预应力混凝土工程施工

单元4.4：预应力混凝土 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 施工一、能力要求1、能识读预应力混凝土施工方案2、能根据方案组织施工及验收二、知识要求1、了解预应力混凝土材料及锚具、夹具和张拉设备2、熟悉钢绞线下料计算3、熟悉预应力混凝土施工方法、工艺、操作要点第一页，共52页。相关支撑知识一、预应力混凝土的概述二、预应力混凝土工程施工三、无粘结预应力混凝土第二页，共52页。一、定义预应力混凝土——在外荷载作用前，预先建立起有内应力的混凝土，其内应力的大小与分布应能抵消或减少给定外荷载所产生的应力。（注：混凝土中的预应力一般通过张拉预应力筋来实现。）预应力钢结构——在设计、制造、安装、施工期间和使用过程中，采用人为方法引入预应力以提高结构承载力、刚度、稳定性的各类钢结构。一、预应力混凝土的概述第三页，共52页。增强结构抗裂性和抗渗性。改善结构的耐久性。提高了结构与构件的刚度，减小结构变形。提高结构的抗疲劳承载能力。有效地减轻构件的自重（减小截面、节省材料）和增加结构的稳定性。适用于大跨度结构等。合理利用高强度材料（高强钢材和混凝土）。提高工程质量。预应力可从作为预制结构的一种拼装手段和结构加固的手段。二、预应力混凝土的特点第四页，共52页。三、预应力原理在正常使用条件下，普通钢筋混凝土结构的受拉区一般均已出现裂缝，这将导致构件刚度降低，变形增大。为了限制构件的裂缝宽度和结构的变形，往往需要增大构件截面尺寸和用钢量，这是不经济的，尤其是对于跨度大、荷载重的结构和对裂缝宽度限制较严的结构，构件将很笨重，既费钢材，又不利于施工。当采用高强混凝土和高强钢筋时，可以有效地减轻结构自重、节省钢材和降低造价，但是，在普通钢筋混凝土结构中采用高强钢筋，在使用荷载下钢筋应力更高，裂缝宽度也将更大，往往难以满足使用要求。第五页，共52页。预应力混凝土结构的基本原理是:在结构承载时将发生拉应力的部位，预先用某种方法对混凝土施加一定的压应力，这样，当结构承载而产生拉应力时，必须先抵消混凝土的预压应力，然后才能随着荷载的增加使混凝土受拉，进而出现裂缝。这就可以改善混凝土的受拉性能，延缓受拉混凝土的开裂或裂缝开展，使结构在使用荷载下不出现裂缝或不产生过大裂缝。第六页，共52页。四、预应力混凝土分类按预应力度大小——全预应力混凝土和部分预应力混凝土。按施加预应力方式——先张法、后张法和自应力。按预应力筋粘结状态——有粘结、无粘结和缓粘结。按施工方法——预制、现浇和叠合。在预应力混凝土结构中所采用的混凝土应具有高强、轻质和高耐久性的性质。一般要求混凝土的强度等级不低于C30。目前，我国在一些重要的预应力混凝土结构中，已开始采用C50~C60的高强混凝土，最高混凝土强度等级已达到C80，并逐步向更高强度等级的混凝土发展。国外混凝土的平均抗压强度每10年提高5~10MPa，现已出现抗压强度高达200MPa的混凝土。   五、内容包含：预应力钢材、锚（夹）具、张拉设备、预应力施工工艺等第七页，共52页。锚（夹）具预应力筋用锚具——预应力结构或构件中为保持预应力筋的拉力并将其传递到结构或构件上所用的永久性锚固装置。预应力筋用夹具——预应力结构或构件施工时为保持预应力筋拉力并将其固定在张拉台座（设备）上的临时锚固装置。按锚固原理分类：支承式——螺母锚具，镦头锚具；楔紧式——锥销锚具，夹片式锚具等。基本要求：可靠的锚固能力，并不超过预期的滑移值；构造简单、加工方便、体形小、价格低、全部零件互换性好。预应力筋预应力筋是使结构或构件产生预压应力的受力材料。