。

7.能夠提供大跨度、大柱網(wǎng)、大空間。

8.具有良好的經(jīng)濟(jì)性。對(duì)適合采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)的混凝土結(jié)構(gòu)來說,預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)比普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)節(jié)省20%～40%的混凝土和30%～60%的縱筋鋼材,可以有效地促進(jìn)資源節(jié)約;而與鋼結(jié)構(gòu)相比,則可以節(jié)省一半以上的造價(jià)。

二、后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件施工的主要環(huán)節(jié)及質(zhì)量控制要點(diǎn)

(一)預(yù)留孔道設(shè)置

預(yù)留孔道是在澆筑混凝土前,在設(shè)計(jì)上規(guī)定安裝預(yù)應(yīng)力筋的位置,預(yù)留出孔道,以備設(shè)置預(yù)應(yīng)力筋。預(yù)留孔道的方法大致有兩種,一種是在澆筑混凝土前安裝設(shè)置金屬波紋管或聚乙烯管;另一種是用專用的橡膠管或鋼管作為模具,安裝在設(shè)計(jì)規(guī)定的位置,澆筑混凝土后,適時(shí)抽芯拔出模具,形成孔道。金屬波紋管易于生銹,一旦生銹后難于清除,故在安裝前注意防銹,安裝后要盡快適時(shí)進(jìn)行澆筑混凝土等后續(xù)工序;用橡膠管或鋼管做模具,抽芯成孔的方法,對(duì)抽拔的時(shí)間要掌握好,應(yīng)在混凝土初凝后終凝前抽撥,過遲會(huì)難以拔出,過早易造成塌孔。抽芯成形的孔道,灌壓水泥漿與混凝土孔道的結(jié)合,傳遞粘結(jié)力較好。

(二)預(yù)應(yīng)力筋的下料及穿孔

預(yù)應(yīng)力筋的種類較多,有預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋、冷拉鋼筋等,各種預(yù)應(yīng)力筋的共同特點(diǎn)是強(qiáng)度高于普通鋼筋。正常的情況下作為施工選用材料的品種要符合設(shè)計(jì)及其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。鋼絞線是不能有接頭的,下料長(zhǎng)度要計(jì)算并下料準(zhǔn)確,過長(zhǎng)或較短都是浪費(fèi)。切斷預(yù)應(yīng)力筋,需用砂輪,嚴(yán)禁使用電弧的方式,因?yàn)殡娀∪菀讚p壞鋼筋的斷面和品質(zhì)。在預(yù)應(yīng)力筋的加工過程中,還要防止碾壓等可能損傷其表面的情況。綁扎成束穿入構(gòu)件的預(yù)應(yīng)力孔道后,盡早張拉、壓漿、封錨,以防止銹蝕。

(三)張拉與錨固

1.張拉前的準(zhǔn)備工作。千斤頂與壓力表應(yīng)配套,經(jīng)主管部門授權(quán)的法定計(jì)量單位校驗(yàn),并確定張拉力與壓力表的關(guān)系曲線,找出各束預(yù)應(yīng)力筋初應(yīng)力、控制應(yīng)力等階段性應(yīng)力,相應(yīng)拉力的壓力表的數(shù)值。安裝好相應(yīng)的錨環(huán)、夾片之類的錨具。明確各束張拉的順序。明確各項(xiàng)工作,如讀數(shù)、記錄等負(fù)責(zé)人員,設(shè)置安全標(biāo)志,確定混凝土強(qiáng)度已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上或達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度。

2.張拉操作。張拉分一端張拉和兩端張拉,若是兩端張拉,要求兩端操作人員密切配合,盡量保持一致,注意各階段施加應(yīng)力值和伸長(zhǎng)值的觀察,丈量、記錄清楚。

3.錨固。張拉后的預(yù)應(yīng)力筋兩端錨固,使其保持拉力。錨具種類和形式較多,結(jié)合力筋的種類選用,如力筋是鋼絞線,則宜選用夾片式錨具。這是一種具有自錨性能的錨具,張拉后只需放張即可錨固。

4.壓漿。預(yù)應(yīng)力筋張拉錨固,檢查無誤后,應(yīng)盡早將水泥漿壓入孔道內(nèi)。壓漿的目的是為填滿孔道,握裹住力筋避免其回縮,以保持預(yù)應(yīng)力的持久性能,同時(shí)防止力筋氧化腐蝕。壓漿前,應(yīng)用清水或中性洗滌劑(有油污的情況)沖洗孔道,然后用清潔的高壓空氣吹出積水。壓漿機(jī)宜選用活塞式的壓漿泵,壓力根據(jù)情況而定,一般控制不小于0.5MPa,壓漿順序應(yīng)從最下一層孔道開始,依次向上,從孔道較低的一端緩慢均勻的壓入,直到排氣孔溢出與壓入漿稠度相同的漿后,才能封閉排氣孔,穩(wěn)壓時(shí)間不小于2分鐘后關(guān)閉壓漿孔。

5.封錨。待壓漿凝固后,將梁端鑿毛,用砂輪切割過長(zhǎng)的力筋,僅在錨具外留不小于3cm長(zhǎng),按設(shè)計(jì)設(shè)置鋼筋網(wǎng)及澆筑封錨混凝土,并保養(yǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度,若有長(zhǎng)期外露的錨具,則應(yīng)采取防銹措施。

