后张法无粘结预应力混凝土结构施工技术研究与质量控制要点-

浅论后张法无粘结预应力混凝土结构的施工技术研究与质量控制要点

摘要：随着我国建筑业的蓬勃发展，无粘结预应力混凝土技术的不断提高，后张法预应力钢筋混凝土结构在工业与民用及公共建筑中在大跨度、高空间框架结构中得到了较为广泛的应用。笔者对某超高层广场工程后张法预应力钢筋混凝土结构施工技术的研究并进行质量目标控制。从总承包方的角度提出对后张法无粘结预应力混凝土结构施工技术与质量控制的要点。关键词：后张法；无粘结预应力；施工技术；质量控制；Onthepost-tensionedprestressedconcretestructureconstructiontechnologyandqualitycontrolpointsAbstract：WiththerapiddevelopmentofChina'sconstructionindustry,prestressedconcretetechnologycontinuestoimprove,post-tensionedreinforcedconcretestructureintheindustrialandcivilandpublicbuildingsinlarge-span,highspaceframestructurehasbeenmorewidelyused.Theauthorworksinasuperhigh-risePlaza,post-tensionedreinforcedconcretestructureconstructiontechnologyandthequalityofobjectivecontrol.Fromthestandpointofgeneralcontractoronthepost-tensionedunbondedprestressedconcretestructureconstructiontechnologyandqualitycontrolpoints.Keywords：post-tensioned;unbondedprestressing;constructiontechnology;qualitycontrol;无粘结预应力钢筋混凝土的优缺点1．预应力筋张拉力的传力途径不同。传统的“有粘结工艺”预应力筋张拉后需灌浆，其预应力筋的张拉力由锚夹具及灌浆体共同传递给砼构件。而新的“无粘结工艺”在预应力筋与砼构件之间无任何介质粘结，全靠锚夹具承受并传递预应力，故绞线及锚夹具必须终身不锈，对其材质要求特别高。2．施工程序。传统工艺先在砼构件浇捣时预留孔，然后，铺穿预应力筋进行张拉，最后灌浆填孔。而新工艺可在钢筋绑扎时同步按设计要求布置呈抛物线状的无粘结筋，张拉后无需灌浆，简化了工序，由于能曲线布置，能使预应力筋按设计要求在构件受力部位发挥最大效能，故适用于多跨及大跨梁板中运用。在预应力混凝土技术愈来愈广泛应用的今天，不仅在大跨度建筑结构上，而且在高层建筑结构上也经常采用预应力混凝土技术，特别是后张无粘结预应力混凝土平板结构，由于具有工序少、施工速度快且建筑布置灵活、可减少楼层高度的优点，深受房地产开发商和购房人士的钟爱。3、抗裂性好、结构刚度大、挠度小、耐久性好、疲劳性能好、结构自重轻和抗剪能力强。预应力构件的抗剪承载力比钢筋混凝土构件高，主要反映在预应力纵向钢筋对混凝土的锚栓和约束作用，阻碍构件中斜裂缝的出现与开展。4、具有良好的经济性。对适合采用预应力技术的混凝土结构来说，预应力混凝土结构比普通钢筋混凝土结构节省20%～40%的混凝土和30%～50%的钢材，减轻结构自重20%一30%，与钢结构相比，则可以节省一半以上的造价。特别在大跨度承重结构中其经济效益更为显著。5、对施工机械设备要求高，施工工序多，设计计算复杂等缺点。