钢筋——精轧螺纹钢筋；钢丝——高强低合金钢丝、碳素钢丝;钢绞线要求：高强、低松弛、耐腐蚀。第八页，共52页。先张法先张法是先张拉预应力筋，后浇筑混凝土的预应力混凝土生产方法。这种方法需要专用的生产台座和夹具，以便张拉和临时锚固预应力筋，待混凝土达到设计强度后，放松预应力筋。先张法适用于预制厂生产中小型预应力混凝土构件。预应力是通过预应力筋与混凝土间的粘结力传递给混凝土的。后张法后张法是先浇筑混凝土后张拉预应力筋的预应力混凝土生产方法。这种方法需要预留孔道和专用的锚具，张拉锚固的预应力筋要求进行孔道灌浆。后张法适用于施工现场生产大型预应力混凝土构件与结构。预应力是通过锚具传递给混凝土的。第九页，共52页。有粘结所谓有粘结预应力混凝土是指预应力筋沿全长均与周围混凝土相粘结。先张法的预应力筋直接浇筑在混凝土内，预应力筋和混凝土是有粘结的；后张法的预应力筋通过孔道灌浆与混凝土形成粘结力，这种方法生产的预应力混凝土也是有粘结的。无粘结无粘结预应力混凝土的预应力筋沿全长与周围混凝土能发生相对滑动，为防止预应力筋腐蚀和与周围混凝土粘结，采用涂油脂和缠绕塑料薄膜等措施。第十页，共52页。精轧螺纹钢筋外形为无纵肋而横肋不相连的螺扣，螺母与连接器的内螺纹应与之匹配，防止钢筋从中拉脱。螺母分为平面和锥形两种。锥形螺母可通过锥体与锥孔的配合，保证预应力筋的正确对中；开缝的作用是增强螺母对预应力筋的夹持作用。螺母材料采用45号钢，调质热处理。垫板也相应分为平面垫板和锥形垫板。（一）预应力筋1、精轧螺纹钢筋体系包括：精轧螺纹钢筋、锚具（螺母）和连接器。精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋是用热轧方法在钢筋表面上轧出不带纵肋的螺纹外形。钢筋的接长用连接螺纹套筒，端头锚固用螺母。这种高强度钢筋具有锚固简单、施工方便、无需焊接等优点。目前国内生产的精轧螺纹钢筋直径有25mm和32mm，其屈服点为750MPa和900MPa两种。第十一页，共52页。（1）碳素钢丝碳素钢丝又称高强钢丝，采用优质高碳钢盘条制成。主要品种有：矫直回火钢丝和低松弛钢丝。常用直径为5mm，最大达7mm。5mm钢丝的力学性能指标为：抗拉强度常为1670、1770和1860N/mm2；伸长率不小于4%；反复弯曲次数不小于4次。其比例极限不小于抗拉强度的75%，屈服强度不小于抗拉强度的85%。低松弛钢丝是冷拉钢丝在张力状态下（抗拉强度的30%～50%）经回火处理而成。在先张法预应力混凝土构件中，为了增强钢丝与混凝土的握裹力，高强度钢丝的表面加工成螺旋肋。（2）冷拔低碳钢丝冷拔低碳钢丝是由直径6～10mm的I级钢筋在常温下通过拔丝模冷拔而成，一般拔至直径3～5mm。冷拔钢丝强度比原材料屈服强度显著提高，但塑性降低。2、钢丝体系第十二页，共52页。预应力钢绞线图(a)1×7钢绞线；(b)1×2钢绞线；(c)l×3钢绞线；d一钢绞线公称直径钢绞线钢绞线是用多根冷拔钢丝在绞线机上成螺旋形绞合，并经回火处理而成，捻距为钢绞线公称直径的12～16倍。按构造不同分为：1×7、1×3与l×2钢绞线。按直径不同分为：12.7mm、15.2mm和15.7mm。1×3与1×2钢绞线仅用于先张法预应力混凝土构件。1×7钢绞线是由6根外层钢丝围绕一根中心钢丝(直径加大2.5％)绞成。1×7φS15.2钢绞线的截面积为140mm2，线重1.101kg/m。常用钢绞线抗拉强度级别为1860MPa。3、钢绞线体系第十三页，共52页。4、其他类型冷拉钢筋冷拉钢筋是将Ⅱ～Ⅳ级热轧钢筋在常温下通过张拉到超过屈服点某一应力，使其产生一定的塑性变形后卸荷，再经时效处理而成。