三、后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件施工過程中的質(zhì)量控制

(一)影響后張法預(yù)應(yīng)力混凝土質(zhì)量的因素

影響后張法預(yù)應(yīng)力混凝土質(zhì)量的因素有配合比、攪拌、運(yùn)輸、澆注、振搗、養(yǎng)護(hù)等環(huán)節(jié),其中,混凝土配合比是控制其質(zhì)量的重要因素。在滿足施工要求的前提下,應(yīng)盡量減少單位用水量,相應(yīng)減少單位水泥用量,從而降低混凝土水化熱,減少由于混凝土的徐變與收縮而引起的預(yù)應(yīng)力損失和施加頂應(yīng)力之前的收縮裂縫。因此,在后張法預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量控制中,要把它作為一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行控制。

(二)預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制

預(yù)應(yīng)力張拉質(zhì)量控制的好壞是“后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件施工質(zhì)量”好壞的關(guān)鍵,決定著“后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件”的結(jié)構(gòu)與使用安全,是一道非常重要的關(guān)鍵工序,施工中應(yīng)加以重點(diǎn)控制。

預(yù)應(yīng)力張拉是一端張拉還是兩端張拉,規(guī)范有明確規(guī)定,但隨著預(yù)應(yīng)力施工工藝的改進(jìn),施工水平的提高,實(shí)際施工中對(duì)于一端張拉還是兩端張拉,已有新發(fā)展。長(zhǎng)度30m以內(nèi)、三跨以內(nèi)連續(xù)梁可采用一端張拉;長(zhǎng)度60m以內(nèi)、五跨以內(nèi)的連續(xù)梁可采用兩端張拉;超過60m時(shí)應(yīng)分段,位置布置在框架柱處,以便于布置張拉端。

張拉的原則:遵循對(duì)稱張拉的原則,同一樓面的預(yù)應(yīng)力張拉要對(duì)稱;同一根梁的預(yù)應(yīng)力張拉應(yīng)對(duì)稱;同一束預(yù)應(yīng)力筋的張拉應(yīng)對(duì)稱,即“三對(duì)稱”原則。

遵循整束張拉的原則:同一束預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)采用整束張拉,當(dāng)整束張拉有困難時(shí),應(yīng)至少保證有一端是整束張拉,另一端采用單根張拉的方法進(jìn)行補(bǔ)拉,對(duì)一端張拉的預(yù)應(yīng)力鋼筋束,必須是整束張拉。伸長(zhǎng)值的校核是預(yù)應(yīng)力張拉中的關(guān)鍵技術(shù)。規(guī)范規(guī)定:實(shí)際伸長(zhǎng)值與設(shè)計(jì)計(jì)算理論伸長(zhǎng)值的相對(duì)允許偏差為±6%。為此,對(duì)實(shí)際伸長(zhǎng)值的量測(cè)與取用、理論伸長(zhǎng)值的計(jì)算必須做到盡量精確,減少誤差。

為了防止張拉錨固發(fā)生滑絲現(xiàn)象,應(yīng)采取以下措施:(1)保持鋼絞線的潔凈.如有油垢、砂漿等雜物必須清除并清洗;(2)用鋼絲刷或細(xì)砂紙打磨鋼絞線表面,以防銹蝕層、砂漿影響錨固性能;(3)確保錨夾片硬度符合要求.其硬度不致太低而導(dǎo)致夾片齒紋磨平;(4)夾片銹蝕嚴(yán)禁使用。

張拉過程中如某股鋼絞線中的某一根或幾根鋼絲發(fā)生斷絲現(xiàn)象,需斷定其斷絲總數(shù)未超過每孔一根鋼絲,且同一個(gè)截面斷絲總數(shù)未超過該截面鋼絲數(shù)的3%,則視為允許。若超出以上范圍,則應(yīng)將發(fā)生斷絲的那根鋼絞線更換。

(三)后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件施工過程中的相關(guān)配合問題

后張法預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工過程中做好與其他工種的配合協(xié)調(diào),也是保證預(yù)應(yīng)力工程質(zhì)量和施工順利進(jìn)行的關(guān)鍵所在。

1.在進(jìn)行柱、梁的主筋配料及現(xiàn)場(chǎng)鋼筋排布與綁扎時(shí),都要預(yù)先考慮到讓開波紋管、端頭鐵件及穴模的位置。必須對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)放出施工大樣來指導(dǎo)施工,以盡量減少矛盾的發(fā)生。

2.當(dāng)大梁骨架綁扎成形后,預(yù)應(yīng)力施工才可以進(jìn)行波紋管安裝等作業(yè),但必須注意鋼筋綁扎時(shí)大粱內(nèi)的拉鉤不能綁扎,必須待波紋管固定好后再綁,如先綁扎拉鉤,就會(huì)造成波紋管安裝困難。

3.波紋管或無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋安裝完畢后,后續(xù)工序必須做好保護(hù)工作。如有電焊作業(yè),要避免火花燒穿波紋管;固定梁側(cè)模板的對(duì)穿螺栓,要讓開波紋管的位置;不能有重物對(duì)波紋管和無粘結(jié)筋撞、碰、砸;混凝土澆筑時(shí)振動(dòng)捧要避免直接振搗波紋管。

4.混凝土澆筑前,必須對(duì)波紋管進(jìn)行仔細(xì)的檢查,如發(fā)現(xiàn)有孔洞應(yīng)及時(shí)用封箱膠帶裹緊,以防漏漿?；炷翝仓瓿珊箅S即采用葫蘆或千斤頂對(duì)鋼絞線索逐根進(jìn)行拉動(dòng),這樣即使有少量漏漿,也不至于造成堵塞。

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作者簡(jiǎn)介:蔣永輝(1969-),男,湖南零陵人,永州市第二城建開發(fā)公司中級(jí)工程師,研究方向:建設(shè)工程項(xiàng)目質(zhì)量、造價(jià)管理與控制。