缓粘结预应力的应用工程技术研究0246.docx

缓粘结预应力的应用工程技术研究0246.docx

《缓粘结预应力的应用工程技术研究0246.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《缓粘结预应力的应用工程技术研究0246.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

缓粘结预应力的应用工程技术研究0246

缓粘结预应力的应用

缓粘结预应力筋具有可靠性、耐久性好和施工方便等优点，近几年通过国内科研和生产、设计等单位的努力已经有一些成功应用的实践。

至今，缓粘结预应力技术已经成功用于公共建筑。

一、缓粘结预应力工程概况

鄂尔多斯机场改扩建工程新航站楼工程，位于鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇境内，已建航站楼的东北侧。

新航站楼整体的造型为一只展翅的雄鹰。

建筑中心位置，为直径108m的大型穹顶。

两翼翼展为490m。

建筑总面积为119149m2,建筑总高度31.13m，空侧部分最高为23.9m，最低为16.8m；路侧部分最高为31.13m，最低为16.8m；穹顶部分檐口高度为18.5m。

本工程主体结构混凝土梁和路侧大平台混凝土梁板采用缓粘结预应力技术。

对于混凝土梁，缓粘结预应力技术主要降低梁截面尺寸、减小构件的裂缝和挠度；对于混凝土板，缓粘结预应力技术主要控制超长结构的温度应力。

预应力主梁截面大部分超过1m，主要跨度为15m，最大跨度约18m；次梁为井字梁结构体系，预应力次梁截面尺寸400mmx800mm左右。

部分柱为钢骨柱，主梁内预应力筋一部分从钢骨洞口中穿过，其余部分从梁柱节点加腋区绕过。

本工程为框架结构，由于框架梁和次梁跨度较大，为控制框架梁挠度与裂缝，减小梁截面，框梁采用缓粘结预应力技术，梁内预应力筋为三段抛物线布置。

预应力筋均采用带刻痕的缓粘结筋，钢绞线采用Fs15.2高强1860级国家标准低松弛预应力钢绞线，其标准强度fptk=1860N/mm2，预应力筋张拉控制应力scon=1395N/mm2。

预应力张拉端采用单孔夹片式锚具，固定端采用挤压式锚具。

二、缓粘结预应力筋结构的特点

由缓粘结预应力筋结构示意图（图1）可知，其结构与无粘结筋很接近。

缓粘结筋的作用机理是在预应力筋与护套之间，填充一种环氧类缓凝材料，这种材料在正常温度下，在一定时间内是几乎无凝结的。

这样使其在工程现场进行安装、张拉时可完全采用无粘结筋预应力技术、设备和工序。

施工完成后经过预定时间，缓凝材料开始逐渐硬化，并达到相当的粘结和抗压强度，对预应力筋产生握裹、保护作用，使得预应力筋和混凝土构件粘结为一体，具备较好的自锚能力，从而后期又具备了有粘结筋的使用效果。

缓粘结预应力筋是一种新的预应力筋粘结形式，缓粘结预应力筋技术是一种在预应力筋的张拉前具有无粘结筋的特点，而后期又具有有粘结筋使用效果的预应力工艺，综合了无粘结筋施工简便与有粘结筋安全可靠的两方面各自的优点。

它既具有无粘结筋的施工迅速、布索灵活、使用方便、无需孔道的设置和压浆过程繁杂工艺的优点，又具有有粘结筋在后期使用上的特点和耐久性高、抗腐蚀能力强等优点。

图1缓粘结预应力筋结构示意图

（一）缓粘结预应力深化设计：

1、设计原则

根据使用环境类别同时考虑经济性，预应力梁按三级抗裂控制，允许出现裂缝但构件按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响计算时的最大裂缝宽度不应超过0.2mm。