这样钢筋的塑性和弹性模量有所降低而屈服强度和硬度有所提高。热处理钢筋热处理钢筋是由普通热轧中碳合金钢筋经淬火和回火调质热处理制成。具有高强度、高韧性和高粘结力等优点，直径为6～10mm。热处理钢筋的螺纹外形，有带纵肋和无纵肋两种。(a)带纵肋(b)无纵肋第十四页，共52页。（二）锚、夹具夹具在先张法预应力混凝土构件施工时，为保持预应力筋的拉力并将其固定在生产台座(或设备)上的临时性锚固装置；在后张法预应力混凝土结构或构件施工时，在张拉千斤顶或设备上夹持预应力筋的临时性锚固装置。夹具必须工作可靠，构造简单，使用方便，能多次重复使用。夹具根据工作特点分为张拉夹具和锚固夹具。张拉夹具——将预应力筋和张拉机械相连，进行预应力筋张拉；锚固夹具——是将预应力筋临时固定在台座横梁上的工具。锚具Anchorage在后张法预应力混凝土结构或构件中，为保持预应力筋的拉力并将其传递到混凝土上所用的永久性锚固装置。连接器Coupler用于连接预应力筋的装置。第十五页，共52页。（三）预应力张拉设备张拉设备：电动张拉机——先张法单根钢丝张拉液压张拉机——先张法和后张法各类预应力筋张拉1、电动张拉机按传动方式可分为：电动螺杆张拉机和电动卷筒张拉机。电动螺杆张拉机图第十六页，共52页。2、液压张拉机液压张拉机包括：液压千斤顶、油泵与压力表等。液压千斤顶常用的有：穿心式和锥锚式千斤顶二类。（注：选用千斤顶型号与吨位时，应根据预应力筋的张拉力和所用的锚具形式确定。）（1）双作用穿心式千斤顶双作用：张拉和顶压。由张拉油缸、顶压油缸(即张拉活塞)、顶压活塞回程弹簧等组成，常用型号YC一60，公称张拉力为600kN，张拉行程为150mm，顶压力为300kN，顶压行程为50mm。适用于张拉带夹片锚具的JM型、XM型、QM型的预应力钢丝束、钢筋束或钢绞线束；配上撑脚、拉杆等也可作为拉杆式千斤顶使用。第十七页，共52页。预应力锚固体系是指维持预加应力的构造体系。对于采用先张法工艺的预应力混凝土，预加应力材料(预应力筋、钢管、钢梁)的锚固，主要利用预加应力材料与混凝土之间的粘结力及相关的加强和传力构造；对于采用后张法工艺的预应力混凝土，预加应力材料(预应力筋、钢管)的锚固，主要采用机械构造物──锚具局部支承于混凝土。完善的机械锚固体系通常包括：锚具、夹具、连接器及锚下支承系统等。常见的预应力施工方法有：根据与构件制作相比较的先后顺序分为先张法和后张法两种；按钢筋的张拉方法又分为机械张拉和电热张拉；后张法因施工工艺的不同，又可分为一般后张法、后张自锚法、无粘结后张法等。二、预应力混凝土施工第十八页，共52页。一、先张法施工施工过程：首先张拉预应力筋并临时锚固在台座或钢模上；然后浇筑构件的混凝土；待混凝土达到一定强度后放松预应力筋，借助混凝土与预应力筋的粘结，使混凝土产生预压应力。广泛适用于中小型预制预应力混凝土构件生产。先张法——是在构件浇筑混凝土之前，在台座或钢模上张拉预应力筋的方法。预应力筋张拉混凝土施工预应力筋放张第十九页，共52页。整理台座内的底板张拉预应力钢筋至1.05σcon再退至σcon安装侧模板、端模板绑扎底板钢筋浇筑底板混凝土安装芯模绑扎其他部位钢筋继续浇筑混凝土混凝土养护放张切断预应力钢筋起吊、移梁、存放封头预应力钢筋对焊、冷拉时效普通钢筋加工模板制作制混凝土试件测定混凝土试块强度拆除芯模拆除侧模、端模1、先张法工艺流程第二十页，共52页。2、张拉台座先张法墩式台座结构应符合下列规定：1、承力台座须具有足够的强度和刚度，其抗倾覆安全系数应不小于1.5，抗滑移系数应不小于1.30。2、横梁须有足够的刚度，受力后挠度应不大于2mm。