建筑工程中后张有黏结预应力混凝土梁施工技术

2011-01-23刘林军

合肥工业大学学报（自然科学版） 2011年5期

刘林军

(安徽审计职业学院审计系,安徽合肥 230601)

0 引言

现代建筑中,为了满足建筑功能的需要,往往需要大跨度、大空间,普通混凝土梁无法满足大跨度带来的抗裂、抗弯要求。预应力混凝土充分利用高强度钢筋及高强度混凝土,通过预先对受拉区的混凝土施加压力的方法,来提高构件的抗裂性能和刚度。后张有黏结预应力混凝土主要指先在构件中留置孔道后进行混凝土浇注,在混凝土强度满足要求时把预应力筋穿于孔道中,且将构件自身当成台座,在预应力筋张拉过程中对混凝土施加压力,然后结合锚具实现预压应力的传递。近几年,后张有黏结预应力混凝土技术广泛应用于工业与民用建筑,并取得了良好的经济效果[1-9]。本文结合实际工程案例,对建筑工程中后张有黏结预应力混凝土梁施工技术进行探讨。

1 工程概况

某工程,其二层、屋面层局部大跨度梁使用了黏结预应力混凝土梁结构,预应力梁总数10榀,其中二层有7榀预应力梁,屋面层有3榀预应力梁。预应力梁的跨度最大在22 m,梁的最大截面达600 mm×1 400 mm。该工程的预应力钢筋均选择了Ⅱ级松弛 Φj15.24钢绞线,预应力钢绞线抗拉强度标准值为 fptk=1 860 MPa,张拉控制应力σcon=1 302 MPa,单根预应力钢筋张拉控制应力Ncon=182.3 kN,锚具均选择了Ⅰ类锚具,张拉端选择夹片锚具,固定端选择挤压锚具,预应力梁混凝土强度等级都达C45。

2 后张有黏结预应力梁的施工工艺

2.1 工艺流程

先完成梁模板的安装,但对预应力梁边侧模的安装需要相对延迟,这是为了给穿预应力筋的布置保留空间,扎常规钢筋及穿预应力筋;安装张拉端锚垫板和间接钢筋,对梁边模板密封处理。对于黏结预应力砼施工的处理,则主要是将其融合在常规钢筋砼施工工序里,详细施工操作流程如图1所示。

图1 后张有黏结预应力施工流程图

2.2 预应力材料与施工设备

(1)在预应力钢绞线材料的选择上,通常选择的是高强低松弛有黏结钢绞线 Φs15.24,其抗拉强度的标准大小为 fptk=1 860 N/mm2。钢绞线在运送到施工场地时必须要经过厂家的质量检测,且具备合格证。在施工现场使用前,还需要进行一次质量检查,可采取钢绞线见证取样的检查,保证材料各方面的质量指标达到工程施工的要求后才能投入使用。

(2)预应力锚具选择Ⅰ类锚具,锚具效率系数ηA在0.95以上(含 0.95),试件破断时的总应变εμ在2%以上(含0.2%),产品质量、性能检查必须与施工要求相符合。

(3)有黏结选择群锚,主要组成包括了群锚锚具、喇叭管、Φ 12螺旋筋等,如图2所示。

(4)通常预应力波纹管的各个孔道中都设置了6钢绞线,选择的内径大小为 Φ 65 mm,接头管内径大小 Φ 70 mm,这类尺寸的产品经过国家质量检测部门验收合格,可放心使用。

(5)选择高压油泵ZB4/500型作为预应力筋张拉设备,千斤顶为YCW250型,在切割处理预应力筋时选择砂轮机,灌浆设备为BW-120型灌浆泵。

图2 张拉端示意图

2.3 有黏结预应力筋的铺放方法

2.3.1 有黏结预应力筋铺放的前期准备

(1)合理选择端模预应力梁张拉端的模板,通常施工中选择的是木模,遇到特殊的施工工艺时可根据具体情况采取其它形式的模板。参照工程的具体要求和设计标准,对于合端模前在预应力筋穿出部位需采取打孔处理,保持孔径和波纹管的直径大小吻合。

