1、了解预应力混凝土的基本原理，掌握预应力混凝土施工先张法、后张法、无粘结预应力的施工工艺及质量控制方法，掌握预应力混凝土的施工质量验收标准及检测方法；了解预应力混凝土结构施工的安全技术。,基本模块二 预应力混凝土工程,预应力混凝土能充分发挥高强度钢材的作用，即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预压应力，使混凝土结构在作用状态下充分发挥钢筋抗拉强度高和混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。当构件在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预应力，然后随着荷载不断增加，受拉区混凝土才受拉开裂，从而延迟了构件裂缝的出现和限制了裂缝的开展，提高了构件
2、的抗裂度和刚度。这种利用钢筋对受拉区混凝土施加预压应力的钢筋混凝土，叫做预应力混凝土。,优点与普通混凝土相比，预应力混凝土除了提高构件的抗裂度和刚度外，还具有减轻自重、增加构件的耐久性、降低造价等优点。 方法： 1）按施工方法的不同可分为先张法和后张法两类。 2）按钢筋张拉方式不同分为机械张拉、电热张拉与自应力张拉法。先张法是先张拉钢筋，后浇筑混凝土，预应力靠钢筋与混凝土之间的粘结力传递给混凝土。后张法是先浇筑混凝土并预留孔道，待混凝土达到一定强度后张拉钢筋，预应力靠锚具传递给混凝土。,5.1 先张法,5.3 无粘结预应力混凝土施工,本 章 内 容,End,5.2 后张法,5.4 预应力混凝土
3、施工质量检查与安全技术措施,本章小结,1.先张法：在浇筑混凝土构件之前将预应力筋张拉到设计控制应力，用夹具将其临时固定在台座或钢模上，进行绑扎钢筋，安装铁件，支设模板，然后浇筑混凝土；待混凝土达到规定的强度，保证预应力筋与混凝土有足够的粘结力时，放松预应力筋，借助于它们之间的粘结力，在预应力筋弹性回缩时，使混凝土构件受拉区的混凝土获得预压应力。先张法生产示意图见图5.1所示。,5.1 先 张 法,2.应用先张法一般用于预制构件厂生产定型的中小型构件，如楼板、屋面板、檩条及吊车梁等。 3.方法先张法生产时，可采用台座法和机组流水法。 采用台座法时，预应力筋的张拉、锚固，混凝土的浇筑、养护及预应力
4、筋放松等均在台座上进行；预应力筋放松前，其拉力由台座承受。采用机组流水法时，构件连同钢模通过固定的机组，按流水方式完成（张拉、锚固、混凝土浇筑和养护）每一生产过程；预应力筋放松前，其拉力由钢模承受。,一、台座 台座由台面、横梁和承力结构等组成，是先张法生产的主要设备。 1.作用：台座承受全部预应力筋的拉力。 2.要求：台座应有足够的强度、刚度和稳定性。 3.型式：墩式台座和槽式台座 （1） 墩式台座1）组成：墩式台座由台墩、台面与横梁等组成。台墩和台面共同承受拉力。2）应用： 墩式台座用以生产各种形式的中小型构件。, 台墩 台墩是承力结构，由钢筋混凝土浇筑而成。验算内容：承力台墩设计时，应进行
5、稳定性和强度验算。稳定性验算一般包括抗倾覆验算与抗滑移验算。抗倾覆验算的计算简图如图5.3所示，按下式计算：式中K0台座的抗倾覆安全系数；M由张拉力产生的倾覆力矩，kNm；M=Tee 张拉合力T的作用点到倾覆转动点O的力臂，m；M抗倾覆力矩，kNm。,如忽略土压力，则 M=G1.l1+G2.l2 抗滑移能力按下式验算： 式中 Ke 抗滑移安全系数；T张拉力合力，kN；T1 抗滑移的力，kN；对于独立的台墩，由侧壁上压力和底部摩阻力等产生；对与台面共同工作的台墩，其水平推力几乎全部传给台面，不存在滑移问题，可不作抗滑移计算，此时应验算台面的强度。, 台面 台面是预应力构件成型的胎模，要求地基坚实
6、平整，它是在厚150mm夯实碎石垫层上，浇筑60100mm厚C20混凝土面层，原浆压实抹光而成。台面要求坚硬、平整、光滑，沿其纵向有3%的排水坡度。 横梁横梁以墩座牛腿为支承点安装其上，是锚固夹具临时固定预应力筋的支承点，也是张拉机械张拉预应力筋的支座。横梁常采用型钢或钢筋混凝土制作。,（2）槽式台座1)组成：槽式台座由端柱、传力柱、横梁和台面组成。2）应用：槽式台座既可承受拉力，又可作蒸汽养护槽，适用于张拉吨位较高的大型构件，如屋架、吊车梁等。槽式台座构造如图5.4所示。 槽式台座需进行强度和稳定性计算。端柱和传力柱的强度按钢筋混凝土结构偏心受压构件计算。槽式台座端柱抗倾覆力矩由端柱、横梁自