3、在台座上铺放预应力筋时，应采取措施防止沾污预应力筋。4、张拉前，应对台座、横梁及各项张拉设备进行详细检查，符合要求后方可进行操作。墩式台座第二十一页，共52页。3、预应力筋张拉张拉控制应力。《混凝土结构设计》规定，预应力筋的张拉控制力不宜超过下表的数值热处理钢筋消除应力钢丝、钢绞线后张法先张法张拉法钢筋种类第二十二页，共52页。4、张拉 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 超张拉制度0105%concon一次张拉制度0103%con采用超张拉工艺的目的是为了减少预应力筋的松弛应力损失。所谓“松弛”即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形的特性，松弛的数值与张拉控制应力和延续时间有关。控制应力高，松弛也大，所以钢丝、钢绞线的松弛损失比冷拉热轧钢筋大；松弛损失还随着时间的延续而增加，但在第一分钟内可完成损失总值的50％，24h内则可完成80％。所以采用超张拉工艺，先超张拉5％再持荷2min，则可减少50％以上的松弛应力损失。采用一次张拉锚固工艺，因松弛损失大，故张拉力应比原设计控制应力提高3％。这种张拉程序施工简便，一般多用。持荷2分钟第二十三页，共52页。1）同时张拉多根预应力筋时，应预先调整其初应力，使相互之间的应力一致；张拉过程中，应使活动横梁与固定横梁始终保持平行，并应抽查力筋的预应力值，其偏差的绝对值不得超过按一个构件全部力筋预应力总值的5％。·2）预应力筋张拉完毕后，与设计位置的偏差不得大于5mm，同时不得大于构件最短边长的4％。3）预应力筋的张拉应符合设计要求，设计无规定时，其张拉程序可按下表的规定进行。4）张拉时，预应力筋的断丝数量不得超过1%。5）张拉后尽快绑扎钢筋和浇筑混凝土。减少预应力损失。5、张拉注意事项第二十四页，共52页。第二十五页，共52页。6、混凝土的浇筑与养护确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。收缩和徐变都与水泥品种和用量、水灰比、骨料孔隙率、振动成型等有关。应采用低水灰比的配合比、控制水泥用量、良好的级配。预应力筋张拉完成后，钢筋绑扎、模板拼装和混凝土浇筑等工作应尽快跟上。混凝土应振捣密实。混凝土浇筑时，振动器不得碰撞预应力筋。混凝土未达到强度前，也不允许碰撞或踩动预应力筋。采用重叠法生产构件时，应待下层构件的混凝土强度达到5.0MPa后，方可浇筑上层构件的混凝土。混凝土可采用自然养护或湿热养护。当预应力混凝土构件进行湿热养护时，应采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。第二十六页，共52页。后张预应力工序示意预留孔道；穿预应力筋、张拉；预应力筋锚固；孔道压浆、封锚二、后张法施工后张法——是在构件混凝土达到一定强度之后，直接在构件或结构上张拉预应力筋的方法。后张法有粘结预应力施工过程：a、混凝土构件制作时，在预应力筋的部位预先留出孔道，接着浇筑混凝土并进行养护；b、将预应力筋穿入孔道；c、待混凝土达到设计规定的强度后，利用张拉设备张拉预应力筋，并用锚具将其锚固在构件端部，使混凝土产生预压应力；d、最后进行孔道灌浆与封头。第二十七页，共52页。安装模板绑扎箱梁底板、腹板钢筋安装波纹管、穿钢绞线安装内模绑扎顶板钢筋安装顶板纵横波纹管、穿钢绞线浇筑混凝土养护张拉预应力筋切割钢绞线、封堵锚固闭气张拉灌浆起吊、存放波纹管准备下料波纹管准备下料制作试压块压试压块钢绞线检验钢绞线检验锚夹具检验千斤顶校核架梁1、后张法施工工艺流程第二十八页，共52页。