(2)在设计架立筋时需要按照施工图纸的要求进行,对预应力筋曲线的矢高正确规划,定位架立筋选择 Φ 10钢筋,并将其焊在梁箍筋上,其间距大小为1 000 mm,具体高度大小的确定则根据波纹管中心线距梁底的高度减去波纹管的半径加以确定,宽度则用梁宽减去30 mm,波纹管需固定设置于架立筋上。

(3)对于部分连接接头的尺寸也要严格控制,波纹管的连接接头与密封处理连接接头的管径要略大于波纹管管道直径,通常需大一号尺寸,接头管长在20 cm以上,两端需要完全拧入接头内,且使用胶带对接口进行密封处理。

2.3.2 有黏结预应力筋铺放措施

当结束了梁钢筋龙骨绑扎操作后,需要对预应力筋进行铺放,在铺放时需要选择正确的方法。

(1)于梁端部结合具体的设计标准,对预应力体系的选择进行科学的判断,且结合图纸标注做好预埋施工,保证预埋位置准确有效。

(2)绑扎架力筋,具体的位置、高度设计需要根据图纸情况而定,先把波纹管安装到位后,再参照设计图纸的标准机箱铺放,尤其是波纹管、喇叭管的位置必须标准。

(3)把预应力筋穿入波纹管中,且合理调整波纹管的位置。

(4)对各个连接部位进行密封处理,主要是针对喇叭管与波纹管处、灌浆孔端头等位置。

2.4 预应力筋张拉

2.4.1 预应力筋张拉的施工工艺

(1)砼强度满足设计方案强度的80%之后,则可以采取预应力筋的张拉操作。而张拉过程中对于强度的把握,则需要与施工现场的混凝土试压情况相符合,以便后面的混凝土养护。禁止在梁中预应力筋张拉之前把预应力梁的底模拆去,可把梁侧模及板底模拆除。

(2)参照施工图纸以及操作技术的具体标准,张拉控制应力σcon=0.75fptk。如1×7-15.20-1860型号的钢绞线,控制应力为1 396 N/mm2,单根控制张拉力为199.69 kN,超张拉为3%。

(3)预应力筋在张拉过程中要按照一定的顺序进行,结合施工周期检测情况与施工操作经验,对预应力梁选择两端张拉,张拉程序为:

2.4.2 预应力筋张拉过程注意方面

(1)张拉预应力筋时选择双控方式,重点对张拉力进行控制,把伸长值当成校核。

(2)张拉过程中对张拉结果及时观察,保证理论伸长值与实测值的误差在-6%～+6%。

(3)长梁两端需同时增加预应力,在张拉到103%σcon时,持续施压1 min再进行锚固。

(4)预应力梁选择一次到位张拉法,预应力筋两端在张拉过程中禁止站人以保证施工安全。

2.5 孔道灌浆

(1)预应力梁张拉结束后需稍停,在应力均匀传递之后才能孔道灌浆。

(2)波纹管内的灌浆药持续进行,禁止停顿,一次灌满。

(3)孔道灌浆结合42.5普通硅酸盐水泥,对材料检查合格后才能投入使用,而水泥浆的水灰比控制在 0.40～0.45,水泥浆中融合水泥量0.25%的木质素磺酸钙,灌浆使用的水需干净清洁,水泥浆强度在30 N/mm2以上。

