工民建施工中预应力混凝土技术的应用方式漫谈

文坚

摘要：在经济飞速发展的大环境下，建筑市场也在经济的带动下进入一个飞速发展的阶段，无论是城市还是农村都有大量的建筑被兴建起来。随着现在的工业与民用建筑不断往多高层的方向发展，普通混凝土的抗裂性已不能满足现今建筑发展的需要。而预应力混凝土的出现恰好弥补了这一缺陷，预应力混凝土技术具有的多重优势使它深受工业、民用建筑甚至交通运输业的采纳。在工民建施工中它能有效地采用高强钢材，提高构件的抗裂度和刚度，还具有增加构件的耐久性，节约材料，减少自重等优点。本文通过对工民建施工中相关的施工内容和特点进行全方位的分析，归纳整合后进一步阐述预应力混凝土技术在工民建施工过程中的应用。

关键词：工民建；预应力混凝土；原理；施工

预应力混凝土能够充分发挥高强度钢材在工民建工中的作用，即在外荷载作用于构件之前，利用钢筋张拉后的弹性回缩，对于构件受拉区的混凝土预先施加压力，产生预应压力，使混凝土结构在作用之下充分发挥钢筋抗拉强度高会被混凝土抗压能力强的特点，可以提高构件的承载能力。这种制造出来的构件被称为预应力混凝土构件，相比之下，预应力混凝土构件比普通混凝土构件，更能提高构件的抗裂度和刚度，同时也能增加构件的耐久性，节约材料，减少自重等优点。但是预应力混凝土构件的制造工艺比较复杂，需要学会并且能够熟练使用预应力混凝土技术。

一、预应力混凝土的特点

预应力混凝土构件比起普通混凝土构件的抗裂性和刚度更好，更能承担现在工业和民用建筑的需求，经过调查和研究预应力混凝土构件的具体参数，总结之后得出了预应力混凝土构件的主要特点：预应力混凝土的构件截面小、自重轻、质量好、材料省（大致可节约钢材的40～50%，混凝土的20～40%），其中跨度较大的结构更能获得经济效益，而且还能在一定程度上扩大预制装配化的程度。但是预应力混凝土构件的制造工艺比较复杂，对机械设备和员工操作技术水平要求比较高。

建筑业中一般要求混凝土的强度等级最少需求是C30。现今在我国一些重要的预应力混凝土结构中，已经开始采用了C50～C60高强度的混凝土，我国已经出现了C80强度的混凝土，并且还在不断的研究和发展中。在国外已经出现了抗压强度高达200Mpa的混凝土。

二、预应力混凝土技术的应用方法

（一）先张法

1.先张法的概念

在浇注混凝土之前，先张拉预应力钢筋，并将预应力筋临时固定在台座或钢模上，等混凝土达到一定强度之后，等到混凝土与预应力筋具有一定的粘合力时，放松预应力筋，让混凝土在预应力筋的反弹作用下，使构件受拉区的混凝土承受预应压力。在生产中小型预应力混凝土构件时更适合用先张法。先张法的原理是预应力通过预应的钢筋与混凝土之间的这种粘黏力传递到混凝土上。

2.先张法的机械设备

先张法对专业设备的要求很高：第一，台座是先张法施工张拉和临时固定预应力筋的支撑结构，它需要承受预应力筋全部的张拉力，因此对台座的要求比较高，必须要具有足够的强度、刚度和稳定性。台座根据构造形式可分为镦式和槽式，镦式台座一般用于张拉吨位比较小的构件，而槽式台座一般用于张拉吨位较大的构件，如起重机梁、屋架、薄腹梁等。第二，先张法的施工设备必不可少的是夹具，夹具主要作用是在先张法施工时起一个临时固定预应力筋的作用。看上去虽然不是很重要，可是却是必不可少的，对夹具的要求必需要工作可靠、构造简单、装卸方便。按其用途分类可分为锚固夹具和张拉夹具。锚固夹具主要有锥形夹具、镦头夹具和元套筒三片式夹具等三种，张拉夹具主要有，月牙夹具、偏心式夹具和锲形夹具等。第三，就是先张力施工中的张拉设备。张拉设备除了要求工作可靠，还要控制力精准，在工作时能够以稳定的速率加大压力。常用的张拉设备有液压千斤顶、卷扬机、电动螺杆张拉机等。