（2）孔道留设预应力筋孔道形状：直线、曲线和折线。预应力筋孔道成型可采用：钢管抽芯——只适用于直线孔道胶管抽芯——适用于直线孔道或一般的折线与曲线孔道预埋波纹管法——金属波纹管和塑料波纹管孔道内径应比预应力筋外径或需穿过孔道的锚具外径大10～15mm(粗钢筋)或8～l2mm(钢丝束或钢绞线束)；且孔道面积应大于预应力筋面积的3～4倍。此外，在孔道的端部或中部应设置灌浆孔，其孔距不宜大于12m(抽芯成形)或30m(波纹管成形)。孔道成型的基本要求：——孔道的尺寸与位置应正确，孔道的线形应平顺，接头不漏浆等。孔道端部的预埋钢板应垂直于孔道中心线。扁金属波纹管圆金属波纹管第二十九页，共52页。1）钢管抽芯法——留设Ø48直线孔道注意事项：钢管必须调直，表面光滑，刷润滑剂。钢管位置用间距1～2m的钢筋井字架固定；恰当掌握抽管时间,在混凝土初凝完成、终凝开始时抽管。常温下抽管时间在混凝土浇筑后3～6h；钢管每根长度最好不超过15m；抽管顺序应先上后下；灌浆孔和排气孔的留设。第三十页，共52页。2）胶管抽芯法——留设Ø48直线或曲线孔道在胶管内注入压力水或压缩空气，待混凝土初凝后，放出压力水或压缩空气，胶管直径变小，与混凝土脱离，抽管。注意事项：胶管用间距小于0.5m的钢筋井字架固定；胶管必须有良好的密封装置；胶管接头处理要慎重；抽管时间比钢管略迟，抽管顺序宜先上后下，先曲后直。3）预埋波形管法——留设Ø48直线或曲线孔道。无需抽管;金属波纹管重量轻、刚度好、弯折方便，与混凝土粘结好；波纹管采用间距不大于0.8m的钢筋井字架固定；波纹管的连接，可采用大一号的同型波纹管，用密封胶带或塑料热塑管封口。第三十一页，共52页。4）预留孔道基本要求1、预应力筋预留管道的尺寸与位置应正确，孔道应平顺，端部的预埋钢垫板应垂直于管道中心线。2、管道应采用定位钢筋固定安装，使其能牢固地置于模板内的设计位置，并在混凝土浇筑期间不产生位移。固定各种成孔管道用的定位钢筋的间距，对于钢管不宜大于lm；对于波纹管不宽大于0.8m；对于胶管不宜大于0.5m；对于曲线管道宜适当加密。第三十二页，共52页。（3）预应力筋张拉1）预应力筋张拉对构件混凝土强度的要求：预应力筋张拉时，构件的混凝土强度应符合设计要求；如设计无要求时，混凝土强度不应低于设计强度等级的75％。2）张拉力——张拉控制应力，应根据设计图纸确定(对碳素钢丝与钢绞线不大于0.70～0.75，对高强钢筋不大于0.85～0.90；施工中如遇到超张拉，可将上述数值提高0.05或0.05(N／mm2)。第三十三页，共52页。3）张拉程序预应力筋采用低松弛钢绞线、钢丝或在设计中预应力筋的松弛损失取大值时，则张拉程序为：0→或按设计要求采用预应力筋采用钢筋体系或普通松弛的钢丝时，采用超张拉方法减少预应力筋的应力松弛损失，其张拉程序为：0→1.05（持荷2分钟）→或0→1.03预应力筋张拉时，宜分级加载如下：0→0.2(量伸长初读数)→0.6→1.0第三十四页，共52页。后张法预应力筋实际伸长值及预应力筋平均张拉力的计算L1L2L310%20%100%ΔL=L3+L2-2L1第三十五页，共52页。4）张拉顺序预应力筋的张拉顺序图(a)屋架下弦杆；(b)吊车梁预应力筋张拉顺序的重要原则：对称张拉。——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。先批张拉预应力筋的预应力损失：——多根预应力筋采用分批张拉时，由于后批预应力筋张拉所产生的混凝土弹性压缩对先批张拉的预应力筋造成预应力损失，所以先批张拉的预应力筋张拉力应加上该弹性压缩损失值或将弹性压缩损失平均值统一增加到每根（束）预应力筋的张拉力内。