2、后浇带搭接

根据以往工程经验，预应力筋在后浇带处搭接方式往往为后浇带两侧的预应力筋在后浇带内张拉，同时在后浇带跨附加与两侧数量相同的预应力筋，具体见图2。

但这种方式容易造成在后浇带跨的梁支座处折算配筋率及受压区高度超过《混凝土结构设计规范》GB50010-2002的要求。

图2

根据混凝土结构及能满足张拉工艺及受力要求的缓粘结预应力筋长度采用图3的搭接方式，这样在后浇带跨的梁支座处折算配筋率及受压区满足要求。

图3

3、穿钢骨柱加掖

为保证多方位梁内缓粘结预应力筋能顺利通过钢骨柱，对钢骨柱腹板开孔，同时对梁柱节点区加掖。

见图4

图4

（二）缓粘结预应力梁技术特点：

缓粘结预应力是继有粘结预应力、无粘结预应力后的第三代预应力技术，它摒弃了有粘结预应力施工复杂、孔道灌浆质量难以保证、张拉端做法困难的缺点，以及无粘结预应力在抗震及主要承受动荷载的结构体系中的不足，经过材料、结构、机械等多种专业的科学工作者研发数年推出的最新的预应力技术。

它的特点主要是施工简便、与混凝土粘结锚固性能良好、质量容易保证，从而可以替代有粘结及无粘结预应力产品。

该工程预应力施工特点为：

1．预应力筋穿束工艺，直接影响着预应力梁的施工质量及施工进度；

2．预应力张拉端和锚固端的精确安装，锚下受压区构造配筋，决定着预应力梁的施工质量；

3．预应力张拉是实现预应力作用，缓粘结预应力的张拉工艺与有粘结及无粘结预应力张拉工艺有所不同，如不加以区分，张拉施工将很难达到设计要求；

4．预应力梁施工时合理安排预应力部分和非预应力部分、设备管线及强弱电线管的交叉工序。

二、主要施工方法

（一）预应力筋加工、运输、储存

1．预应力钢绞线运至专业生产车间经过涂塑、注缓粘结剂、外皮压痕等工艺加工成为缓粘结预应力筋，然后缓粘结预应力筋按照施工图纸规定在现场进行下料。

按施工图上结构尺寸和数量，考虑预应力筋的曲线长度、张拉设备及不同形式的组装要求，每根预应力筋的每个张拉端预留足够的张拉长度及曲线增加长度进行下料。

预应力筋下料应用砂轮切割机切割，严禁使用电焊和气焊。

对一端锚固、一端张拉的预应力筋要逐根进行组装，然后将各种类型的预应力筋按照图纸的不同规格进行编号堆放。

下料时对缓粘结预应力筋轻微破损处应用聚乙烯胶带修补，若破损严重或是缓凝涂料溢出现象比较严重，应报废该段缓粘结预应力筋。

挤压锚挤压完成后，缓粘结筋包皮离挤压锚套管根部应小于5～10mm，同时用聚乙烯胶带封裹。

为防止缓粘结剂的外流，将破损处及预应力筋端部用专用胶带缠牢。

2．缓粘结预应力筋宜成盘运输，在运输、装卸时，吊索应外包橡胶、尼龙带等柔性材料并轻装轻卸。

3．预应力筋运到施工现场后，应按不同规格分类成捆，成盘，挂牌，整齐堆放在干燥平整的地方。

露天堆放时，需覆盖雨布，下面应加设垫木，防止锚具和钢丝锈蚀。

严禁碰撞踩压堆放成品，避免损坏塑料套管及锚具。

锚夹具及配件应在室内存放，严防锈蚀。

（二）施工工艺流程

（三）预应力筋铺放

1．预应力筋的铺放

a.铺放前的准备工作

①预应力筋生产、下料及锚固端挤压锚的组装在加工厂内进行。

②支梁底模，铺设非预应力筋：

先将非预应力筋骨架铺设好,为节省模板用量，梁模板及支撑采用快拆体系。

③准备端模：

根据本工程的实际情况和设计要求，在合模前要在端模上根据预应力筋设计位置打孔。

