浅谈预应力混凝土技术在工民建施工的应用

2021-04-03谭华峰

建筑与装饰 2021年2期

谭华峰

重庆四方新材股份有限公司重庆 401307

1 预应力混凝土技术的发展背景

现代普通钢筋混凝土是带裂缝工作，而裂缝的存在降低结构的刚度，裂缝的发展使得侵蚀环境中混凝土耐久性降低。故为满足变形和裂缝控制要求，需要增大混凝土构件的截面积和用钢量，这将会导致结构自重过大，也不经济。在这样的背景下，预应力混凝土技术作为一种新型的混凝土技术手段，采用预先施加应力间接提高混凝土抗拉强度，减少混凝土开裂，提高构件的刚度、抗裂度，节约钢材，减轻结构的自重，故预应力混凝土性能优越在工民建中广泛应用，特别是桥梁工程，对于公民建筑施工过程优化具有重要的价值与意义。

2 预应力混凝土概述

2.1 预应力混凝土技术

预应力混凝土技术能够充分发挥钢筋和混凝土各自的特性，依靠混凝土和钢筋的弹性模量相近，形变相近，能提高钢筋混凝土构件的刚度、抗裂性和耐久性，可有效地利用高强钢筋和高强度等级混凝土。与普通混凝土相比，在同样条件下具有构件截面小、自重轻、质量好、材料省（可节约钢材40%～50%、混凝土20%～40%），并能扩大预制装配化程度。虽然预应力混凝土施工需要专门的机械设备，工艺比较复杂，操作要求较高，但在跨度较大的结构中，其综合经济效益较好。

2.2 预应力混凝土的分类

预应力混凝土按照预加应力时间不同可分为先张法混凝土和后张法混凝土。其中，先张法混凝土一般应用于工厂用工业化中小型构件，具有生产周期短的特点。后张法混凝土又分为有黏结预应力、无黏结预应力混凝土施工，主要是看混凝土和张拉钢筋之间有无纵向相对滑动，后张法预应力混凝土适合预制大型构件，在运输条件许可的情况下，可在工厂预制，也适宜现浇整体式结构中。另外按照预应力施加值不同，分为部分预应力混凝土、全预应力混凝土。部分预应力混凝土可根据构件的不同使用要求、荷载及环境条件，施加合适大小的预应力，从而减少锚具用量，简化张拉、锚固等工艺；全预应力混凝土由于预应力值大，构件在荷载作用下，增加了混凝土抗拉强度，使结构处于弹性状态，提高混凝土抗裂性能。

3 预应力混凝土技术在工民建施工中的应用

3.1 先张法预应力混凝土技术在工民建施工中的应用

先张法是在浇筑混凝土前张拉预应力筋，并将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土，待混凝土养护达到不低于混凝土设计强度值的75%，保证预应力筋与混凝土有足够的黏结时，放松预应力筋，借助于混凝土与预应力筋的握裹力，对混凝土施加预应力的施工工艺，一般应用于预制构件的生产。

3.2 后张法有黏结预应力在工民建施工中的应用

后张法有黏结预应力施工技术采用在结构或构件中预留孔道，等到混凝土强度达到75%后，穿过预应力筋，通过张拉预应力筋并采用专用锚具将张拉力锚固在结构中，之后在孔道中灌入水泥浆，最后做封锚处理。已应用的典型案例有首都国际机场T3航站楼，上海虹桥交通枢纽等。

3.3 后张法无黏结预应力在工民建施工中的应用

后张法无黏结预应力混凝土施工，预应力筋通过钢绞线涂抹建筑油脂外包塑料套管，像钢筋一样配置于混凝土结构内，在进行浇筑混凝土时，必须要让混凝土的强度能够满足设计的75%才能够对钢筋进行张拉[1]通过张拉预应力筋并采用专用锚具将张拉力永久锚固在结构中，最后封锚处理。已应用的典型工程有上海浦东国际机场、广东花都机场。北京百荣世贸商城等工程。

3.4 工民建施工中预应力混凝土的预应力损失

预应力混凝土构件，从张拉钢筋建立预应力初始值开始，到构件制作和使用过程中，预应力钢筋的张拉应力值将随时间的推移而不断降低。我们将这种预应力降低的现象称之为预应力损失，它的总和约为预应力筋最初张拉应力的15%～30%。通常情况下，主要考虑一下预应力损失：①由于锚具变形和钢筋内缩引起的预应力损失；②预应力钢筋与孔道壁之间的摩擦引起的预应力损失；③混凝土加热养护室受张拉的预应力筋与承受拉力的设备之间温差导致的预应力损失

3.5 工民建施工中预应力混凝土养护措施

预应力混凝土养护工作直接影响了工程的最终质量，一般分为自然养护、蒸汽养护[2]。不同养护方式有着不同的优点，在自然养护中常温状况之下周期为一个月，是一种常用的养护方式。蒸汽养护则主要就是在台座上进行，将台座作为基础进行养护操作。蒸汽养护外界温度变化易导致钢筋构建出现膨胀造成预应力损失等问题，在混凝土尚未完全硬化之前进行处理，混凝土强度在8Mpa～10Mpa时是进行温度差控制的最佳时间，也是进行蒸汽养护的有效方式[3]。