第三十六页，共52页。5）张拉方法张拉方法一端张拉两端张拉两端同步张拉一端先张拉，然后另一端补足孔道摩擦损失（）和孔道摩擦损失斜率（m）——预应力筋张拉时，由于孔道摩擦引起的预应力损失。该损失沿构件长度方向逐步增大。式中：——从张拉端至计算截面的孔道长度(m)；k——每m孔道局部偏差对摩擦影响系数；μ——预应力筋与孔道壁的摩擦系数；θ——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角(rad)。第三十七页，共52页。锚固损失（）及其影响长度（）——预应力筋锚固时，由于锚具内缩引起的预应力损失。该损失受孔道反摩擦的影响在张拉端最大，逐步减至零。张拉端预应力筋的内缩量限值表(mm)锚具类别内缩量限值支承式锚具（镦头锚具等）螺帽缝隙1每块后加垫板的缝隙1锥锚式锚具5夹片式锚具有顶压5无顶压6～8对单一曲率的预应力筋：式中：α——张拉端锚固时预应力筋的内缩值，mm；ES——预应力钢材弹性模量，N/mm2。第三十八页，共52页。6)孔道灌浆与端头封裹后张法孔道灌浆的作用：保护预应力筋，防止锈蚀；使预应力筋与构件混凝土有效地粘结，以控制裂缝的开展并减轻梁端锚具的负载。注：在高应力状态下预应力筋容易生锈，预应力筋张拉后孔道应尽快灌浆。灌浆孔和泌水孔第三十九页，共52页。孔道灌浆主要作用保护预应力筋，防止其锈蚀，并使预应力筋与结构混凝土形成整体。材料灌浆用的水泥浆应有足够强度和粘结力，且具有较好的流动性、较小的干缩和泌水性；水泥浆及砂浆强度，均不应小于20MPa；水泥浆的水灰比宜在0.4左右，搅拌后三小时泌水率宜控制在2%左右，最大不得超过3%；当需要增加孔道灌浆密实性时，水泥浆中可掺入外加剂。灌浆施工要领灌浆前混凝土孔道应用压力水冲刷，确保孔道混凝土湿润和洁净；水泥浆倒入灰浆泵时，必须过筛；灌浆缓慢均匀地进行，不得中断，并排气通顺。在灌满孔道并封闭排气孔后，宜再继续加至0.5～0.6MPa，并稳压一定时间，再封闭灌浆孔；灌浆顺序应先下后上，以避免上层孔道灌浆而把下层孔道堵塞。曲线孔道灌浆，宜由低点压入水泥浆，至最高点排气孔中排出空气及溢出浓浆为止。第四十页，共52页。1）灌浆材料——水泥浆应具有较大的流动性、较小的干缩性与泌水性，其强度不应小于30MPa。2）灌浆施工灌浆前孔道应洁净，抽孔成形的孔道孔壁应湿润。灌浆用的水泥浆要过筛，宜采用机械制浆，在灌浆过程中应不断搅拌，以免沉淀析水。灌浆设备采用灰浆泵。灌浆工作应连续进行，并应排气通顺。在灌满孔道并封闭排气孔后，宜再继续加压至0.5～0.6MPa，稍后再封闭灌浆孔。在曲线孔道的上曲部位应设置泌水管。3）端头封裹预应力筋锚固后外露长度应≥30mm，多余部分宜用砂轮锯切割。锚具应采用封头混凝土保护。封头混凝土的尺寸应大于预埋钢板尺寸，厚度≥100mm，且端部保护层厚度不宜小于20～50mm（凸出式）。封头处原有混凝土应凿毛，以增加粘结性。封头内应配有钢筋网片，细石混凝土强度为C30～C40。第四十一页，共52页。起源：无粘结预应力起源于50年代的美国，70年代末我国开始研究，80年代初成功地应用于实际工程中。无粘结预应力施工方法是后张法预应力混凝土的发展。应用范围：在双向连续平板和密肋板中应用无粘结预应力钢筋束比较经济合理，在多跨连续梁、大荷载的多层工业厂房楼盖体系、大跨度梁类结构中很有发展前途。第三节无粘结预应力施工第四十二页，共52页。无粘结预应力混凝土——指配有无粘结预应力筋靠锚具传力的一种预应力混凝土。