7、重力矩及部分张拉力矩组成。,二、夹具夹具是先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座（或设备）上的临时性锚固装置。按其工作用途不同分为锚固夹具和张拉夹具。 1.锚固夹具 （1）钢丝锚固夹具 钢质锥形夹具（适用于锚固直径3-5mm的单根钢丝夹具） 可分为圆锥齿板式夹具和圆锥槽式夹具，如图5.5所示。 （2）镦头夹具如图5.6所示，采用镦头夹具时，将预应力筋端部热镦或冷镦，通过承力分孔板锚固。 （3）圆套筒三片式夹具由套筒和夹片组成，用于1214 mm的单根冷拉HPB235、HRB335、HRB400级钢筋。,2.张拉夹具 张拉夹具是夹持住预应力筋后，与张拉机械连接起来进行预应力筋张拉
8、的机具。 常用的张拉夹具有月牙形夹具、偏心式夹具、楔形夹具等，如图5.8所示，适用于张拉钢丝和直径16mm以下的钢筋。,三、张拉设备 张拉机具的张拉力应不小于预应力筋张拉力的1.5倍；张拉机具的张拉行程不小于预应力筋伸长值的1.11.3倍。 1.要求：工作可靠、控制力准确，能以稳定的速率增大张拉。 2.设备：油压千斤顶（张拉力大、成组张拉）、卷扬机、电动螺杆式（张拉力小、单根张拉）张拉机具。 1)电动卷扬机张拉、杠杆测力装置如图5.10所示。 2)电动螺杆张拉机如图5.11所示，电动螺杆张拉机由螺杆、顶杆、张拉夹具、弹簧测力器及电动机组成。,用YC20型穿心式千斤顶（图5.12）张拉时，高压油
9、泵启动，从后油嘴进油，前油嘴回油，被偏心夹具夹紧的钢筋随液压缸的伸出而被拉伸。穿心式千斤顶用于直径1220mm的单根钢筋、钢绞线或钢丝束的张拉。,四、先张法施工先张法施工工艺流程如图5.2所示。,1.张拉前的准备 （1）钢筋的接长与冷拉 钢丝的接长一般用钢丝拼接器用2022号铁丝密排绑扎(图5.14)。绑扎长度的规定：冷拔低碳钢丝不得小于40倍钢丝直径；高强度钢丝不得小于80倍钢丝直径。预应力钢筋一般采用冷拉HRB335、HRB400和RRB400热轧钢筋。预应力钢筋的接长及预应力钢筋与螺丝端杆的连接，宜采用对焊连接，且应先焊接后冷拉，以免焊接而降低冷拉后的强度。,(2) 钢筋（丝）的镦头 预
10、应力筋（丝）固定端采用镦头夹具锚固时，钢筋（丝）端头要镦粗形成镦粗头。 镦头一般有热镦和冷镦两种工艺。 热镦在手动电焊机上进行，钢筋（丝）端部在喇叭口紫铜模具内，进行多次脉冲式通电加热、加压形成镦粗头（图5.15）。,（3） 张拉机具设备及仪表定期维护和校验 张拉设备应配套校验，以确定张拉力与仪表读数的关系曲线，保证张拉力的准确，每半年校验一次。设备出现反常现象或检修后应重新校验。张拉设备宜定岗负责，专人专用。 （4） 预应力筋（丝）的铺设 长线台座面（或胎模）在铺放钢丝前，应清扫并涂刷隔离剂。一般涂刷皂角水溶性隔离剂，易干燥，污染钢筋易清除。涂刷均匀不得漏涂，待其干燥后，铺设预应力筋，一端用
11、夹具锚固在台座横梁的定位承力板上，另一端卡在台座张拉端的承力板上待张拉。在生产过程中，应防止雨水或养护水冲刷掉台面隔离剂。,2.张拉（1）张拉控制应力张拉控制应力是指在张拉预应力筋时所达到的规定应力，应按设计规定采用。预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高3%5%，但其最大张拉控制应力不得超过表5.1的规定。,表5.1 张拉控制应力限值,（2）张拉程序可按下列之一进行：或 其中con为预应力筋的张拉控制应力。第一种张拉程序中，超张拉5%并持荷5min其目的是为了减少预应力筋的松弛损失。第二种张拉程序中，超张拉3%是为了弥补预应力筋的松弛损失，这种张
12、拉施工简便，一般多采用。,（3）预应力筋张拉力的计算-超张拉百分率（%）张拉控制应力预应力筋截面面积,3.预应力值的校核预应力钢筋的张拉力，一般用伸长值校核。1）预应力筋理论伸长值L按下式计算：式中FP 预应力筋平均张拉力（kN）；轴线张拉取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值；L 预应力筋的长度，mm；AP 预应力筋的截面面积，mm2；ES 预应力筋的弹性模量，kN/mm2。,2）预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为10%con时测量，并加初应力以内的推算伸长值。国产2CN-1型钢丝内力测定仪如图5.13所示。3）实际伸长值与计算伸长值的偏差超过6
