学习模块5：预应力混凝土

学习模块五：预应力混凝土建筑工程技术专业建筑工程技术专业某大厦框架剪力墙结构，檐高55米，总建筑面积约136600平方米，地上13层，地下3层，东西长约147米，南北长约79米。其中部分板及梁中布置后张无粘结预应力筋以解决结构的温度应力；部分梁中布置后张有粘结预应力筋以解决结构的抗裂、变形、承载力问题，有粘结梁主要有框架梁，悬挑梁。框架梁最大跨度16.8米，悬挑梁最大跨度6.2米。预应力筋均采用φs15.2（7φ5）高强低松弛预应力钢铰线，抗拉强度标准值fptk=1860Mpa；张拉控制应力为0.70fptk即σcon=1302Mpa。预应力锚具采用B&S(包含BUPC)体系，I类锚具，有粘结预应力筋张拉端采用Z15型群锚，固定端采用Zp15型挤压锚；无粘结预应力筋张拉端采用Z15-1型单孔锚具，固定端采用Zp15型挤压锚；混凝土强度等级为C40，强度达到设计要求强度后方可张拉。思考：（1）预应力混凝土有哪些施工工艺？（2）无粘结预应力混凝土适用于哪些结构？（3）预应力筋的张拉控制力如何确定？引例建筑工程技术专业建筑工程技术专业主要内容学习单元1：先张法施工学习单元2：后张法施工建筑工程技术专业建筑工程技术专业学习目标1.了解预应力混凝土的概念及工程应用中的优点;2.掌握先张法施工工艺、预应力筋的控制应力、张拉程序和放张顺序的确定及注意事项；3.掌握后张法施工工艺、孔道留设、预应力筋的张拉顺序及孔道灌浆等施工方法及注意事项。

能编制先张法施工方案，进行先张法施工，能编制后张法施工方案，进行后张法施工。建筑工程技术专业建筑工程技术专业学习重、难点学习重点：

1.预应力混凝土工程的先张法、后张法的施工工艺；2.机具设备和施工方法。学习难点

先张法与后张法预应力影响因素分析建筑工程技术专业建筑工程技术专业普通钢筋混凝土结构：抗拉强度低，使混凝土过早开裂预应力混凝土结构：借助于混凝土的拉压强度补偿其抗拉强度的不足以推迟受拉区混凝土的开裂思考：普通混凝土与预应力混凝土有何区别？建筑工程技术专业建筑工程技术专业学习单元1：先张法施工工作任务：编写先张法施工方案先张法施工——浇筑混凝土构件前先张拉预应力筋，将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上，然后进行非预应力筋的绑扎，支设模板，浇筑混凝土构件，待混凝土养护达到一定强度（一般不低于混凝土设计强度值的75%），保证预应力筋与混凝土有足够的粘结时，放松预应力筋，预应力筋弹性回缩，借助于混凝土与预应力筋的粘结，对混凝土施加预应力。建筑工程技术专业建筑工程技术专业一、先张法施工准备（一）预应力钢筋1、钢绞线2、高强钢丝3、热处理钢筋4、精轧螺纹钢筋5、冷拉钢筋工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业（一）预应力钢筋1、钢绞线——由6根碳素钢丝围绕一根中心钢丝在绞丝机上绞成螺旋状，再经低温回火制成工工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业2、高强钢丝外形分为光圆钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝三种。工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业3、热处理钢筋——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)无纵肋工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业4、精轧螺纹钢筋——用热轧方法在钢筋表面上轧出不带纵肋的螺纹外形。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两种精轧螺纹钢筋外形

工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业5、冷拉钢筋——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。工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业(二）机械设备选择1、台座2、夹具3、张拉机械工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业1、台座1）、要求：有足够的强度、刚度和稳定性；满足生产工艺的要求。2）、形式：

①墩式(传力墩、台面、横梁)

长度100—150m，适于中、小型构件。

墩式台座的几种形式。②槽式(传力柱、上下横梁、砖墙)