施工过程——先将无粘结预应力筋按设计要求铺设完毕，待混凝土浇筑并达到强度后进行张拉锚固。优点——无需留孔和灌浆，施工简便，但对锚具要求高。一、无粘结预应力筋制作无粘结预应力筋——指施加预应力后沿全长与周围混凝土不粘结的预应力筋。构成预应力钢材——φs12和φs15钢绞线涂料层——防腐润滑油脂外包层——高密度聚乙烯护套无粘结预应力筋图1一钢绞线或钢丝束；2一油脂；3一塑料护套第四十三页，共52页。涂料层——长期保护预应力筋不受腐蚀，减少张拉时的摩阻力，应符合下列要求：①在－20～+70℃温度范围内不流淌、不开裂、不变脆，并有一定韧性；②使用期内化学稳定性高；③对周围材料无侵蚀作用；④不透水、不吸湿；防腐性能好；⑤润滑性能好，摩擦阻力小。根据上述要求，目前一般选用1号或2号建筑油脂作为无粘结预应力筋的表面涂料。外包层——外包层的包裹物必须具有一定的抗拉强度、防渗漏性能，同时还需符合：①在使用温度范围内(－20～+70℃)低温不脆化，高温化学性能稳定；②具有足够的韧性、抗磨性；对周围材料无侵蚀作用；③保证预应力束在运输、储存、铺设和浇筑混凝土过程中不发生不可修复的破坏。一般常用的包裹物有塑料布、塑料薄膜或牛皮纸，其中塑料布或塑料薄膜防水性能、抗拉强度和延伸率较好。此外，还可选用聚氯乙烯、高压聚乙烯、低压聚乙烯和聚丙烯等挤压成型作为预应力束的涂层包裹层。第四十四页，共52页。二、无粘结预应力筋铺设铺设时曲线坐标宜采用钢筋托架或支撑钢筋控制，其间距为l～2m并用铁丝与无粘结筋扎牢。固定端采用内埋式时，可选用挤压锚具、镦头锚板等。挤压锚具应与承压钢板贴紧，钢丝镦头必须与锚板贴紧。张拉端可采用凸出式与凹入式做法。端头预埋钢板应垂直于预应力筋，螺旋筋应紧靠预埋钢板。凹口可采用塑料穴模或泡沫块木块做成。无粘结预应力筋内埋式固定端构造(a)挤压锚具2一螺旋筋；4一钢绞线；5一预埋钢板；6一挤压锚具夹片锚具系统张拉端构造(a)夹片锚具凸出混凝土表面(b)夹片锚具凹入混凝土表面第四十五页，共52页。无粘结预应力筋在平板结构中一般为双向配置，因此其铺设顺序很重要。一般是根据双向钢丝束交点的标高差，绘制钢丝束的铺设顺序图，底层钢丝束先行铺设，然后依次铺设上层钢丝束，这样可以避免钢丝束之间的相互穿插。用短钢筋或混凝土垫块等架起来控制标高，再用铁丝将无粘结预应力筋与非预应力筋绑扎牢固，防止钢丝束在浇筑混凝土施工过程中位移。若有曲线形状，则用钢筋制成的“马凳”来架设。一般施工顺序是依次放置间距不大于2m的钢筋马凳，然后按顺序铺设钢丝束，钢丝束就位后，调整曲率及其水平位置，经检查无误后，用铁丝将无粘结预应力筋与非预应力筋绑扎牢固。第四十六页，共52页。三、无粘结预应力筋张拉宜采取单根张拉。张拉设备宜选用前置内卡式千斤顶；锚固体系选用单孔夹片锚具，其静载锚固性能应满足要求。无粘结预应力筋由于摩阻损失小，用于楼面结构时曲率也小，因此不论直线或曲线形状在长度不大于25m时都可采取一端张拉。当筋长超过50m时，宜采取分段张拉与锚固。无粘结预应力筋的张拉力、张拉顺序与张拉伸长值校核与一般预应力筋张拉相同。张拉顺序：应根据其铺设顺序，先铺设的先张拉，后铺设的后张拉。由于无粘结预应力筋一般为曲线配筋，故应采用两端同时张拉。无粘结预应力筋一般长度大，有时又呈曲线形布置，如何减少其摩阻损失值是一个重要的问题。影响摩阻损失值的主要因素是润滑介质、包裹物和预应力筋截面形式。摩阻损失值，可用 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测力计或传感器等测力装置进行测定。