13、%应停止张拉。,采用钢丝作为预应力筋时，不做伸长值校核但测定其钢丝应力，其偏差不得大于或小于一个构件全部钢丝预应力总值的5%。多根钢丝同时张拉时，断丝和脱滑钢丝的数量不得大于钢丝总数的3%，一束钢丝中只允许断裂1根。,4.混凝土的浇筑与养护1）配合比、材料为了减少混凝土的收缩和徐变引起的预应力损失，在确定混凝土配合比时，应优先选用干缩性小的水泥，采用低水灰比，控制水泥用量，对骨料采取良好的级配等技术措施。2）浇捣采用机械振捣密实时，要避免碰撞钢丝。混凝土未达到一定强度前，不允许碰撞或踩踏钢丝。混凝土应连续浇筑，不留施工缝。3）养护预应力混凝土可采用自然养护或湿热养护，自然养护不得少于14d。干
14、硬性混凝土浇筑完毕后，应立即覆盖进行养护。当预应力混凝土采用湿热养护时，要尽量减少由于温度升高而引起的预应力损失。如在混凝土未达到一定强度前，温差不要控制在20C以内。,5.预应力筋放张 （1）放张要求按设计规定，无设计要求时不得低于设计强度标值的75%。 （2）放张方法 1）配筋不多的中小型构件，可用砂轮锯或切断机等方法放张；2）配筋较多时，应同时放张。放张方法：千斤顶放张，如图5.16(a)所示。 砂箱装置如图5.16（b）所示。楔块放张装置如图5.16（c）所示。,（3）放张顺序 预应力筋的放张顺序，应符合设计要求，当设计未规定时，可按下列要求进行：1）承受轴心预应力构件的所有预应力筋应
15、同时放张；（轴心预压，同时放张）2）承受偏心预压力构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。（偏心预压先小后大）3）如不能按上述规定放张时，分阶段、对称、相互交错的放张，以防止在放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象。 （即应分阶段、对称、交错地放张）,后张法原理 先制作混凝土构件，并在预应力筋的位置预留出相应孔道，待混凝土强度达到设计规定的数值后，穿入预应力筋进行张拉，并利用锚具把预应力筋锚固，最后进行孔道灌浆。预应力混凝土后张法生产工艺见图5.17所示。 特点预应力筋的张拉力主要靠构件端部的锚具传递给混凝土，使混凝土产生预压应力。 应用它既适
16、用于预制构件生产，也适用于现场施工大型预应力构件，而且后张法又是预制构件拼装的手段。,5.2 后 张 法,后张法的工艺流程见图5.18所示。,一、锚具及张拉机具要求：预应力筋、锚具、张拉机具应配套。预应力筋常用的有：单粗钢筋、钢筋束、钢丝束。 （一）锚具 1.作用进行张拉预应力筋和永久固定在砼构件中传递预应力的工具。 2.要求1）锚固可靠，使用方便，有足够的强度、刚度。2）有出厂证明书，进场后应进行外观、硬度检验和锚固能力试验。,3.类型 (1)单根粗钢筋锚具单根粗钢筋的预应力筋，如果采用一端张拉，则在张拉端用螺丝端杆锚具，固定端用帮条锚具或镦头锚具；如果采用两端张拉，则两端均用螺丝端杆锚具。
17、螺丝端杆锚具如图5.19所示。帮条锚具如图5.20所示。镦头锚具由镦头和垫板组成。,LM型螺丝端杆锚具,镦头锚具用于固定端(它由锚固板和带镦头的预应力筋组成）,(2)钢筋束、钢绞线锚具 钢筋束、钢绞线采用的锚具有JM型、XM型、QM型、KTZ型锚具和镦头锚具。 1）JM型锚具 JM型锚具由锚环与夹片组成（图5.23。JM型锚具与YL60型千斤顶配套使用，适用于锚固36根直径为12mm光面或螺纹钢筋束，也可用于锚固56根直径为12mm或15mm的钢绞线束。,2）XM型和QM型锚具 XM型和QM型锚具是一种新型锚具，利用楔形夹片，将每根钢绞线独立地锚固在带有锥形的锚环上，形成一个独立的锚固单元。X
