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預(yù)應(yīng)力梁的施工方法
摘要:目前來看,預(yù)應(yīng)力混凝土梁是近年來建筑工程梁施工普遍采用的形式,因此有效的質(zhì)量控制措施,在建筑工程中有著十分重要的實際意義。文章概述了當(dāng)前預(yù)應(yīng)力混凝土梁的狀況,分析了其質(zhì)量控制要點,基于施工方法,闡述了有效的質(zhì)量控制施工措施。
關(guān)鍵詞:預(yù)應(yīng)力混凝土梁;建筑工程;施工方法;質(zhì)量控制
一、預(yù)應(yīng)力混凝土梁概述
預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般是通過對預(yù)應(yīng)力筋的張拉形成回彈擠壓,使混凝土的截面內(nèi)在投入使用前就受到一定數(shù)量且分布均勻的內(nèi)壓力,用來局部或全部抵消由于使用荷載而形成的應(yīng)力。它能夠改善結(jié)構(gòu)構(gòu)件的裂縫和變形的性能,而且該拉應(yīng)力與混凝土中的壓應(yīng)力正好組成一個自平衡系統(tǒng),使得混凝土結(jié)構(gòu)的受力更為合理。由實際使用測得,預(yù)應(yīng)力筋的抗拉強度約為普通鋼筋的四倍,但其價格并非也是四倍,按承受單位荷載的費用計算,預(yù)應(yīng)力鋼材要更經(jīng)濟。在普通混凝土中,用高強鋼材,雖然抗拉強度較高,但由于過大的應(yīng)變而使得混凝土的裂縫更多。若滿足了裂縫的要求,則其高強性能得不到充分的利用而顯得浪費,此時,若對高強鋼材首先進行預(yù)張拉,則即可消除其在使用時出現(xiàn)過大的應(yīng)變,避免裂縫的發(fā)生,又充分發(fā)揮了材料的性能。
21世紀(jì)70年代末以來,預(yù)應(yīng)力混凝土梁(板)因其節(jié)省材料,自重輕,減小混凝土梁的豎向剪力和主拉應(yīng)力,結(jié)構(gòu)簡單,安全可靠,便于安裝等優(yōu)點,在國內(nèi)建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。適用于大跨度、大空間的房屋建筑工程,如大跨度的混凝土梁、大偏心的框架柱、大柱網(wǎng)的混凝土樓板、大懸臂梁、轉(zhuǎn)換梁或轉(zhuǎn)換板、抗拔樁、基礎(chǔ)地梁、地下室底板等混凝土結(jié)構(gòu)中的各種構(gòu)件。但預(yù)應(yīng)力施工工藝相對較復(fù)雜,要求預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)施工的專業(yè)性強,但在實際施工中,有的施工隊伍水平不高,經(jīng)驗不夠豐富,加之有的設(shè)計方案考慮欠妥,引發(fā)梁(板)預(yù)應(yīng)力施工過程中損失過大;空心板梁張拉后梁端頂?shù)装逯虚g部位出現(xiàn)縱向裂縫:工字梁梁體扭曲變形、梁端底部混凝土破碎,所以有效地控制質(zhì)量技術(shù)措施,是歷來預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工的重中之重。
二、預(yù)應(yīng)力混凝土梁材料質(zhì)量控制要點
(一)預(yù)應(yīng)力筋控制要點
必須要求強度高,因為預(yù)應(yīng)力的張拉應(yīng)力在構(gòu)件的使用過程中,會發(fā)生混凝土的收縮和徐變,鋼材松弛等。這些都會造成預(yù)應(yīng)力的損失,而強度越高的鋼材,這種損失越小。有較好的塑性與良好的加工性能,以滿足在施工中預(yù)應(yīng)力筋需要的彎曲和轉(zhuǎn)折,以及在錨夾具中受到較高的局部應(yīng)力等。在外型尺寸上需要均勻,橫斷面特征值的誤差小,使得控制應(yīng)力準(zhǔn)確。防腐性能良好,因為預(yù)應(yīng)力筋腐蝕數(shù)量級及后果比普通鋼筋嚴(yán)重得多。這不只因為強度高的鋼材對腐蝕更敏感,主要是其直徑較小,即使是一個小小的銹點,也能顯著減小鋼材的橫斷面,引起應(yīng)力集中,最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)提前破壞。因此,不但要求預(yù)應(yīng)力筋本身對腐蝕不敏感,而且在使用前,需要對其外觀檢查和力學(xué)性能試驗,并且要加強對其的合理保管與存放。
?。ǘ╊A(yù)應(yīng)力錨固體系控制要點