二、无粘结预应力钢筋混凝土施工前的质量控制1、专业施工队伍的选择后张法无粘结预应力施工是一项专业性强、技术含量高、操作要求严的作业，施工单位必须获得有关部门批准的预应力专项施工资质，非一般施工单位所能承担，在招标时，应把曾承建过类似工程的施工企业优先考虑在邀请之列。2、审核施工方案施工方案是指导整个工程项目实施的纲领性文件，对保证工程质量应有可靠的组织措施和技术措施。施工方案具有可行性、正确性，才能科学地指导施工。(1)审查组织措施就要审查其质量保证体系，看其是否建立和健全了质量管理结构，坚持质量三检制，并针对不同情况进行岗前培训等。(2)技术措施要求详细具体。要有为保证工程质量而制定的预控措施，工艺流程图详细可行，预应力筋下料长度、伸长值、控制应力等计算正确，预应力筋编束图、张拉顺序可行，并有出现异常情况的处理措施，原材料、半成品进场检验，存放符合标准规定，采用设备适当。（3）预应力混凝土结构施工前，专业施工单位应对设计图纸进行深化、细化、完善。施工工艺是否切实可行，操作规程、质量标准是否符合规范要求。施工方案还须经设计单位审核后方可实施。三、无粘结预应力钢筋进场材料和施工设备的质量控制1、钢绞线预应力筋一般采用高强度低松弛钢绞线，其质量应符合国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224-2003要求，常用的钢绞线为1860级。1.1钢绞线包塑：无粘结钢绞线外表必须采用专用防腐油脂涂料层和塑料包裹层并经专业单位包塑注油而成，其质量要求应符合《钢绞线、钢丝束无粘接预应力筋》（JG3006—93）《无粘接预应力筋专用防腐润滑脂》（JG3007—93）标准的规定。无粘结钢绞线外包层材料，采用聚乙烯或聚丙烯，严禁使用聚氯乙烯，要在-20～+70℃1.2钢绞线涂层防腐油脂：无粘结钢绞线涂料层的防腐油脂要求在-20～+70℃1.3在材料进场后总包与监理工程师首先要查产品出厂合格证、质量说明书，对钢绞线的外包层材料的观感质量进行检查，钢绞线护套应光滑无裂缝，在运输过程中未受到破坏；包塑材料厚度均匀、无破损和老化，注油涂层均匀，不流淌。在进行外观检查后还要取样送检测单位进行拉力试验、弯曲试验、弹性模量、摩擦试验等性能检验。根据规范要求检验一般包括以下几个方面：1.3.1钢绞线无粘结预应力筋应按批验收，每批由同一钢号，同一规格，同一制度生产的钢绞线预应力筋组成每次订货为一个检验批，且每批重量不大于30吨。1.3.2检验项目外观检查，全数检查。无粘结钢绞线包塑质量标准材料名称检测项目单位标准值美国（PTI）标准北（BUPC）标准防腐油脂单位涂层重量g/m50>48.6>40.0外包塑料厚度mm0.8-1.20.635-1.0161±0.10力学性能试验，钢绞线的力学性能要求按GB/T5224-2003中相应规定进行检验，检验项目及取样数量应符合下表的规定：序号检验项目取样数量取样部位检验方法1表面逐盘卷目视2外形尺寸逐盘卷在每（任）盘卷中任意一段截取用分度值为0.2mm的量具测量钢绞线的直径3钢绞线伸直性三根/每批用分度为1mm的量具测量4整根钢绞线最大力三根/每批按GB/T5224-2003中8.4.1的规定执行5规定非比例延伸力三根/每批按GB/T5224-2003中8.4.2的规定执行6最大总伸长率三根/每批在每（任）盘卷中任意一段截取按GB/T5224-2003中8.4.3的规定执行7应力松弛性能不小于1根/每批按GB/T5224-2003中8.5的规定执行以常用的1860级钢绞线为例其外表及力学性能见下表：标准直径㎜标准面积㎜2抗拉强度MPa最小拉断力kn伸长1%最小载荷kn最小伸长率%1000小时最大松弛损失70%F80%F15.241401860260.7234.63.52.54.52、预应力筋锚固体系预应力锚固体系由锚环、夹片、承压板、螺旋筋等组成，质量应符合《预应力筋用锚具，夹具和连接器》（GB/T14370-2000）中对锚具的质量要求。