18、M型锚具由锚环和三块夹片组成，如图5.24所示。 3）KTZ型锚具：由锚环和锚塞组成，用于3612和319j15钢筋束或钢绞线束。,锚环,夹片,(3)钢丝束锚具 钢丝束用做预应力筋时，由几根到几十根直径35mm的平行碳素钢丝组成。其固定端采用钢丝束镦头锚具，张拉端锚具可采用钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具、XM型锚具。 锥形螺杆锚具（图5.26） 用于锚固14、16、20、24或28根直径为5mm的碳素钢丝。,（二）张拉机械 1.拉杆式千斤顶适于张拉配有螺丝端杆锚具的粗钢筋和配有墩头锚具 的钢丝束。常用的有YL20型、YL60型油压千斤顶。YL60型千斤顶是一种通用型的拉杆式液压千斤顶（图5.21）
19、。 2.穿心式千斤顶适于张拉采用JM12型、QM型、XM型的预应力钢丝束、钢筋和钢绞线束。YC型千斤顶是目前最常用的张拉千斤顶之一。如图5.29所示，沿千斤顶纵轴线有一直穿心通道，供穿过预应力筋用。沿千斤顶的径向分内外两层油缸。外层油缸为张拉油缸，工作时张拉预应力筋；内层为顶压油缸，工作时进行锚具的顶压锚固，故称YC60型为穿心式双作用千斤顶。,3.锥锚式千斤顶适于张拉以KTZ型锚具为张拉端的钢筋束和钢绞线束以及钢质锥型锚具为张拉锚具的钢丝束。锥锚式双作用千斤顶构造如图5.30所示。其主缸和主缸活塞用于张拉预应力筋。,4.液压千斤顶的校正 1）校正时间要求 定期校验千斤顶与油压表读数的关系，校
20、验期不应超过半年。 2）校正方法主要有标准测力计校正、压力机校正、用两台千斤顶互相校正等。,二、预应力筋的制作 1. 单根粗钢筋预应力筋制作 单根粗钢筋预应力筋的制作，包括配料、对焊、冷拉等工序。预应力筋的下料长度应计算确定，计算时要考虑结构构件的孔道长度、锚具厚度、千斤顶长度、焊接接头或镦头的预留量、冷拉伸长值、弹性回缩值等。现以两端用螺丝端杆锚具预应力筋为例（图5.22）来说明其下料长度计算方法。,（1）两端均采用螺丝端杆 预应力筋的成品长度（即预应力筋和螺丝端杆对焊并经冷拉后的全长）L1：L1=l+2l2 预应力筋（不包括螺丝端杆）冷拉后需达到的长度L0：L0=L1-2l1=l+2l2-
21、2l1 预应力筋（不包括螺丝端杆）冷拉前的下料长度L：,（2）一端采用螺丝端杆，另一端采用帮条锚具或墩头锚具时l1螺丝端杆长度，一般为320mm。 l2螺丝端杆伸出构件外的长度，一般为120mm-150mm。 l3帮条或墩头锚具所需钢筋长度一般为70mm-80mm。 每个对焊接头的压缩量，取一个钢筋直径。,(a)预应力筋两端采用螺丝端杆锚具 (b)预应力筋一端采用螺盛端杆锚具，另一端采用帮条锚具 (c)预应力筋一端采用螺丝端杆锚具，另一端采用镦头锚具 1一预应力筋；2一螺丝端杆锚具；3一帮条锚具；4一镦头锚具,【例5.1】21m预应力屋架的孔道长为20.80m，预应力筋为冷拉HRB400钢筋，
22、直径为22mm，每根长度为8m，实测冷拉率r=4%，弹性回缩率=0.4%，张拉应力为0.85fpyk。螺丝端杆长为320mm，帮条长为50mm，垫板厚为15mm。计算： （1）两端用螺丝端杆锚具锚固时预应力筋的下料长度? （2）一端用螺丝端杆，另一端为帮条锚具时预应力筋的下料长度? （3）预应力筋的张拉力为多少?,【解】（1） 螺丝端杆锚具，两端同时张拉，螺母厚度取36mm，垫板厚度取16mm，则螺丝端杆伸出构件外的长度l2=2H+h+5=236+16+5=93m；对焊接头个数n=2+2=4；每个对焊接头的压缩量=22mm，则预应力筋下料长度L=(l-2l1+2l2)/(1+r-)+n=197
23、27（mm） (2)帮条长为50mm，垫板厚15mm，则预应力筋的成品长度L1=l+l2+l3=20800+93+（50+15）=20958（mm）预应力筋（不含螺丝端杆锚具）冷拉后长度：L0=L1-l1=20958-320=20638（mm）L=L0/(1+r-)+n=20638/(1+0.04-0.004)+422=20009（mm） (3)预应力筋的张拉力FP=conAP=0.855003.14/4222=161475（N）=161.475（kN）,2.钢筋束、钢绞线的制作 钢筋束所用钢筋是成圆盘供应，不需对焊接头。钢筋束或钢绞线束预应力筋的制作包括开盘冷拉、下料、编束等工序。预应力钢筋
