三、预应力工程

　　预应力工程施工主要分先张法、后张法。

　　㈠先张法预应力混凝土构件生产

　　先张法是在浇筑混凝土构件之前，张拉预应力筋，将其临时锚固在台座或钢模上，然后浇筑混凝土构件，待混凝土达到一定强度(一般≥混凝土强度标准值的75%)，并使预应力筋与混凝土间有足够粘结力时，放松预应力筋，钢筋弹性回缩，借助于混凝土与预应力筋间的粘结，对混凝土产生预压应力。

　　1.台座

　　用台座法生产预应力混凝土构件时，预应力筋锚固在台座横梁上，台座承受全部预应力筋的拉力，故台座应有足够的强度、刚度和稳定性。

　　台座由台面、横梁和承力结构等组成。根据承力结构的不同台座分为墩式台座、槽式台座、桩式台座等。

　　2.张拉机具和夹具

　　⑴钢丝的夹具和张拉机具

　　①钢丝的夹具。先张法中钢丝夹具分两类：一类是将预应力钢丝锚固在台座或钢模上的锚固夹具内;另一类是张拉时夹持预应力钢丝用的张拉夹具。这两者都可以重复使用。

　　②钢丝的张拉机具。分单根张拉和多根张拉。单根张拉由于张拉力较小，一般用小型卷扬机张拉。用钢模以机组流水法或传送带法生产构件用以进行多根张拉。

　　选择张拉机具时，为了保证设备、人身安全和张拉力准确，张拉机具的张拉力应≥预应力筋张拉力的1.5倍;张拉机具的张拉行程应≥预应力筋张拉伸长值的1.1～1.3倍。

　　⑵钢筋的夹具和张拉机具

　　钢筋锚固多用螺丝端杆锚具、墩头锚和销片夹具等。张拉时可用连接器与螺丝端杆锚具连接，或用销片夹具等。

　　钢筋镦头，直径22mm以下的钢筋用对焊机热镦或冷镦，大直径钢筋可用压模加热锻打成型。

　　销片式夹具由圆套筒和圆锥形销片组成。套筒内壁呈圆锥形，与销片锥度吻合，销片有两片式和三片式，钢筋就夹紧在销片的凹槽内。

　　夹具应具备下列性能：

　　①在预应力夹具组装件达到实际破断拉力时，全部零件均不得出现裂缝和破坏;

　　②应有良好的自锚性能;

　　③应有良好的放松性能。

　　先张法用的连接器，必须符合夹具的性能要求。

　　夹具和连结器进场时，应检查其出厂质量证明书中所列各项性能指标，同一类型夹具，用同一原材料，同一生产工艺一次投料生产，不超过1000套为一批。每批抽取6个试样，与工程实际应用的预应力筋组成三个预应力夹具组装件，进行静载试验，应符合性能指标要求。如有一个组装件不符合要求，则另取双倍数量的试样重做试验，如仍有一个不合格，则该批夹具或连结器为不合格。

　　3.先张法施工工艺

　　⑴预应力筋要求有粘结预应力筋展开后应平整，不得有弯折，表面不应有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污等;无粘结预应力筋护套应光滑、无裂缝，无明显褶皱。预应力筋应采用砂轮锯或切断机切断，不得采用电弧切割。

　　当钢丝束两端采用镦头锚具时，同一束中各根钢丝长度的极差≤钢丝长度的1/5000，且≤5mm。当成组张拉长度≤10m的钢丝时，同组钢丝长度的极差≤2mm。

　　预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求，当施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高5%，但其最大张拉控制应力，不得超过表23—13的规定。

　　⑵预应力筋张拉程序

　　张拉程序的目的是为了减少松弛损失。“松弛”，即钢材在常温、高应力状态下具有不断产生塑性变形的特性。

　　张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱，对先张法预应力构件，在浇筑混凝土前发生断裂或滑脱的预应力筋必须予以更换。

　　⑶混凝土浇筑与养护

　　确定预应力混凝土的配合比时，应尽量减少混凝土的收缩和徐变，以减少预应力损失。收缩是指水泥浆在硬化过程中脱水密结和硬化过程中形成的毛细孔压缩。徐变是指混凝土在荷载长期作用下产生的塑性变形，它是由于水泥石内凝胶体的存在而产生的。收缩与徐变与水泥品种和用量、水灰比、骨料孔隙率、振动或成型等有关。

　　预应力混凝土结构中，严禁使用含氯化物的外加剂。

　　混凝土应振捣密实，振动器不应碰撞钢丝，混凝土未达到一定强度，不允许碰撞或踩动钢丝。

　　应采取正确的养护制度以减少由于温差引起的预应力损失。

　　⑷预应力筋放松

　　预应力筋放松时混凝土强度应达到设计规定的数值，无具体规定时，应≥混凝土立方体抗压强度标准值的75%。放松预应力筋时应注意以下几点：

　　①应尽可能同时放松预应力筋;

　　②不能同时放松时，应分阶段、对称、交错放松预应力筋;

　　③放松方法可采用千斤顶放松、钢丝钳、氧乙炔焰切割等方法。

　　㈡后张法预应力混凝土构件生产

　　1.预应力筋、锚具和张拉机具

　　⑴预应力筋

　　在后张法中，预应力筋、锚具和张拉机具是配套使用的。目前常用的预应力筋有单根粗钢筋、钢筋束(或钢绞线束)、钢丝束。由冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋，冷拔低碳钢丝、碳素钢丝、钢绞线制作的。用于镦头锚具的钢丝镦头的强度应≥钢丝强度标准值的98%。