(4)于梁端的灌浆口实施灌浆,用灌浆机一次性把水泥浆压入孔道,在另一端排气孔流出浓水泥浆之后做好排气孔的密封处理,再持续加压以密封灌浆口。

2.6 施工过程中注意的几个方面

(1)保持梁各个截面的群束中心与施工图纸上的预应力筋坐标相统一,这就需要在梁底位置把波纹管位置往下偏移1 cm左右,在反弯点将上部的波纹管位置往上偏移1 cm。

(2)要使张拉操作有效展开,预应力筋在接近边模板处应具备300 mm以上的水平段,且进行正确的绑扎固定。

(3)考虑到避免预应力束内各根钢绞线的长度问题而引起张拉后应力大小不一,在张拉前需对钢绞线进行预张拉,以确保束内各钢绞线长度处于相同水平。

(4)若张拉的钢绞线过长,千斤顶的张拉活塞行程达不到要求,则要采取分级张拉处理。

(5)在装置锚具前,需要把孔道口剩余的波纹管除掉,将预埋垫板上的灰浆清理干净。在塞放夹片过程中保证夹片间隙大小一致,避免出现脱落。

(6)张拉时还要防止预应力钢丝的滑丝、断丝、断裂,在张拉结束后需稍停顿,当预应力均匀后才能实施孔道灌浆、切割钢绞线及封锚。

3 质量控制措施

3.1 原材料质量控制

预应力筋是预应力分项工程中最重要的原材料之一,预应力筋进场时,要求厂家提供产品合格证,还应提供反映预应力筋主要性能的出厂检验报告,两者也可合并提供,但主要项目、内容应基本齐全。材料进场后应根据进场的批次和产品的抽样检验方案确定检验批,进行外观检查并抽样进行复验,确认合格后方能使用。

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规定[10]。进场后应抽样进行外观检查,并进行组装件试验,确认合格后方能使用。

3.2 张拉设备标定

张拉设备应配套标定并配套使用,张拉设备的标定期限不应超过半年。在使用过程中,当出现反常时或在千斤顶检修后,应重新标定。

3.3 预应力曲线放线

预应力筋(波纹管)在梁中按设计要求的线布置,曲线形状由反弯点、最低点、最高点等几个特征点控制,通常在梁非预应力钢筋(箍筋)上画出预应力筋详细的放线图,每间隔1.0～1.5 m设1个控制点。放线应由专人放线,并及时进行复核检查。

3.4 固定架的焊接

预应力筋在各控制点处由固定架支承,普通钢筋绑扎成型后,以波纹管管底标高,按设计要求的预应力曲线矢高在控制点处箍筋上划线,将支架焊接在梁箍筋上,间距1 000 mm。为防止在浇筑混凝土时变位,固定架必须有足够的支承力,直径不小于10 mm,为保证固定架位置的准确,宜由焊工及放线人员一起进行焊接固定架。

3.5 波纹管安设

普通钢筋绑扎成型及固定支架焊好后,就可进行铺管,铺管时先将固定端锚垫板安装就位,从张拉端处逐步套入波纹管。

波纹管的连接采用同一形式大一号的管,长400 mm,每边旋入150 mm,对接后用胶带密封。波纹管与固定端钢绞线连接用棉丝封堵,再用胶带密封。整段波纹管在梁内应顺直,不得有明显弯折,水平允许偏差10 mm。

3.6 预应力筋穿束

梁普通钢筋绑扎完毕并焊接完固定架后,先铺放波纹管,然后将预应力筋穿入管内,全部铺完后将波纹管绑扎在固定架上。预应力筋穿束采用人工单根穿束。穿束端采用胶布或其它软布包缠好,以减少穿束过程预应力筋对波纹管造成破损现象的发生,预应力筋穿束过程中及完毕后,应对波纹管破损情况进行检查,如有破损应立即用防水胶带包缠。

3.7 混凝土浇筑

在混凝土浇筑过程中,应特别注意振动棒不要直接接触波纹管。张拉端及梁柱节点等重点部位宜采用小直径振动棒振捣密实,以免出现蜂窝,造成张拉时发生事故。混凝土浇筑时要注意预留同条件养护混凝土试件,以便张拉时以其强度检测值作为预应力筋后张拉的依据。在浇完混凝土后要及时清理干净锚垫板的面上的混凝土,以确保锚具能顺利地安装。

3.8 预应力孔道灌浆

预应力筋张拉后,应在24 h内灌浆,如情况特殊不能及时灌浆时,应采取保护措施保证锚固装置及钢绞线不被锈蚀,以防滑丝。孔道灌浆的质量在有黏结预应力施工中是非常关键的工序,压浆前对压浆机进行认真检查、标定,用压浆机向管道内注压清水,充分冲洗,润湿管道,至全部管道冲洗完后,方开始压浆。预应力孔道灌浆时,利用灰浆泵将水泥浆灌到预应力孔道中去。采用525硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥配制纯水泥浆,水灰比控制在0.40～0.45,加少量的减水剂(5%左右)。每一道孔道灌浆一次性完成,中途不能停顿,在灌浆过程中喷嘴不能离开关键孔以免空气进入形成气泡。待排气孔流出浓浆并稳压后撤除压力,并及时封闭排气孔、关键孔。