24、束下料应在冷拉后进行。当采用镦头锚具时，则应增加镦头工序。当采用JM型或XM型锚具，用穿心式千斤顶张拉时，钢筋束和钢丝束的下料长度L应等于构件孔道长度加上两端为张拉、锚固所需的外露长度，如图5.25所示。可按下式计算：两端张拉时： L=l+2（l1+l2+l3+100）一端张拉时：L=l+2（l1+100）+l2+l3,3.钢丝束制作 钢丝束制作一般需经调直、下料、编束和安装锚具等工序。当用钢质锥形锚具、XM型锚具时，钢丝束的制作和下料长度计算基本上与预应力钢筋束相同。 钢丝束镦头锚固体系，如采用镦头锚具一端张拉时，应考虑钢丝束张拉锚固后螺母位于锚环中部，钢丝的下料长度L，可按图5.31所示，
25、用下式计算： L=L0+2a+2b-0.5(H-H1)-l-C 用钢丝束镦头锚具锚固钢丝束时，其下料长度力求精确。编束是为了防止钢筋扭结。 采用镦头锚具时，将内圈和外圈钢丝分别用铁丝按次序编排成片，然后将内圈放在外圈内绑扎成钢丝束。,三、后张法施工工艺后张法施工工艺与预应力施工有关的主要是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。 （一）孔道留设 1.孔道的要求尺寸、位置正确；孔道要平顺；端部的预埋钢板应垂直于孔中心线；直径比预应力筋的街头外径或需穿入孔道锚具外径大10-15mm。 2.留设方法后张法构件中孔道留设一般采用钢管抽心法、胶管抽心法、预埋管法。预应力孔道形状有直线、曲线和折线形三种。
26、 （1） 钢管抽芯法（只用于留设直线孔道）将钢管埋设在模板内孔道位置，在混凝土浇注和养护过程中，每隔一定时间要慢慢地转动钢管一次，以防混凝土与钢管粘结。在混凝土初凝后、终凝前抽出钢管，即在构件中形成孔道。,施工注意事项： 1）钢管要平直，表面光滑，安放位置准确。 2）钢管长度不宜超过15m，钢管两端各伸出构件500mm左右，以便转动和抽管。构件较长时，可采用两根钢管，中间用套管连接（图5.33）。 3）恰当地掌握抽管时间。抽管时间与水泥品种、浇筑气温和养护条件有关。 以用手指按压混凝土表面不显指纹为。 4）抽管顺序和方法。先上后下。 5）灌浆孔和排气孔留设。每隔12m设一个孔，孔径为20mm，
27、可用木塞或白铁皮管成孔。,钢管抽芯法,（2） 胶管抽芯法（用于直线、曲线或折线孔道成型）胶管一般采用5或7层帆布夹层和供预应力混凝土专用的钢丝网橡胶管。胶管一端密封，另一端接上阀门，安放在孔道设计位置上；管内充气或冲水待。混凝土初凝后、终凝前，将胶管阀门打开放水（或放气）降压，胶管回缩与混凝土自行脱落。一般按先上后下、先曲后直的顺序将胶管抽出。 注意事项： 1）胶管必须有良好的密封装置，无漏水、漏气。 2）胶管接头处理良好。 3）抽管时间和顺序。一般参照气温和浇注后的小时乘积达200度小时左右。顺序一般为先上后下，先曲后直。,（3） 预埋管法（用于直线、曲线或折线孔道成型） 预埋管法是用钢筋井
28、字架将黑铁皮管、薄钢管或镀锌双波纹金属软管固定在设计位置上，在混凝土构件中埋管成型的一种施工方法。无需抽出。,（二）预应力筋的张拉（按设计规定，无设计要求时砼不得低于设计强度标准值的75%。） 1.张拉控制应力和张拉程序与先张法相同。 2.张拉顺序和张拉方法（1）张拉顺序一般应对称张拉；不能同时张拉时，一般应采取分批分阶段对称地进行。图5.35所示是预应力混凝土屋架下弦预应力筋张拉顺序。图5.36所示是预应力混凝土吊车梁预应力筋采用两台千斤顶的张拉顺序，对配有多根不对称预应力筋的构件，应采用分批分阶段对称张拉。平卧重叠浇筑的预应力混凝土构件，张拉预应力筋的顺序是先上后下，逐层进行。,4. 张拉
29、端设置 1）对于抽芯成形孔道曲线预应力筋和长度大于24m的直线预应力筋，应在两端同时张拉；长度等于或小于24m的直线预应力筋，可一端张拉，但张拉端宜分别设置在构件两端。 2）对预埋波纹管孔道曲线预应力筋和长度大于30m的直线预应力筋宜在两端张拉；长度等于或小于30m的直线预应力筋可在一端张拉。 安装张拉设备时，对于直线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线重合；对于曲线预应力筋，应使张拉力的作用线与孔道中心线末端的切线方向重合。,5.预应力值的校核 1）检验应力损失最方便的方法是在预应力筋张拉24小时后孔道灌浆前重拉一次，测读前后两次应力值之差，即为钢筋预应力损失。 2）实际预应力值与设计规