　　⑵锚具

　　锚具应具有的特性：①可靠的锚固能力;②在预应力锚具组装件达到实际破断拉力时，全部零件均不得出现裂缝和破坏;③除能满足分级张拉和补张拉外，尚宜具有能放松预应力筋的性能;④锚具或其附件上宜设置有足够的截面面积的灌浆孔，以保证浆液畅通。

　　预应力筋端部锚具的制作质量应符合下列要求：

　　①挤压锚具制作时压力表油压应符合操作说明书的规定，挤压后预应力筋外端应露出挤压套筒l～5mm;

　　②钢绞线压花锚成形时，表面应清洁、无油污，梨形头尺寸和直线段长度应符合设计要求。

　　⑶张拉机具

　　①单根粗钢筋。如一端张拉，一般在张拉端用螺丝端杆锚具，固定端用帮条锚固。如两端张拉则皆用螺丝端杆锚具。与螺丝端杆锚固配套的张拉设备为YL-60型拉杆式千斤顶，或YC-60型、YC-20型和YC-18型穿心式千斤顶。

　　②预应力钢筋束和钢绞线。常用的锚具为JMl2型和KT-2型锚具。JMl2型锚具用来锚固3～6根Ⅳ级光圆φb12、3～6根Ⅳ级螺纹φl2钢筋和5～6束φ12钢绞线。JMl2型锚具宜用YC-60型千斤顶张拉，KT-2型锚具宜用锥锚式千斤顶张拉。

　　③钢丝束。常用锚具有钢质锥形锚具、锥形螺杆锚具和钢丝束镦头锚具。钢质锥形锚具用锥锚式双作用千斤顶进行张拉;锥形螺杆锚具和钢丝束镦头锚具宜用YC-60型穿心式千斤顶或拉杆式千斤顶张拉。

　　张拉设备的标定期限不应超过半年。当在使用过程中出现反常现象时或在千斤顶检修后，应重新标定。

　　张拉设备标定时，千斤顶活塞的运行方向应与实际张拉工作状态一致;压力表的精度应≥1.5级，标定张拉设备用的试验机或测力计精度应≥±2%。

　　2.后张法施工工艺

　　⑴孔道留设

　　①钢管抽芯法。预先将钢管埋设在模板内孔道位置处，在混凝土浇筑过程中和浇筑之后，每间隔一定时间慢慢转动钢管，使之不与混凝土粘结，待混凝土初凝后、终凝前抽出钢管，即形成孔道。该法只用于留设直线孔道。

　　②胶管抽芯法。胶管有五层或七层夹布胶管和钢丝网胶管两种。前者将胶管固定在孔道位置上，浇筑混凝土前，胶管内充入压力为0.6～0.8N/mm2的压缩空气或压力水，待浇筑的混凝土初凝后，放出压缩空气或压力水，管径缩小而与混凝土脱离，便于抽出。后者质硬，具有一定弹性，抽管时在拉力作用下断面缩小易于拔出。胶管抽芯留孔，不仅可留直线孔道，而且可留曲线孔道。

　　③预埋波纹管法。为特别的带波纹的金属管，与混凝土有良好的粘结力，波纹管不再抽出。 。

　　后张法有粘结预应力筋预留孔道的规格、数量、位置和形状除应符合设计要求外，尚应符合下列规定：

　　①预留孔道的定位应牢固，浇筑混凝土时不应出现移位和变形;

　　②孔道应平顺，端部的预埋锚垫板应垂直于孔道中心线;

　　③成孔用管道应密封良好，接头应严密且不得漏浆;

　　④灌浆孔的间距：对预埋金属螺旋管宜≤30m;对抽芯成形孔道宜≤12m;

　　⑤在曲线孔道的曲线波峰部位应设置排气兼泌水管，必要时可在最低点设置排水孔;

　　⑥灌浆孔及泌水管的孔径应能保证浆液畅通。

　　⑵预应力筋张拉

　　张拉预应力筋时，构件混凝土的强度应按设计规定，如设计无规定则宜≥混凝土标准强度的75%，拼装立缝处混凝土或砂浆强度不低于块体混凝土标准强度的40%，且应≥15N/mm2。

　　对配有多根预应力筋的构件，不可能同时张拉时，应分批、对称地进行张拉;对于卧叠浇的预应力混凝土构件，可采取逐层加大超张拉的办法来弥补预应力损失，宜用两端张拉方法以减少预应力筋与预留孔壁摩擦而引起的预应力损失。

　　预应力筋的张拉力、张拉或放张顺序及张拉工艺应符合设计及施工技术方案的要求，并应符合下列规定：

　　①当施工需要超张拉时，最大张拉应力≤国家现行标准《凝土结构设计规范》GB 50010的规定;

　　②张拉工艺应能保证同一束中各根预应力筋的应力均匀一致;

　　③张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱;当发生断裂或滑脱时，对后张法预应力结构构件，断裂或滑脱的数量严禁超过同一截面预应力筋总根数的3%，且每束钢丝不得超过1根;对多跨双向连续板，其同一截面应按每跨计算。

　　⑶孔道灌浆

　　预应力筋张拉后，应随即进行孔道灌浆，以防锈蚀并增强结构的抗裂性和耐久性。对空隙大的孔道，水泥浆中可掺适量的细砂，水泥浆和水泥砂浆的强度≥30N/mm2，应有较大的流动性、较小的干缩性、泌水性。灌浆用水泥浆的水灰比≤0.45，搅拌后3h泌水率宜≤2%，应≤3%。泌水应能在24h内全部重新被水泥浆吸收。

　　后张法预应力筋锚固后的外露部分宜采用机械方法切割，其外露长度宜≥预应力筋直径的1.5倍，且宜≥30mm。