(3)钢丝束
常用的锚具有螺丝端杆锚具、帮条锚具、镦头锚具、锥形螺杆锚具和钢质锥形锚具。
镦头锚具要求钢丝束下料长度精确,相对误差控制在L/5000以内,并不于5mm,为此要求钢丝束在应力状态下切断下料,下料的控制应力为300N/mm2。
镦头锚具用YC-60千斤顶张拉或拉杆式千斤顶张拉;锥形螺杆锚具用拉杆式千斤顶或穿心式千斤顶张拉;钢质锥形锚具用锥锚式双作用千斤顶张拉。
后张法工艺中,与预应力施工有关的是孔道留设、预应力筋张拉和孔道灌浆三部分。
1)孔道留设
孔道留设是后张法构件制作中的关键之一。孔道直径取决于预应力筋和锚具,如用螺丝端杆的粗钢筋,孔道直径应比螺丝端杆的螺纹直径10--15mm;用JMl2型锚具的钢筋束或钢绞线束,对JMl2-3、4,孔道直径为42mm,对JMl2-5、6则为50mm。孔道留设方法有钢管抽芯法、胶管抽芯法和预埋波纹管法。
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,使之不与混凝土黏结,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。
钢管要平直,表面要光滑,安放位置要准确。一般用间距不于lm的钢筋井字架固定钢管位置。每根钢管的长度最好不超过15m,以便于旋转和抽管,较长构件则用两根钢管,中间用套管连接。钢管的旋转方向两端要相反。
恰当掌握抽管时间很重要,过早会坍孔,太晚则抽管困难。一般在初凝后、终凝前,以手指按压混凝土不黏又无明显印痕时则可抽管。为保证顺利抽管,混凝土的浇筑顺序要密切配合。
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在留设孔道的同时还要在设计规定位置留设灌浆孔。一般在构件两端和中间每隔12m留一个直径20mm的灌浆孔,并在构件两端各设一个排气孔。
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。前者质软,用间距不于0.5m的钢筋井字架固定位置,浇筑混凝土前,胶管内充人压力为0.6—0.8N/mm2的压缩空气或压力水,此时胶管直径增3mm左右,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,留孔方法与钢管一样,只是浇筑混凝土后不需转动,由于其有一定弹性,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 波纹管为特制的带波纹的金属管,与混凝土有良好的黏结力。波纹管不再抽出,用间距不于lm的钢筋井字架固定。预埋波纹管法只用于曲线孔道。
2)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,如设计无钡定则不宜低于混凝土标准强度的75%,用块体拼装的预应力构件,其拼装立缝处混凝土或砂浆的强度,如设计无规定时,不应低于块体混凝土标准强度的40%,且不得低于15N/mm2。
后张法预应力筋的张拉应注意下列问题:
①对配有多根预应力筋的构件,不可能同时张拉,只能分批、对称地进行张拉。对称张拉是为避免张拉时构件截面呈过的偏心受压状态。分批张拉,要考虑后批预应力筋张拉时产生的混凝土弹性压缩,会对先批张拉的预应力筋的应力产生影响。为此先批张拉的预应力筋的张拉应力应增加nσc。:
n=Es/Ec (17—3—8)
σc=(σcon-σs1)Ay/Aj (17—3-9)
式中 Es--预应力筋的弹性模量;
Ec---混凝土的弹性模量;
σc张拉后批预应力筋时,对已张拉的预应力筋重心处混凝土产生的法向应力;
σcon—控制应力;
σs1--预应力筋的第一批应力损失(包括锚具变形和摩擦损失);
Ay——第二批张拉的预应力筋的截面积;
Aj-----构件混凝土的净截面面积(包括构件钢筋的折算面积)。