30、定检验值的相对允许偏差为5%。 3）实际伸长值与计算伸长值的偏差6%。,（三）孔道灌浆 1.目的 1）防止钢筋锈蚀； 2）增加结构的整体性和耐久性； 3）提高结构抗裂性和承载力。 2.要求 1）灌浆用水泥浆应有足够的粘结力，且应有较大的流动性，较小的干缩性和泌水性。（灌浆用水泥浆的水灰比不应大于0.45；搅拌后3h泌水率不宜大于2%，且不应大于3。泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。 ） 2）增加孔道密实性可掺外加剂：减水剂（水泥重量0.25%的木质素磺酸钙）、膨胀剂（水泥重量0.05%的铝粉） 3）顺序：先下后上，缓慢均匀，不得中断。灌浆压力0.5-0.6MPa 4）当灰浆强度达到15M
31、Pa时，方能移动构件，灰浆强度达到100%设计强度，才允许吊装。,原理无粘结预应力是指在预应力构件中的预应力筋与混凝土没有粘结力，预应力筋张拉力完全靠构件两端锚具传递给构件。具体做法是在预应力筋表面涂刷涂料并包塑料布后，将其铺设在支设好的构件模板内，并浇筑混凝土，待混凝土达到规定强度后进行张拉锚固。它属于后张法施工。 特点无粘结预应力具有不需要留设孔道、穿筋、灌浆等复杂工序，施工程序简单，加快了施工速度。 应用同时摩阻力小且易弯成多跨曲线型；特别适用于大跨度的单向、双向连续多跨曲线配筋梁板结构和屋盖。,5.3 无粘结预应力混凝土施工,一、无粘结预应力筋制作 1.组成无粘结预应力筋主要有预应力钢
32、材、涂料层、外包层和锚具组成（图5.39）。 （1）无粘结筋 1）材料：所用钢材主要有消除应力钢丝和钢绞线。 2）下料长度计算同有粘结预应力筋。 3）下料宜采用砂轮锯或切断机切断。 （2）涂料层 1）材料：一般用防腐沥青和防腐油脂。 2）作用：使预应力筋与混凝土隔离，减少张拉时的摩擦损失，防止预应力筋腐蚀等。 3）要求：良好的化学稳定性、韧性和粘聚性；在-20+70温度范围内，不流淌、不裂缝、不变脆；防腐性能好。,无粘结预应力筋,（3）外包层 1）材料：主要有塑料带或高压聚乙烯塑料管制作。 2）作用：是使无粘结筋在运输、储存、铺设和浇筑混凝土等过程中不会发生不可修复的破坏。 3）要求：同涂料层
33、 （4）锚具在无粘结预应力构件中，预应力筋的张拉力主要靠锚具传递给混凝土的。预应力筋为高强钢丝时，主要采用墩头锚具。预应力筋为钢绞线时，采用XM型锚具和QM型锚具。,2.成型工艺一般有涂包成型工艺、挤压涂层工艺两种制作方法。 1）涂包成型工艺可以在缠纸机上连续作业，完成编束、涂油、镦头、缠塑料布和切断等工序。 2）挤压涂层工艺主要是钢丝通过涂油装置涂油，涂油钢丝束通过塑料挤压机涂刷塑料薄膜，再经冷却筒槽成型塑料套管。这种工艺与电线、电缆包裹塑料套管的工艺相似，并具有效率高、质量好、设备性能稳定的特点，适用于大规模生产的单根钢绞线和7根钢丝束。,二、无粘结预应力施工工艺 1.无粘结预应力筋的铺放
34、与定位严格按设计要求的曲线形状就位并固定牢靠。曲率可垫铁马凳控制，间隔不宜大于 2 m。 铺设双向配筋的无粘结预应力筋时，应先铺设标高低的钢丝束，再铺设标高较高的钢丝束，以避免两个方向钢丝束相互穿插。 无粘结预应力筋应在绑扎完底筋以后进行铺放。,2.无粘结预应力筋的张拉1）混凝土强度达到设计强度时才能进行张拉。当设计无要求时，混凝土强度应达到设计强度的75%方可开始张拉。 2）张拉程序采用0103%con。 3）张拉顺序应根据设计顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。 4）无粘结曲线预应力筋的长度超过25m时，宜采取两端张拉。当筋长超过50m时，宜采取分段张拉。,3. 预应力筋端部处理 （1）
35、张拉端处理混凝土做成一个凹槽，待预应力筋张拉锚固后，将外伸在锚具外的钢绞线切割到规定的长度，即要求露出夹片锚具外长度不小于30mm，然后再槽内壁涂以环氧树脂类粘结剂，以加强新老材料间的粘结，再用后浇膨胀混凝土或低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封。预应力筋端部处理取决于无粘结筋和锚具种类。,1）无粘结钢丝束镦头锚具如图5.40a所示。张拉端钢丝束从外包层抽拉出来，穿过锚杯孔眼镦粗头。 2）无粘结钢绞线夹片式锚具如图5.41a所示。张拉端钢绞线预留长度不小于150mm，多余割掉。将锚具外伸的钢绞线散开打弯，埋在圈梁内加强锚固。 （2）固定端处理当采用钢丝束时固定端可采用扩大的墩头锚板，并用螺旋筋加强，如