要求預(yù)應(yīng)力筋-錨具組裝件的錨固性能安全可靠。預(yù)應(yīng)力錨固體系包括錨具、夾具和連接器。錨具是后張法構(gòu)件中未保持預(yù)應(yīng)力并將其傳遞到混凝土上的永久性錨固裝置,夾具是先張法構(gòu)件施工時為了保持預(yù)應(yīng)力筋拉力并將其固定到張拉臺座上用的臨時性錨固裝置,連接器則是先張法或后張法施工中將預(yù)應(yīng)力從一根預(yù)應(yīng)力筋傳遞到另一根預(yù)應(yīng)力筋的裝置。如果錨固體系出現(xiàn)了質(zhì)量問題,會造成預(yù)加應(yīng)力達不到設(shè)計要求,可能發(fā)生錨具破壞先于預(yù)應(yīng)力筋的破壞,不能保證其靜載和動載錨固性能符合規(guī)范要求。因此錨具、夾具和連接器必須按照設(shè)計選用,其進場驗收必須經(jīng)外觀檢查合格,硬度檢驗和靜載錨固性能試驗合格,加強其存放管理。
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首先,同預(yù)應(yīng)力筋一樣,對混凝土重要的條件是要求其本身強度要高,因為只有這樣,才能與強度高的鋼材相適應(yīng),并且保證其在受拉和受剪以及粘結(jié)和承壓等方面有較高的抗力。保證預(yù)應(yīng)力鋼材充分發(fā)揮作用,滿足錨頭附近過大的應(yīng)力,并能合理有效地減小構(gòu)件截面尺寸,減輕自重。其次,要求混凝土強度必須均勻,因為預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生高應(yīng)力的情況較多,在活載減小或增大時截面上都有高應(yīng)力出現(xiàn)。另外,為了加快施工進度,增加設(shè)備及模板的周轉(zhuǎn)次數(shù),對混凝土提前進行張拉,提高經(jīng)濟效益。則要求混凝土具有強度高和早強的性能。與此同時,還要采取多種措施,控制施工質(zhì)
量,精心對其養(yǎng)護,使得收縮和徐變降低,盡可能的減少預(yù)應(yīng)力損失。
三、預(yù)應(yīng)力混凝土梁施工控制要點
一般來講,預(yù)應(yīng)力混凝土梁按照預(yù)加應(yīng)力的方法不同分為先張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁和后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁,在房屋建筑施工中后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁應(yīng)用較多,現(xiàn)以后張法預(yù)應(yīng)力混凝土梁為例說明其施工控制要點。
工藝流程:預(yù)應(yīng)力材料進場、復(fù)檢→安裝底模→根據(jù)構(gòu)件特點綁扎普通鋼筋→預(yù)應(yīng)力筋下料、制作,穿預(yù)應(yīng)力筋(同時穿波紋管)→綁扎其余普通鋼筋、埋灌漿管(排氣管)→安裝側(cè)模→隱蔽驗收→澆筑混凝土(制作混凝土試塊,同條件養(yǎng)護)→養(yǎng)護,拆側(cè)模→張拉預(yù)應(yīng)力筋(張拉前進行錨具檢驗、設(shè)備標(biāo)定和檢查混凝土質(zhì)量,壓混凝土試塊)→孔道灌漿(制作水泥漿試塊)→切割、封錨→拆底模(壓水泥漿試塊)。
預(yù)應(yīng)力混凝土梁的強度較高,外摻劑較多,在配料、拌和、運輸、澆筑、養(yǎng)護及控制等各個工序環(huán)節(jié)必須仔細(xì)的計劃安排,各種施工設(shè)備均處于一級運轉(zhuǎn)狀態(tài)。因任何原因造成的中途停頓,對工程質(zhì)量都產(chǎn)生很大影響,因此在施工時應(yīng)該備有備用的震搗器,電力及攪拌設(shè)備,在運輸和搬運過程中避免產(chǎn)生離析,盡可能的在澆筑地點附近攪拌。嚴(yán)格控制攪拌時間及進料程序,加強震搗,對成型混凝土的養(yǎng)生以不停的灑水養(yǎng)生比麻袋等物覆蓋養(yǎng)護要好,其余方面與普通混凝土區(qū)別不大。可以看出在其施工中質(zhì)量控制措施繁多,而控制的重點在于張拉和灌漿過程。
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預(yù)應(yīng)力工程施工的目的是對構(gòu)件成功施加張拉力,采取的各種方法和措施都是為此服務(wù)的。施加預(yù)應(yīng)力時,以張拉力為控制量、張拉伸長值為校核量。實際伸長值與計算伸長值偏差應(yīng)在±6%范圍內(nèi),超過時應(yīng)停止張拉查找原因,采取措施后方能繼續(xù)張拉。張拉時應(yīng)分級張拉,分級控制。在張拉過程中,預(yù)應(yīng)力鋼絞線斷裂、滑脫的數(shù)量以及無法張拉的數(shù)量不得超過結(jié)構(gòu)同一截面預(yù)應(yīng)力鋼絞線總數(shù)的3%,同時還應(yīng)注意以下幾點:(1)鋼絞線下料長度應(yīng)保證預(yù)應(yīng)力張拉和預(yù)應(yīng)力檢測的需要,鋼絞線編束不得紊亂;(2)在澆注過程中,應(yīng)防止混凝土進入預(yù)留孔道而造成的管道摩擦力增大甚至堵塞;(3)盡量采用泵送混凝土,分層進行澆搗。