产品进场时必须具备生产厂家的产品出厂证明及质量保证书，且必须进行进场验收。检验分为出厂检验和型式检验，检验项目应见下表：出厂检验项目型式检验项目锚具及永久留在混凝土结构或构件中的连接器外观硬度静载试验外观硬度静载试验疲劳试验周期荷载试验辅助性试验夹具及张拉后将放张和拆卸的连接器外观硬度静载试验外观硬度静载试验3、张拉机械张拉机具包括前卡式千斤顶、油压表、电动高压油泵。施工前首先检查设备的检测报告。且应将千斤顶与油压表到有资质的实验检测机构，在万能机上按主动状态（即和张拉状态一致）方式进行配套标定。四、无粘结预应力钢筋混凝土结构施工工艺与施工技术支板底模一绑扎板底非预应力筋一铺放板预应力筋一安装锚垫板、螺旋筋一预应力筋绑扎、固定一预应力筋矢高、数量检查一铺放板顶非预应力筋一预应力筋张拉端模板封模一隐蔽工程检查验收一浇筑混凝土一预应力筋张拉一切断多余预应力筋一张拉端封锚1、制备无粘结预应力筋计算出无粘结预应力筋的各种长度，到厂家定尺加工，按长度、序号在端部贴上标签，接施工部位和进度成捆包装，直接运到施工现场对应使用，也可现场下料，用无齿锯成束切割，严禁无粘结筋导电。在加工和运输过程中，要保护无粘结筋外皮，避免破皮漏油，凡有破损处，用水密性塑料胶带进行修补，胶带搭压长度不小于带宽的1／2，缠绕数不少于4层。2、安放梁端锚垫板(承压板)锚垫板根据梁的截面尺寸、梁柱的钢筋排布等具体情况精心设计。根据实际情况调节锚垫板处的柱主筋间距、梁的锚筋位置，以不碰撞预应力筋和锚垫板为宜。柱钢筋绑扎完毕，初步安放锚垫板并固定，要求位置准确。浇完柱混凝土后，再校核锚垫板位置，进行微调，正式固定，或先校核锚垫板位置，正式固定后再浇筑混凝土。3、预应力筋铺设梁底模铺设时，梁起拱应小于非预应力梁的起拱高度，一般为o05％L。梁的非预应力筋和箍筋绑扎完毕，按照梁的无粘结筋“矢高控制图”安放矢高控制架。支架所用钢筋，必须用无齿锯定长切割，严格控制尺寸。也可直接把矢高控制架焊在梁箍筋上。支架固定完毕，检查验收，控制水平方向偏差+30mm，矢高+5mm，重点控制反弯点处。每7根无粘结预应力筋为1束，必须按承压板上的编号顺序从一端向另一端传递铺设，并要穿过螺旋筋。在承压板内侧300mm范围内的无粘结筋应为平直段。每穿过1根粘结预应力筋，按其组束位置l临时固定在支架上，待穿完1束后，再正式组束。每1．5m绑l道。组束时，拆除矢高控制架上的临时绑线，组束后，用18号铅丝将预应力束绑扎固定在支架的u型卡处。预应力筋铺设完毕要对无粘结筋、失高控制点、承压板、固定端锚具进行一次检查验收。(1)先绑扎完楼板的下部普通钢筋后，再逐根布无粘结预应力筋。(2)预应力筋铺放前，普通钢筋定位应确保准确，以保证预应力筋顺利穿过。(3)铺束时预应力筋应保持平行走向准确，不相互扭绞在一起，预应力筋不得在楼板上拖行，以防止将预应力筋外包塑料皮拖破裂和磨损，如果预应力筋和普通钢筋发生冲突时应优先保证预应力筋的铺放。(4)张拉端设置时应保证预应力筋与垫板垂直，螺旋钢筋按设计位置配置并与普通钢筋绑扎牢靠。(5)预应力筋根据控制点位置用马凳钢筋定位。(6)板内预应力筋布置为圆弧时最高点应在梁面筋下通过。