预应力混凝土对混凝土材料和钢筋材料的要求

周立友

(宝泰隆新材料股份有限公司，黑龙江 七台河 154600)

预应力混凝土对混凝土材料和钢筋材料的要求

周立友

(宝泰隆新材料股份有限公司，黑龙江 七台河 154600)

预应力混凝土具有改善使用性能、提高构件的受剪承载力、改善构件卸载后的弹性恢复能力、提高耐疲劳强度、可充分利用高强度钢材调整结构内力等作用。本文主要研究了预应力混凝土对混凝土材料的要求(骨料、水泥和其他胶凝材料、水、外加剂、灌浆材料)，对钢筋的要求主要有预应力钢筋和非预应力筋材料的要求。

预应力；混凝土；钢筋材料；混凝土材料

预加应力是指在某种材料中造成一种应力状态或应变状态，使它能更好地完成预定的功能。最常用的方法是由预加应力在混凝土中造成压应力，以部分抵消或全部抵消结构使用过程中本会出现的拉应力。

预加应力(预压)的方法通常是张拉位于结构内的预应力筋，然后将其锚定。预应力筋(力筋)的材料目前普遍采用高强度钢，但力筋不一定要位于混凝土之内，它们可以位于混凝土截面之处(如：在斜拉桥中)，也可位于梯形箱梁的箱形空室之内。预加应力并不形成固定不变的应力状态及变形，应力和应变都是随时间变化的。混凝土、钢材二者在持续应力作用下，都要出现塑性变形，温度升高，塑性变形将增大；温度降低，则塑性变形减小。

1 对混凝土材料的要求

预应力混凝土结构要求采用中、高强度等级的混凝土，根据《混凝土结构设计规范》，预应力混凝土结构所用的混凝土，其强度等级不宜低于C40且不应低于C30。

预应力混凝土强度等级的选择与结构构件的跨度、使用条件、施工方法及钢材种类等因素有关。通常，应尽量选用高强度等级的混凝土，因为高强混凝土的弹性模量高，在同样应力的情况下，所产生的弹性变形和徐变变形小，高强混凝土的收缩值也较小。因此，高强混凝土不仅强度高，与钢筋的黏结力强，而且预应力损失也小。为了获得性能良好的预应力混凝土材料，对其组成材料有相应的要求，具体如下。

1.1 骨料

为了配制出高强混凝土，有效地利用预加应力，粗骨料的最大粒径不宜超过20 mm。粗骨料中不可含有过量的泥和泥粉，因为泥粉会使混凝土产生较大的徐变和收缩等体积的变化，增加预应力损失。预应力混凝土中，碎石和卵石均可使用。水灰比较低时，采用卵石可使混凝土具有良好的和易性，混凝土易浇筑密实。对于高强度混凝土，则宜采用粒形与级配较好的碎石作骨料。用于预应力混凝土的骨料必须进行碱活性检验，以防碱—骨料反应引起膨胀开裂。用于有硫酸盐侵蚀环境中的预应力混凝土的骨料，在硫酸盐环境中必须保持稳定而不膨胀。

1.2 水泥和其他胶凝材料

预应力混凝土通常选用早期强度高、收缩小的水泥，普遍采用的是普通硅酸盐水泥。低热水泥是大体积混凝土工程所用的水泥，其水化进展缓慢，强度增长慢，不宜用于预应力混凝土工程中。火山灰质材料(天然火山灰、粉煤灰、矿渣微粉、硅灰)能与游离的石灰类材料(氢氧化钙、石膏)起化学作用。因此，可在实验基础上，采用上述火山灰材料取代一定比例的水泥。

1.3 水

拌和用水中所含的氯离子、硫酸盐等有害杂质不能超标，并且对强度和凝结时间不能产生显著危害。夏季浇筑混凝土时，水可用碎冰的形式加入。这样可降低新拌混凝土的温度，降低水化过程中出现的最高温度并减小温度变形量。在天气酷热时，采用注入液态氮的方法可进一步降低拌和物的温度。天气寒冷时，可将拌和用水预热，使混凝土拌和物的温度高于冰的熔点，但加入拌和物的水温不应高于80℃(水泥为42.5级以下)或60℃(水泥为42.5、42. 5R级以上)。