在鋼筋密集處采用小型振搗器振搗。為防止振搗棒碰到鋼管,施工前應(yīng)對每個振搗手進行現(xiàn)場交底,使其熟悉各處鋼管的位置,以免造成鋼管變形與漏漿、預(yù)埋件變位等事故;(4)張拉前,應(yīng)有構(gòu)件混凝土的強度試壓報告,當(dāng)混凝土的立方體強度滿足設(shè)計要求后才可施加預(yù)應(yīng)力。設(shè)計文件無具體要求時,混凝土強度不應(yīng)低于設(shè)計強度值的75%。張拉控制應(yīng)力按設(shè)計文件要求,且不應(yīng)大于鋼絞線強度標(biāo)準(zhǔn)值的75%。在正式張拉前應(yīng)進行試張拉,預(yù)應(yīng)力檢測工作也同時進行,以測定相關(guān)數(shù)據(jù);(5)設(shè)計無具體要求時,對普通松弛預(yù)應(yīng)力筋按以下超張拉程序操作:0→10%Pj→105% Pj(持荷2min)→Pj→錨固或0→10% Pj→103% Pj→錨固;對低松弛預(yù)鋼絲和鋼絞線按以下超張拉程序操作:0→10%Pj→Pj→錨固;(6)張拉時錨具一定要坐落在喇叭口的定位槽口之內(nèi),做到千斤頂、孔道、錨具三對中,以避免不必要的孔道摩擦損失。承壓板上的水泥殘渣、鋼絞線上的污物等均須清理干凈,以減少預(yù)應(yīng)力損失。
?。ǘ┕酀{施工措施
1.灌漿準(zhǔn)備。構(gòu)件張拉完畢,應(yīng)及時檢查張拉記錄和鋼絞線錨固狀況。錨具可能漏漿處用水泥砂漿封堵(封頭),待其達到一定強度后開始灌漿。有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉完畢,須在48h內(nèi)完成灌漿。
2.灌漿。嚴(yán)格按水泥漿配合比加料,攪拌時間不小于2min。灌漿前先打通灌漿孔,用壓力水清洗孔道,直到張拉端部出水較大,各處均暢通時,方可安排灌漿。灌漿用水泥漿的水泥宜用不低于32.5等級的普通硅酸鹽水泥,水泥漿水灰比不應(yīng)大于0.45,拌制后3h泌水率不宜大于2%,且不應(yīng)大于3%。泌水應(yīng)能在24h內(nèi)全部重新被水泥漿吸收。水泥漿宜摻入外加劑,外加劑應(yīng)不含氯鹽且對預(yù)應(yīng)力筋無腐蝕作用。水泥漿要嚴(yán)格按配合比配料,攪拌時間應(yīng)保證水泥漿混合均勻,一般需2~3min。灌漿過程中,水泥漿攪拌應(yīng)不間斷,水泥漿用篩網(wǎng)過濾,以免灌漿時堵管。灌漿時將灌漿機出漿口與灌漿管相接,并確認(rèn)連接處緊密后,開動灌漿泵加壓灌入水泥漿,從近至遠(yuǎn)逐個檢查出漿孔,各出漿孔出濃漿后逐一封閉,待最后一個出漿孔出濃漿后,封閉該出漿孔,繼續(xù)加壓至0.5~0.7MPa,保持1~2min,封閉進漿閥門,待水泥漿凝固后,再拆卸連接接頭,并及時清理現(xiàn)場浮漿及雜物,如發(fā)現(xiàn)管內(nèi)有空隙應(yīng)仔細(xì)補漿。構(gòu)件的底模支撐在無具體設(shè)計要求時,應(yīng)在預(yù)應(yīng)力筋張拉及灌漿漿體強度達到15MPa后拆除。
3.預(yù)應(yīng)力端部封錨。張拉、灌漿后,用砂輪切割機切掉張拉端多余的預(yù)應(yīng)力筋,預(yù)應(yīng)力筋的外露長度不宜小于其直徑的1.5倍,且不宜小于30mm,用環(huán)氧樹脂涂封錨具及外露預(yù)應(yīng)力筋,封閉前應(yīng)將錨具周圍的混凝土鑿毛、沖洗干凈,凸出式的錨頭宜配置鋼筋網(wǎng)片,用微膨脹細(xì)石混凝土進行封閉。
4.灌漿質(zhì)量控制。水泥漿進入壓漿泵前必須經(jīng)過≯5mm篩網(wǎng)過濾。使用時應(yīng)隨時攪拌灰斗內(nèi)的灰漿,防止泌水沉淀。灌漿用的水泥漿應(yīng)有足夠的流動性,施工時采用流動度測定儀測定。當(dāng)水灰比W/C=0.40~0.45時,流動度在120~170mm即可滿足灌漿要求。一個梁中的多個孔道,宜盡量連續(xù)灌漿。
四、結(jié)語
預(yù)應(yīng)力混凝土梁預(yù)制、安裝、施工質(zhì)量直接影響工程質(zhì)量、安全和使用壽命,施工時把握重點環(huán)節(jié),并切實抓好每道工序,各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制,只有把握好質(zhì)量關(guān),才能為安全提供有力保障。
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