施工时，为降低摩阻损失值，宜采用多次重复张拉工艺。第四十七页，共52页。四、锚固区防腐蚀措施锚固区必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入，锈蚀预应力筋。锚具表面经上述处理后，再用微胀混凝土或低收缩水泥砂浆密封。也可用外包钢筋混凝土圈梁封闭。对不能使用混凝土或砂浆包裹层的部位，应对无粘结预应力筋的锚具全部涂以与无粘结预应力筋涂料层相同的防腐油脂，并用具有防腐和防火性能的保护层将锚具封闭。1）张拉端处理采用镦头锚具，锚头部位的外径比较大，因此，预应力筋两端应在构件上预留有一定长度的孔道（塑料套筒），其直径略大于锚具的外径。预应力筋张拉锚固以后，其端部便留下孔道，并且该部分没有涂层，应加以处理保护预应力筋。第一种方法是在孔道中注入油脂并加以封闭。第四十八页，共52页。第二种方法是在两端留设的孔道内注入环氧树脂水泥砂浆，其抗压强度不低于35MPa，灌浆时同时将锚头封闭，防止钢筋锈蚀，也起一定的锚固作用。预留孔道中注入油脂或环氧树脂水泥砂浆后，用C30级的细石混凝土封闭锚头部位。采用夹片式锚具时，张拉端头构造简单，不需处理。只是在锚具及承压板表面涂防水涂料，再用后浇的钢筋砼圈梁封闭。2）固定端处理固定端设置在构件内。无粘结钢丝束采用扩大的墩头锚板，并用螺旋筋加强；无粘结钢绞线，锚固端采用压花成型。第四十九页，共52页。1、后张法有粘结预应力筋预留孔道的规格、数量位置和形状除应符合设计要求外，尚应符合下列规定：①预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；②孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线；③成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆；④灌浆孔的间距：对预埋金属螺旋管；不宜大于30m；对抽芯成形孔道不宜大于12m；⑤在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水孔；⑥灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通；五、施工注意事项第五十页，共52页。当锚具下的锚垫板要求采用喇叭管时，宜选用钢制或铸铁的产品，锚垫板下应设置足够的螺旋钢筋或网状分布钢筋。锚垫板与预应力筋(或孔道)在锚固区及其附近应相互垂直。锚垫板上宜设灌浆孔，此孔还可用于排气或安设水泥浆泌水补偿器。选用锚具时，应根据张拉设备的要求，使现场有足够的操作空间。2、无粘结预应力筋的铺设除应符合第4条的规定外，尚应符合下列要求：①无粘结预应力筋的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形；②端部的预埋锚垫板应垂直于预应力筋；③内埋式固定端垫板不应重叠，锚具与垫板应贴紧：④无粘结预应力筋成束布置时应能保证混凝土密实并能裹住预应力筋；第五十一页，共52页。六、常见质量问题一、钢丝镦头强度不足1．现象用于制作镦头的Φ5碳素钢丝强度低于钢丝标准抗压强度的98％。2．原因分析(1)钢丝下料的断口不平整，致使镦粗时头部歪斜。(2)钢丝镦粗时压力过大。(3)锚环硬度低，致使镦头受力不均匀，产生偏心受拉二、锚杯断裂1．现象在张拉钢丝后，锚杯退刀槽处突然断裂。2．原因分析(1)锚杯在热处理后硬度过高，材质较脆。(2)退刀槽处切削过深，易产生应力集中和淬火裂纹。(3)垫板不平整，锚杯处于偏心受拉状态。第五十二页，共52页。