长45—76m，适于双向预应力构件,易于蒸汽养护。

工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业墩式台座的几种形式：槽式台座建筑工程技术专业建筑工程技术专业2、夹具——先张法构件施工时保持预应力筋拉力，并将其固定在张拉台座（或设备）上的临时性锚固装置。（1）钢丝夹具按其工作用途不同分为锚固夹具和张拉夹具。锚固夹具：将预应力钢筋锚固在台座或钢模上张拉夹具：张拉时夹持预应力筋（2）钢筋夹具圆套筒三片式夹具，如图所示。两片式销片夹具工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业（a）圆锥齿板式（b）圆锥槽式（c）锲形钢丝的锚固夹具1─套筒；2─齿板；3─钢丝；4─锥塞；5─锚板；6─锲块工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业

（a）钳式（b）偏心式（c）楔形钢丝的张拉夹具1─钢丝；2─钳齿；3─拉钩；4─偏心齿条；5─拉环；6─锚板；7─楔块工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业3、张拉设备1.电动张拉电动螺杆张拉机（图1)电动卷扬机(图2）2.液压张拉液压千斤顶（图3）高压油泵图1图2图3工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业二、先张法施工的工艺流程先张法生产示意图1─台座；2─横梁；3─台面；4─预应力筋；5─夹具；6─混凝土构件工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业二、先张法施工的工艺流程1.预应力铺设2.预应力筋的张拉3.混凝土的浇注与养护4.预应力筋放张工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业1.预应力筋下料、预应力筋铺设

预应力筋下料预应力铺设

预应力筋固定端锚具挤压工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业

超张拉制度0

105%concon一次张拉制度0103%con

持荷2分钟2.预应力筋的张拉工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业1、混凝土一次浇完，混凝土≮C30。2、防止较大徐变和收缩：选收缩变形小的水泥，水灰比≯0.5，级配良好，振捣密实(特别是端部)。

·混凝土收缩：由于水泥浆在硬化过程中脱水密结和毛细孔压缩的结果

·混凝土徐变：指混凝土在荷载长期作用下产生的塑性变形3、采用机械振捣密实时，要避免碰撞钢丝。混凝土未达到一定强度前，不允许碰撞或踩踏钢丝。4、减少应力损失：非钢模台座生产，采取二次升温养护，(开始温差≯20℃，达10MPa后按正常速度升温)。3.混凝土的浇注与养护工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业1）.放张的要求混凝土达到设计规定且≮75%强度值后。2).放张的方法钢丝——可用砂轮锯或切断机切断粗钢筋——对热处理钢筋及冷拉IV级钢筋，不得用电弧切割，宜用砂轮锯或切断机切断当放张多根预应力筋时，多根钢丝或钢筋的同时放松，可用油压千斤顶、砂箱、楔块等同时放张。4.预应力筋放张工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业3).放张的顺序

(1)预应力筋放张时，应缓慢放松锚固装置，使各根预应力筋缓慢放松。

(2)预应力筋放张顺序应符合设计要求，当设计未规定时，可按下列要求进行：

承受轴心预应力构件的所有预应力筋应同时放张；承受偏心预压力构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋。

长线台座生产的钢弦构件，剪断钢丝宜从台座中部开始；叠层生产的预应力构件，宜按自上而下的顺序进行放松；板类构件放松时，从两边逐渐对称向中心进行。工作任务：编写先张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业学习单元2：后张法施工工作任务：编写后张法施工方案后张法施工——先浇筑水泥混凝土，待达到设计强度的75%以上后再张拉预应力钢材以形成预应力混凝土构件的施工方法

建筑工程技术专业建筑工程技术专业工作任务：编写后张法施工方案一、施工准备工作（一）预应力钢筋（同先张法）（二）机械设备选择1、锚具2、张拉机械3、预应力制作建筑工程技术专业建筑工程技术专业1、锚具

1）单根粗钢筋锚具一般张拉端均采用螺丝端杆锚具；而固定端除了采用螺丝端杆锚具外，还可采用帮条锚具或镦头锚具。

螺丝端杆锚具1－螺母；2－垫板；3－螺丝端杆；4－对焊接头；5－预应力筋建筑工程技术专业建筑工程技术专业螺丝端杆锚具适用于锚固直径不大于36mm的热处理钢筋。螺丝端杆可用同类热处理钢筋制作，螺母用3号钢制作。帮条锚具——由一块方板和三根帮条组成，一般用在单根粗钢筋作预应力筋的固定端。帮条锚具1－帮条；2－衬板；3－预应力筋