所以要事先准备好端模，其尺寸要准确。

④准备架立筋：

应根据设计图纸以1.0m左右的间隔，设置架立筋，架立筋宜采用直径为12mm的螺纹钢筋。

b.穿预应力筋

①穿设缓粘结预应力筋前先在箍筋上焊接定位筋，定位筋的位置由预应力筋的矢高与预应力筋集团束的半径来决定，即：

定位筋最终顶面高度为预应力筋矢高减去预应力筋集团束的半径。

②当预应力筋配置较多不能一次穿筋时，可采用分束多次穿入的方法。

穿预应力筋由锚固端向张拉端穿，避免扭曲。

预应力筋附近不得使用电气焊，以避免造成预应力筋的强度降低。

③对穿过钢骨柱的预应力进行暂时保护，以防缓粘结预应力筋外包PE受损坏而缓凝剂外流。

c.节点安装

①要求预应力筋伸出承压板长度（预留张拉长度）应满足张拉要求。

②缓粘结筋段部应用胶带密封牢固，避免缓粘结剂泄露。

③预应力筋必须与承压板外表面垂直，其在承压板后应有不小于30cm的直线段。

④每个锚固端和张拉端承压板后装上一个螺旋筋,要求螺旋筋要紧贴承压板。

（四）预应力筋张拉

1．预应力筋张拉前标定张拉机具

缓粘结预应力张拉机具采用预应力单孔张拉千斤顶和配套油泵；根据设计和预应力工艺要求的实际张拉力对泵顶进行定期标定（每6个月一次）。

实际使用时，由此标定证书上的标定值计算出控制张拉力值相对应的油压表读值作为张拉人员操作的依据。

2．控制应力和实际张拉力

根据设计要求的预应力筋张拉控制应力取值（控制应力σcon=1395Mpa），实际张拉力根据实际状况进行3%的超张拉，则每束钢绞线的实际张拉力P为201.0kN。

3．待混凝土达到设计要求的强度后方可进行预应力筋张拉，具体张拉时间按土建施工进度要求进行。

张拉时应有张拉部位混凝土的同条件养护试块试压强度报告单。

4.缓粘结预应力筋张拉前，割掉外露表皮。

除皮过早，缓凝涂料容易流出；过晚则缓凝涂料逐渐固化，不易除掉。

除皮时，同时清理掉钢铰线表面的缓凝涂料，防止张拉时由于钢铰线表面杂物进入，而降低工具锚的锚固性能。

张拉时间必须在缓凝涂料未固化前。

最佳张拉时间在整个固化龄期固化龄期的1/3～1/2之间（现可1/4～1/2之间），该期间摩阻最为稳定，且数值较小。

若张拉时间较为靠后，有条件时可在正式张拉前几天进行预拉，单端抽动钢绞线至另一段发生移动20mm以上为止。

目的是减少正式张拉时的摩阻，有利于预应力的建立。

5．张拉伸长值的计算：

曲线预应力筋的理论张拉伸长值△LT按下公式计算：

式中：

Fj——预应力筋的张拉力；

Ap——预应力筋的截面面积；

Ep——预应力筋的弹性模量；

LT——从张拉端至固定端的孔道长度（m）；

k——每米孔道局部偏差摩擦影响系数；

u——预应力筋与孔道壁之间的摩擦系数；

θ——从张拉端至固定端曲线孔道部分切线的总夹角（rad）

理论伸长值计算时,预应力筋的摩擦系数取值如下表：

预应力筋种类

k

u

缓粘结φ15.2钢绞线

0.0015

0.25

6．张拉完毕，经验收合格后，方可拆除梁下受力支撑。

7．单端筋，一端张拉。

双端筋，先张拉一端，再补拉另一端。

每束预应力筋张拉完后，应立即测量校对伸长值。

如发现异常，应暂停张拉，待查明原因，并采取措施后，再继续张拉。

8．缓粘结预应力筋张拉工艺流程：

a.量测预应力筋初始长度L1