1.4 外加剂

近年来，高效减水剂(或称为超塑化剂)已成为配制高强混凝土不可缺少的组分之一。由于高效减水剂的应用，配制高强混凝土时可采用低水胶比，同时保证新拌混凝土良好的工作性，混凝土易于浇筑密实。为减少坍落度损失，通常采用缓凝型高效减水剂。为了尽早对混凝土施加预应力，缩短工期，则可采用早强型外加剂。在寒冷冬季施工时，通常要考虑使用早强外加剂。预应力混凝土中禁止使用含氯盐的外加剂，因为在氯离子作用下预应力筋表面的钝化膜遭到破坏，易引起预应力筋的锈蚀。当混凝土结构处于经常经受反复冻融的环境中时，必须采用引气剂，以提高混凝土的抗冻性。

1.5 灌浆材料

灌浆是后张预应力生产工艺中重要的环节之一。在后张预应力结构构件中，一般在钢筋张拉完毕之后，需向预留孔道内压注水泥浆或水泥砂浆。灌浆可起到以下作用：

A.将预应力筋封闭在碱性环境中，防止其锈蚀。

B.填充套管，以避免水进入。

C.在预应力筋和结构混凝土之间提供黏结力。

灌浆用水泥浆应符合下列规定：

A.采用普通灌浆工艺时，稠度宜控制在12 s～20 s，采用真空灌浆工艺时，稠度宜控制在18 s～25 s。

B.水灰比不大于0. 45。

C.3 h自由泌水率宜为0且不应大于1%，泌水应在24 h内全部被水泥浆吸收。

D.24 h自由膨胀率，采用普通灌浆工艺时不应大于6%，采用真空灌浆工艺时不应大于3 %。

E.水泥中氯离子含量不应超过水泥质量的0.06%。

F.28 d标准养护试件(边长70. 7 mm的立方体)抗压强度不应低于30 MPa。

2 对钢筋的要求

2.1 预应力钢筋

根据预应力混凝土自身的要求，预应力钢筋需满足下列要求：

A. 强度高。具有一定的延续性，与混凝土之间有较好的黏结力。

B. 防止锈蚀。锈蚀可能有损于预应力筋的延性，也会减少预应力筋的截面并因而降低预应力拉力值和极限拉力值，因而应采取合理措施保证预应力筋不被锈蚀。

2.2 非预应力筋

非预应力筋在预应力混凝土工程中很重要，其作用为抵抗次生的拉应力，以及围箍受高度预压的混凝土局部区域。非预应力筋还起到抵抗横向剪力及扭转剪力的作用，可以用作附加的主要受力筋，以增大构件的极限承载能力或者控制构件的性能。

在材料使用过程中，对钢筋的要求如下：

A. 安装、定位及绑扎规范。预应力混凝土构件中的非预应力筋通常由间距相同的许多小直径钢筋组成，又因所用混凝土拌和物需浇筑进去，有时还要进行强有力的振捣，小直径钢筋往往在上述过程中受磕碰而移位，这对混凝土最终性能将产生影响。

B. 非预应力受压粗钢筋端面须平整。非预应力粗钢筋不但可以用来传递拉力，还可以传递压力。大直径受压粗钢筋端部及其接头处如不平整，会出现承压破坏或冲剪破坏，因此须将钢筋端面铣平，以便于传力。

[1] 同济大学，西安建筑科技大学，东南大学，重庆大学，合编.房屋建筑学[M].北京:中国建筑工业出版社，2005.

[2] 杨金铎.房屋建筑构造[M].北京:中国建材工业出版社，2003.

[3] 冯美宇.房屋建筑学[M].武汉:武汉理工大学，2004.

[4] 王崇杰.房屋建筑学[M].北京:中国建筑工业出版社，1997.

Requirements of prestressed concrete for concrete and reinforced materials

ZHOU Li-you

(Baotailong New Materials Co., Ltd., Qitaihe 154600, China)

Prestressed concrete has effects of improving performance, improving shear capacity of components, improving elastic recovery ability after unloading, improving fatigue strength and can make full use of high strength steel to adjust the internal force of structure. This paper mainly studies the requirements of prestressed concrete for concrete materials (aggregate, cement and other cementitious materials, water, admixture, grouting material), and the requirements of steel bars are mainly prestressed steel and non-prestressed steel materials.

Prestress; Concrete; Reinforced material; Concrete material

2017-04-11

周立友(1980-)，男，助理工程师。

TU528

B

1674-8646(2017)12-0090-02