1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业

2）预应力钢筋束锚具JM型锚具JM型锚具1─锚环；2─夹片；3─钢筋束或钢绞线；4─圆钳环；5─方锚环1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业XM型锚具适用于锚固钢绞线束、钢丝束。具有通用性强、性能可靠、施工方便、便于高空作业的特点。锚环夹片1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业3）预应力钢丝束锚具锥形螺杆锚具钢丝束墩头锚具钢制锥形锚具锥形螺杆锚具1─套筒；2─锥形螺杆；3─垫板；4─螺母；5─钢丝束

1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业钢丝束墩头锚具

钢丝束镦头锚具张拉时，张拉螺丝杆一端与锚环内丝扣连接，另一端与千斤顶的拉头连接。张拉到控制应力时，锚环被拉出，则拧紧锚环外丝扣上的螺母加以锚固。1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业钢质锥型锚具1─锚环；2─锚塞钢质锥型锚具

由锚环和锚塞组成。钢丝分布在锚环锥孔内侧，由锚塞塞紧锚固。锚塞上刻有细齿槽，夹紧钢丝防止滑移。锚环内孔的锥度应与锚塞的锥度一致。1、锚具建筑工程技术专业建筑工程技术专业2、张拉机械拉杆式千斤顶（YL型）：主要用于张拉带有螺丝端杆锚具的粗钢筋、锥形螺杆锚具的钢丝束及墩头锚具的钢丝束，如图所示。穿心式千斤顶（YC型）锥锚式双作用千斤顶（YZ型）建筑工程技术专业建筑工程技术专业建筑工程技术专业建筑工程技术专业建筑工程技术专业建筑工程技术专业建筑工程技术专业建筑工程技术专业3、预应力筋制作单根预应力筋：基本程序有：配料、对焊、冷拉等。钢筋束及钢绞线束：基本程序有：开盘冷拉、下料及编束等。钢丝束：基本程序有：调直、下料、编束及安装锚具等。建筑工程技术专业建筑工程技术专业安装底模安装钢筋骨架、支模埋管制孔浇筑混凝土抽管养护、拆模清理孔道穿预应力筋张拉预应力筋孔道灌浆制混凝土试块起吊运输压混凝土试块制作水泥浆试块压水泥浆试块锚具制作灌浆机具准备张拉机具准备预应力筋制作工作任务：编写后张法施工方案二、有连接后张法施工要点建筑工程技术专业建筑工程技术专业1.孔道留设留设方法：钢管抽心法、胶管抽心法、预埋管法。留设形式：直线、曲线、折线钢管抽心法胶管抽心法二、有连接后张法施工要点工作任务：编写后张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业2、预应力筋的张拉张拉要求：用后张法张拉预应力筋时，混凝土强度应符合设计要求，设计无规定时，不应低于设计强度等级的75％。张拉程序：0105%concon

0103%con张拉顺序：可分批、分阶段、对称地张拉，以免构件承受过大的偏心压力。

持荷2分钟工作任务：编写后张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业3、孔道灌浆目的：防止钢筋锈蚀，增加结构的整体耐久性，提高结构的抗裂性和承载力。要求：水泥浆标号水灰比灌浆前先清洗润湿孔道，先下后上进行当灰浆强度达到15N/mm2时，方能移动构件，灰浆强度达到100%设计强度时，才允许吊装。工作任务：编写后张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业梁、板模板支设非预应力筋下钢筋铺设、绑扎无粘结预应力筋铺设端部节点安装非预应力筋上钢筋铺设、绑扎无粘结预应力筋起拱、绑扎、隐检验收混凝土浇筑、养护无粘结预应力筋张拉端部处理施工准备非预应力筋制作预应力筋制作非预应力筋制作制作试块压试块无粘结预应力施工工艺流程图三、无连接后张法施工流程工作任务：编写后张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业1、无粘结预应力筋制作(a)无粘结预应力筋(b)截面示意无粘结预应力筋1一聚乙烯塑料套管；2一油脂；3一钢绞线或钢丝束三、无连接后张法施工要点工作任务：编写后张法施工方案建筑工程技术专业建筑工程技术专业2、无粘结预应力筋