b.安装锚具

c.装千斤顶

d.张拉至应力1.03σcon，持荷（随时补压）约3~4分钟

e.锁定锚具

f.量测预应力筋最终长度L2

g.计算张拉伸长值：

ΔL＝最终长度L2－初始长度L1。

9．张拉端封锚端构造

张拉锚固端采用无穴模后浇砼包封的构造型式，缓粘结预应力筋端头及锚具涂防腐油脂用塑料长封套密封，砼结合面凿毛，并配拉结钢筋，用后浇细石微膨胀混凝土对缓粘结预应力筋端头及锚具进行保护（图5）。

预应力筋张拉锚固端平面图

预应力筋张拉锚固端剖面图

10．操作要点：

①安装锚具，尽量使锚具紧贴锚垫板表面，再将夹片装上；

②穿筋：

将预应力筋从千斤顶的前端穿入，直至千斤顶的顶压器顶住锚具为止，③调整千斤顶位置，使千斤顶轴心与喇叭口或承压板表面垂直，且顶压器与锚具表面尽量充分接触；

④安装工具锚时，应使工具锚与千斤顶后部贴紧，并锁紧夹片；

⑤张拉时，要控制给油速度，给油时间不应低于0.5min；

由于缓粘结剂具有触变性，为减少张拉时摩擦阻力，可以采用一次张拉到位持荷3~4分钟，也可以考虑采用多次张拉的施工方法以减小预应力孔道对钢绞线产生的阻力,具体方法为：

先不装锚具的夹片，用千斤顶张拉-卸载反复2~3次，使缓粘结剂逐步达到一定程度的液化，然后装上夹片。

张拉到位。

11．质量控制方法和要求：

a.张拉时，用按时标定过的设备，通过控制其油压表上的读数控制实际张拉力，用实际伸长值与理论计算伸长值相比较进行校核。

（即张拉质量采用应力应变双控方法）。

b.认真检查张拉端清理情况，不能夹带杂物张拉。

c.锚具要检验合格，使用前逐个进行检查。

d.张拉严格按照操作规程进行，控制给油速度。

e.千斤顶安装位置应与预应力筋在同一轴线上。

f.张拉中钢丝发生断裂，应报告工程师，由工程师视具体情况决定处理。

g.实测伸长值与计算伸长值相差超过+6％或-6%时，应停止张拉，报告工程师进行分析，然后才能继续张拉。

（五）张拉后预应力筋张拉端处理

预应力筋张拉完毕验收合格后，用机械方法，将外露预应力筋切断，且保留在锚具外侧的外露预应力筋长度不应小于3cm，将张拉端及其周围清理干净，最后绑扎网片，并将其与结构钢筋焊接，用细石混凝土尽快进行封锚。

详见附图。

三、预应力施工验收和技术资料

（一）预应力专项工程施工及质量检查验收依据

（1）《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002）

（2）《预应力筋用锚具、夹具和连接器》（GB/T14370-2000）

（3）其他有关国家及行业标准。

四、附图

附图一穴模张拉端节点构造图

附图二梁侧张拉端节点构造图

附图三出梁或板面张拉节点构造图

附图四张拉端的封堵

五、总结

缓粘结预应力筋技术是一种在预应力筋的张拉及施工过程中具备无粘结筋的特点，而施工完成后又具备有粘结预应力筋使用效果的预应力技术，其综合了无粘结筋施工快速简便与有粘结筋安全可靠的两方面的优点。

比较适合诸公共建筑等预应力度较高且安全可靠性要求较高的工程。

目前缓粘结预应力技术的应用尚处于起步阶段，其许多特性还在摸索之中。

有些问题比如温度对缓凝材料的影响，缓凝材料的凝结时间与速度的控制，缓粘结筋的摩擦系数与时间的关系，外包皮压波工艺等等方面，有待于进一步完善。