3.先张法的施工工序和技巧

先张法预应力混凝土施工步骤为预应力筋的铺设、预应力筋的张拉、混凝土的浇筑与养护、预应力筋的放张等。预应力混凝土失踪中最关键的是预应力筋的张拉，在张拉的过程中要严格控制张拉应力、张拉程序、计算张拉力和进行预应力值的校核，先张法预应力筋的张拉可以分为单根张拉和多跟成组张拉。单根张拉所用设备构造简单，易于保证应力均匀，生产效率低，锚固困难；而成组张拉的效率比单根张拉要高，但是它的设备构造复杂，需要用较大的张拉力。因此，在施工中要根据实际情况选取适宜的张拉方法，一般预制厂选用成组张拉，施工现场选用单根张拉。

（二）后张法

1.后张法的概念

后张法显然与先张法刚好相反，后张法强调的是对施工建筑先浇筑混凝土，然后再张拉预应力筋的方法。后张法的概念为，先制作留有孔道的混凝土的构件，等到混凝土达到了设计规定的强度之后，将预应力筋穿过孔道，并借助锚具把预应力筋锚固在构件的端部，然后用张拉机具张拉钢筋至设计规定应力值，最后再给孔道灌浆。后张法的原理是张拉力由锚具传给混凝土构件，并使之产生预应力。

2.后张法的特点

后张法和先张法相比，在预应力施工中不需要台座等设备，施工的灵活性比较大，广泛用于施工现场中生产大型预应力混凝土构件和就地浇筑预应力混凝土结构。通过后张法，我们在施工的过程中能够避免大型的构件出现的很多麻烦，并且通过它能作为预制构件的方式可以预制小型模块，再拼接为整体。后张法同样有其独特的特点，它可以再建筑的构件上张拉预应力的力筋，导致在张拉的过程中构件会受到预应力压力，混凝土的弹性在此压力下会收缩，这种弹性的收缩不会直接影响建筑的有效预应力值的建立。但是后张法的工序比先张法要多很多，而且锚具是作为一个传递张拉力的的工具要永远留在固件上，导致对钢材的消耗量比较大。

3.后张法的施工工艺

后张法预应力施工的要点是在后张法施工钢管预埋之前要把钢管先除锈、刷油，保证平直、光滑，预埋位置要正确。每根长度要小于15m，以便于旋转、抽管（要掌握恰当的抽管时间）：一般在初凝后终凝前，手指按压混凝土不粘浆又无明显印痕时，则可抽管。

后张法预应力施工可分为有粘结预应力施工和无粘结预应力施工。有粘结预应力施工的具体操作要先浇混凝土，待混凝土达到设计强度的75%以上时，再拉钢筋（钢筋束），主要的张拉工序为：埋管制孔→浇混凝土→抽管→养护穿筋张拉→锚固→灌浆（防止钢筋生锈）。有粘结预应力施工的传力途径是依靠锚具阻止钢筋在弹性作用下的回弹来使截面混凝土获得预应压力，这种做法使钢筋与混凝土结为整体，称之为有粘结预应力混凝土。而无粘结预应力混凝土主要的張拉工序为预应力沿全长外表涂刷沥青等润滑防腐材料→包上塑料纸或套管（预应力钢筋与混凝土不建立粘结力）→浇混凝土养护→张拉钢筋→锚固。凡是张拉之后允许预应力筋与其周围的混凝土产生相对滑动的预应力筋，都称为无粘结预应力筋。无粘结预应力筋具有不需要留设孔道、穿筋、灌浆，施工也比较简单，摩擦力小，预应力筋易弯成多跨曲线形状等优点。但是预应力筋在建筑中不能充分发挥其强度（一般要降低10～20%），而且对锚具的要求也比较高。因此，无粘结预应力筋一般应用于双向连续平板和密肋板中，在大跨度的连续梁中发展也不错。

三、结论

由上文所述，预应力混凝土现在已经基本取代了普通混凝土在工民建工中的地位，大大提高了建筑的抗裂性和刚度。工民建施工中预应力混凝土技术的应用，使当今建筑业施工工作更加现代化、科学化。在面对不同的建筑构造和设计时，能够根据需要选择不同的混凝土以及技术方法，从而达到最佳的效果，这不仅保证了现今工民建施工中施工建筑的质量，同时还更加快捷，减少了资源的浪费。可看出预应力混凝土技术的发展必将成为我国建筑业未来发展的方向。