為了避免鋼筋混凝土結構的裂縫過早出現,充分利用高強度鋼筋及高強度混凝土,設法在混凝土結構或構件承受使用荷載前,預先對受拉區的混凝土施加壓力后的混凝土就是預應力混凝土。用來減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應力,從而將結構構件的拉應力控制在較小范圍,甚至處于受壓狀態,以推遲混凝土裂縫的出現和開展,從而提高構件的抗裂性能和剛度。
預應力混凝土結構與鋼筋混凝土結構相比,具有下列主要優點:
1、改善使用階段的性能。受拉和受彎構件中采用預應力,可延
緩裂縫出現并降低較高荷載水平時的裂縫開展寬度;采用預應力,也能
降低甚至消除使用荷載下的撓度,因此,可跨越大的空間,建造大跨
結構。
2、提高受剪承載力。縱向預應力的施加可延緩混凝土構件中斜
裂縫的形成,提高其受剪承載力。
3、改善卸載后的恢復能力。混凝土構件上的荷載一旦卸去,預
應力就會使裂縫完全閉合,大大改善結構構件的彈性恢復能力。
4、提高耐疲勞強度。預應力作用可降低鋼筋中應力循環幅度,
而混凝土結構的疲勞破壞一般是由鋼筋的疲勞(而不是由混凝土的疲
勞)所控制的。
5、能充分利用高強度鋼材,減輕結構自重。在普通鋼筋混凝
土結構中, 由于裂縫和撓度問題,如使用高強度鋼材,不可能充分
發揮其強度。例如,1860Mpa級的高強鋼絞線,如用于普通鋼筋混
凝土結構中,鋼材強度發揮不到20%,其結構性能早己滿足不了使用
要求,裂縫寬,撓度大;而采用預應力技術,不僅可控制結構使
用階段性能,而且能充分利用高強度鋼材的潛能。這樣,采用預應
力,可大大節約鋼材用量,并減小截面尺寸和混凝土用量,具有顯
著的經濟效益。
6、可調整結構內力。將預應力筋對混凝土結構的作用作為平衡
全部和部分外荷載的反向荷載,成為調整結構內力和變形的手段。
因此,現代預應力混凝土是解決建造大(大跨度、大空間建筑
一工藝上和使用上要求的)、高(高層建筑、高聳結構)、重(重
荷載、重型結構、轉換層結構)、特(特種結構一水池、電視塔、
安全殼)等類建筑結構和工程結構物的不可缺少的、重要的結構材料和
技術。
預應力混凝土結構也存在著一些缺點:
l、工藝較復雜,質量要求高, 因而需要配備一支技術較熟練
的專業隊伍。
2、需要有一定的專f 設備,如張拉機具、灌漿設備等。
3、預應力反拱不易控制,它將隨混凝土的徐變增加而加大,可
能影響結構使用效果。
4、預應力混凝土結構的開工費用較大,對于跨徑小、構件數
量少的工程,成本較高。
施工工藝如下:
1、有粘結預應力混凝土:埋管制孔→澆混凝土→抽管→養護穿筋張拉→錨固→灌漿(防止鋼筋生銹)。
2、無粘結預應力混凝土:預應力鋼筋沿全長外表涂刷瀝青等潤滑防腐材料→包上塑料紙或套管(預應力鋼筋與混凝土不建立粘結力)→澆混凝土養護→張拉鋼筋→錨固。
【預應力混凝土后張法特點】先澆筑混凝土,達到一定強度后,再在其上張拉預應力筋;預應力是靠錨具傳遞給混凝土,并使其產生預壓應力。在后張法中,按預應力筋粘結狀態又可分為:有粘結預應力鋼筋混凝土和無粘結預應力鋼筋混凝土。
(一)施工程序
其施工程序如下:
施工準備→材料采運→加工→模板、鋼筋制安→砼拌和→運輸→澆筑振實→養護→拆模→養護→檢查驗收。
(二)模板工程
(1)本工程砼施工主要采用定型鋼模,其余混凝土施工根據設計圖紙中砼構件的尺寸確定合適模板的材料、尺寸及形狀,拼制模板時,板邊要平直,接縫嚴密,不得漏漿。
(2)模板材質應符合相應的國家和行業規定,木材的質量應達到III等以上的材質標準,腐朽、嚴重扭曲或脆性的木材嚴禁使用。鋼模厚度不應小于3mm,鋼板面應盡可能光滑,不允許有凹坑,褶皺和其他表面缺陷。模板的金屬支撐件材料也應符合有關行業規定。
(3)根據混凝土構件的施工詳圖進行施工測量放樣,重要的結構多設控制點,以便檢查校正。模板安裝過程中,必須經常保持足夠的臨時固定措施,以防傾覆。安裝的模板之間的接縫必須平整嚴密。模板安裝應符合設計及規范要求。
(4)模板支撐由側板、立檔、橫檔、斜撐和水平撐組成,支撐必須保證牢固,在混凝土振搗過程中不會產生位移變形。
(5)安裝支撐、調整完畢后的模板,在模板與砼接觸面涂上防銹保護涂料和脫模涂料。模板安裝合格后方能進行下道工序的施工。