36、图5.40b所示。当采用无粘结钢绞线时，锚固端可采用压花成型，如图5.41b所示。,一、常见的质量事故及处理 （一）先张法预应力混凝土常见的质量事故及处理 1.钢丝滑动1）产生原因钢丝表面被油污染；钢丝与混凝土之间的黏结力遭到破坏；放松钢丝的速度过快；超张拉值过大。2）防止措施保持钢丝表面洁净；振捣混凝土一定要密实；等混凝土的强度达80%以上才能放松钢丝。,5.4 预应力混凝土质量检查与安全措施,2.钢丝被拉断 1）产生原因钢丝的强度过高；其质不均；超张拉值过大。 2）防止措施一般不用高强钢丝；张拉时，施工人员不得在张拉台座的两边，以免高强钢丝裂而伤人。 3.构件脆断或构件翘曲 1）产生原因钢
37、丝应力，应变性能差；配筋率低，张拉控制应力过高；台座不平，预应力位置不准；构件风度差。 2）防止措施控制冷拔钢丝截面的总压缩率，以改善应力、应变性能；避免过高的预应力值；不要用增加冷拔次数来提高钢丝的强度；增大混凝土构件的截面。,（二）后张法预应力混凝土常见的质量事故及处理 1.孔道位置不正（即孔道位置偏斜，引起构件在施加应力时发生侧弯和开裂） 1）产生原因芯管未与钢筋固定牢，井字架间距过大；浇筑混凝土时，振动棒的振动使芯管偏移。 2）防止措施井架位置要正确，绑扎在钢筋骨架上，其间距不得大于1.0m；灌注混凝土时，防止振动棒振动芯管偏移，需起拱的构件，芯管应同时起拱。,2.孔道塌陷、堵塞 1）
38、现象后张法构件预留孔道塌陷或堵塞，使预应力筋不能顺利穿过，不能保证灌浆质量。 2）产生原因抽芯过早，混凝土尚未凝固；孔壁受外力和振动影响，如抽管时，因方向不正而产生的挤压和附加振动等；抽管的速度过快。 3）防止措施抽芯在砼初凝后、终凝前；浇灌砼后，钢管每隔1015min同向转动一次，宜先上后下，先曲后直；抽管速度要均匀；抽出后及时检查孔道，塌陷处及时疏通。,3.预应力值不足 1）现象重叠生产构件，如屋架等张拉后，常出现应力值不足情况，对2级冷拉钢筋的应力损失，最大可达10%以上。 2）产生原因采用重叠方法生产构件，阻止上、下层构件张拉时的弹性压缩，当构件起吊后，层间摩阻力消除，从而产生附加预应
39、力损失。 3）防止措施做好隔离层；浇捣上层混凝土，防止振动棒触及下层构件。,4.孔道灌浆不密实 1）产生原因水泥强度过低，灌浆顺序不当；灌浆压力过力过小；未设排气孔，部分孔道被空气阻塞；灌浆未连续进行，部分孔道被堵。宜先灌下层后灌上层，避免将下层孔道堵住； 2）防止措施应采用32.5MPa以P.O或P.P；水灰比宜控制在0.4左右；可掺入0.01%的铝粉或0.25%的减水剂；灌浆先下后上，直线孔道一端到另一端，曲线孔道应从最低点开始向两端进行；灌浆压力以0.30.5MPa为宜，中途不应停顿。,5.孔道裂缝 1）产生原因抽管、灌浆操作不当，产生裂缝；冬期施工灰浆受冻膨胀，将孔道胀裂。 2）防止措
40、施抽管、灌浆按规范操作，砼振捣密实；避免冬期灌浆，必须时在孔道通热气或热水而后加热和保温。,二、预应力混凝土质量检查 （一）主控项目1.预应力筋进场时，应按现行国家标准预应力混凝土用钢绞线)GBT 5224等的规定抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。检查数量：按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。 外观检查：其表面无污物，锈蚀，机械损伤和裂纹。 检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。 2.无粘结预应力筋的涂包质量应符合无粘结预应力钢绞线标准的规定。 检查数量:每60t 为一批每批抽取一组试件。 检验方法:观察，检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。,3.