(7)预应力筋铺放完毕之后，应逐根检查曲线、矢高、反弯点位置及高度，检查支垫高度和支垫点是否绑牢，对破损处应用塑料水密性胶带缠绕修补。(8)无粘结预应力筋曲线段的起始点至张拉锚固点有不小于300mm的直线段。(9)布筋时与电器专业密切配合，避免铺设管线影响预应力筋。混凝土浇筑：应保证不扰动承压板和预应力筋，严禁触碰预应力筋的塑料外皮。不漏振，必须确保承压处混凝土密实．除按规定作标养混凝土试块外，还应增加几组同条件混凝土试块，用来确定混凝土张拉前的强度。张拉：当混凝土强度不低于75％设计强度时，进行预应力张拉；填写张拉记录。高层施工夏季可以利用爬架底部的工作面“一层一拉”，冬季强度增长较慢，可单独搭设脚手架工作平台，数层“顺向张拉”。4、切断多余预应力筋切割后预应力筋外露长度不少于30mm，切割采用手持角磨机或液压切割设备(不得采用电弧切割)。5、张拉端封锚预应力筋切割完毕后，应套上内涂附腐油脂的塑料封端罩以保护张拉端锚具，并用同标号细石混凝土或微膨胀砂浆封堵，以符合工艺要求。6、张拉安全措施(1)张拉人员进工地必须带安全帽和安全带，在脚手架上张拉施工时安全带应拴牢在脚手架上。(2)千斤顶和油泵必须有安全措施，宜用绳索吊在脚手架上，以免失手掉落下楼，造成设备损坏和安全事故。(3)张拉人员必须站在千斤顶两侧位置操作，不得在千斤顶正面操作。(4)锚固端或张拉端不得站有人。(5)张拉位置下面不应有人通行，以免锚具、工具等掉落，造成人员伤害。五、无粘结预应力钢筋混凝土结构施工过程中的质量控制1、材料的存放、下料及施工。预应力筋的存放、下料，挤压锚、承压板、承压簧等加工要符合施工方案、标准要求。2、预应力筋铺放。应力筋经下料组装后按设计顺序进行铺设，其质量控制要点是：检查其规格、尺寸和数量是否符合设计要求，端部配件位置是否准确无误。无粘结预应力筋铺设位置、固定方法要符合设计和规范要求，即垂直偏差在板内±5MM，梁内±10MM，水平方向偏差±30MM。在板内遇洞口应从两侧绕开铺放，距洞口距离不小于150mm，曲线配置无粘结预应力筋时，在曲线段的起点至锚固点处应有一段直线，一般不小于3、浇筑混凝土。无粘结预应力混凝土强度等级通常不低于C30。在施工时要加强质量检查，确保混凝土施工时严格按操作规程和施工规范执行。在混凝土的施工中不得采用含有氯离子的外加剂，施工操作人员不得踏压碰撞无粘结预应力筋、支撑架及端部预埋部件，防止移位，在振捣混凝土时要小心谨慎，不得使振动棒碰撞无粘结预应力筋，以免损伤外包层。在混凝土的浇筑过程中应加强张拉端、固定端周围混凝土的振捣。承压板后面的混凝土必须浇注密实，严防发生裂缝或空鼓缺陷，因混凝土浇注质量直接关系到无粘结预应力混凝土筋的张拉效果。混凝土最小保护厚度应满足设计要求和相应的耐火等级，对锚固区的最小保护层厚度应比锚固区再外加7MM4、预应力筋的张拉。①混凝土立方体强度符合设计要求，设计无要求的情况下，在不低于混凝土设计强度等级的75％时方可张拉。②张拉时检查压力表数值是否达到标定要求值。③按设计或施工方案顺序进行，避免对结构产生不利影响，并逐根填写张拉记录表，出现异常立即停止张拉，采取处理措施。例如，发现加片跟进深浅不一致，分析原因为千斤顶与锚板不垂直所致，改进方法为配用液压器将预应力筋拉出3～7MM，首先使夹片放松，然后将锚固深浅不一的夹片顶紧，如果调整几次无效，可以用退锚器退下，更换锚具。④因部分预应力筋较长时，计算伸长值大于千斤顶行程，可分级张拉，即锚固一次后千斤顶回程进行第二次补拉，直到控制应力值，伸长值累加。宜采用弹簧顶压器，可减少夹片锚齿损坏，使多次张拉顺利实现。⑤对梁内预应力束采取群锚单张，设备轻便，便于高空作业，但后张