41、预应力筋用锚具、夹具和连接器应按设计要求采用，其性能应符合现行国家标准预应力筋用锚具、夹具和连接器GBT14370等的规定。检查数量：按进场批次和产品的抽样检验方案确定。 外观检查：其表面无污物，锈蚀，机械损伤和裂纹。 检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。 4.预应力筋安装时其品种、级别、规格、数量必须符合设计要求 检查数量：全数检查。 检验方法：观察，钢尺检查。,5.预应力筋张拉或放张时，混凝土强度应符合设计要求；当设计无具体要求时，不应低于设计的混凝土立方体抗压强度标准值的75%。 检查数量：全数检查。 检验方法：检查同条件养护试件试验报告。 6.预应力筋的张拉力、张拉或
42、放张顺序及张拉工艺应符合设计及施工技术方案的要求，并应符合混凝土结构施工质量验收规范的规定； 检查数量：全数检查。 检验方法：检查同条件养护试件试验报告。,7. 当采用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值。实际伸长值与设计计算理论伸长值的相对允许偏差为6%。 检查数量：全数检查。 检验方法：检查张拉记录。 8. 预应力筋张拉锚固后实际建立的预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为5%。 检查数量:对先张法施工，每工作班抽查预应力筋总数的1% ，且不少于3 根；对后张法施工在同一检验批内，抽查预应力筋总数的3% ，且不少于5 束。,9.张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱，当发生断裂或滑
43、脱时，对后张法预应力结构构件，断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的3% ，且每束钢丝不得超过一根；对多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算； 对先张法预应力构件，在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。 检查数量:全数检查。 检验方法:观察，检查张拉记录。 10.锚具的封闭保护应符合设计要求；当设计无具体要求时，应采取防止锚具腐蚀和遭受机械损伤的有效措施；凸出式锚固端锚具的保护层厚度不应小于50mm；外露预应力筋的保护层厚度：处于正常环境时，不应小于20mm；处于易受腐蚀的环境时，不应小于50mm。 检查数量：在同一检验批内，抽查预应力筋总数的5，且不少于5处。 检验方
44、法：观察，钢尺检查。,（二）一般项目 1.先张法预应力筋张拉后与设计位置的偏差不得大于5mm，且不得大于构件截面短边边长的4。 检查数量：每工作班抽查预应力筋总数的3，且不少于3束。 检验方法：钢尺检查。 2.后张法预应力筋锚固后的外露部分宜采用机械方法切割，其外露长度不宜小于预应力筋直径的15倍，且不宜小于30mm； 检查数量：在同一检验批内，抽查预应力筋总数的3，且不少于5束。 检验方法：观察，钢尺检查。,3.灌浆用水泥浆的水灰比不应大于0.45 ，搅拌后3h泌水率不宜大于2% ，且不应大于3%， 泌水应能在24h 内，全部重新被水泥浆吸收。 检查数量：同一配合比检查一次。 检验方法：检查
45、水泥浆性能试验报告。 4.灌浆用水泥浆的抗压强度不应小于30N/mm2。 检查数量：每工作班留置一组边长为70.7mm 的立方体试件。 检验方法：检查水泥浆试件强度试验报告。,三、安全措施 1.入场前对工人进行安全教育，操作工人应配戴安全帽 2.张拉操作时应有稳固的操作平台 3.张拉时采用两人一组，一人操作千斤顶，一人操作油泵 并记录 4.穿束时工人脚踩的架板应稳固 5.张拉时，严禁施工人员站在千斤顶的轴线方向，以免发 生意外。,预应力混凝土与普通混凝土比较，除能提高构件的抗裂强度和刚度外，还具有减轻自重、节约原材料、增加构件的耐久性、降低造价的优点。 先张法施工工艺可分为张拉预应力筋、浇筑混凝土、预应力筋放张三个阶段，每个阶段的施工不慎都可能引起预应力损失，施工过程中必须遵守施工质量验收规范的规定。无粘结预应力混凝土是近几年发展的新技术，应用在高层建筑和较大跨度构件施工中。 预应力混凝土充分利用了钢筋与混凝土的性能。施工中应特别注重原材料的质量检验，不合格的材料不准用于构件上。,本 章 小 结,