②对平卧叠浇的预应力混凝土构件,上层构件的重量产生的水平摩阻力,会阻止下层构件在预应力筋张拉时混凝土弹性压缩的自由变形,待上层构件起吊后,由于摩阻力影响消失会增加混凝土弹性压缩的变形,从而引起预应力损失,损失值随构件型式、隔离层和张拉方式而不同。为便于施工,可采取逐层加超张拉的办法来弥补该预应力损失,但底层超张拉值不宜比顶层张拉力5%(钢丝、钢绞线、热处理钢筋)或9%(冷拉Ⅱ~Ⅳ级钢筋),并且要保证底层构件的控制应力,冷拉Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋不得于屈服强度的95%,钢丝、钢绞线和热处理钢筋不于标准强度的80%。如隔离层的隔离效果好,也可采用同一张拉值。
③为减少预应力筋与预留孔孔壁摩擦而引起的应力损失,对抽芯成形的孔道曲线形预应力筋和长度于24m的直线预应力筋,应采用两端张拉;长度等于或小于24m的直线预应力筋,可一端张拉,但张拉端宜分别设置在构件两端。对预埋波纹管孔道,曲线形预应力筋和长度太子3%m的直线4顸随力筋宜在两端张拉;长度等于或小于30m直线预应力筋,可在一端张拉。用双作用千斤顶两端同时张拉钢筋束、钢绞线束或钢丝束时,为减少顶压时的应力损失,可先顶压一端的锚塞,而另一端在补足张拉力后再行顶压。
④后张法预应力筋的张拉程序,与所采用的锚具种类有关。为减少松弛损失,张拉程序一般与先张法相同。
3)孔道灌浆
预应力筋张拉后,应随即进行孔道灌浆,尤其是钢丝束,张拉后应尽快进行灌浆,以防锈蚀与增加结构的抗裂性和耐久性。
灌浆宜用标号不低于425号普通硅酸盐水泥调制的水泥浆,对空隙的孔道,水泥浆中可掺适量的细砂,但水泥浆和水泥砂浆的强度不宜低于20N/mm2,且应有较的流动性和较小的干缩性、泌水性(搅拌后三小时的泌水率宜控制在2%),水灰比一般为0.40—0.45。为使孔道灌浆饱满,可在灰浆中掺人0.5~%oo—1.0%oo在铝粉或0.25%的木质素磺酸钙。
灌浆前,用压力水冲洗和湿润孔道。用电动或手动灰浆泵进行灌浆,压力以0.5—0.6N/mm2为宜。对不掺外加剂的水泥浆,可采用二次灌浆法以提高灌浆的密实性。
3.无黏结预应力混凝土
为适应柱网整体现浇楼盖结构的需要,国内外都发展了后张无黏结预应力混凝土工 艺。它是在浇灌混凝土之前,把涂有防腐油脂或防腐沥青涂料层、表面裹了一层高压聚乙烯塑料外包层的钢丝束或钢绞线先行绑扎,埋置在混凝土构件内,待混凝土达到设计规定的强度后,用张拉机具对其进行张拉和锚固。这种体系是借助两端的锚具传递预应力,不需预留孔道,不必灌浆,施工简单,张拉时摩阻力较小,预应力筋易弯成曲线形状,适用于曲线配筋的结构。
无黏结预应力束由预应力钢丝、防腐涂料和外包层以及锚具组成。
防腐油脂等涂料应符合下列要求:①在-200C~+700C温度范围内不流淌、裂缝不变脆,并有一定韧性;②使用期内化学稳定性高;③对周围材料无侵蚀作用;④不透水、不吸湿;⑤防腐性能好;⑥润滑性能好,摩擦阻力小。
高压聚乙烯塑料等外包层应符合下列要求:①在-200C~+700C温度范围内,低温不脆化,高温化学稳定性高;②具有足够的韧性,抗磨性好;③对周围材料无侵蚀作用。制作单根无黏结筋时,宜优先选用防腐油脂作涂料层,其塑料外包层用塑料注塑机注塑成型。防腐油脂应饱满,外包层应松紧适度。成束无黏结筋可用防腐沥青或防腐油脂作涂料层。使用防腐沥青时,用密缠塑料带作外包层,塑料带各圈之间搭接宽度应不小于带宽的1/4,缠绕层数不少于两层。用防腐油脂作涂料层的无黏结筋的张拉摩擦系数应不于0.12;用防腐沥青作涂料层的无黏结筋的张拉摩擦系数应不于0.25。
无黏结预应力束的制作一般有缠纸工艺和挤压涂层工艺两种。
我国主要采用高强钢丝和钢绞线作为无%考 %黏结预应力束,高强钢丝预应力束主要用镦头锚具,钢绞线预应力束主要用XM型锚具。
无黏结预应力混凝土施工工艺主要包括无黏结预应力束的铺设、张拉和锚头端部处理等。
无黏结预应力束在平板中一般为双向曲线配置,因此铺设顺序很重要。一般是根据双向钢丝束交点的标高差,绘制钢丝束的铺设顺序图,钢丝束波峰低的底层钢丝束先行铺设,然后依次铺设波峰高的上层钢丝束,以避免钢丝束之间的相互穿插。张拉一般采用0~103%σcon。进行锚固,并采用两端同时张拉。其张拉顺序,应根据其铺设顺序,先铺设的先张拉,后铺设的后张拉。施工时为降低摩阻损失值,宜采用多次反复张拉工艺。
无黏结筋的一种锚固方式,埋入端和张拉端均用镦头锚具。从我国目前情况看,钢丝束无黏结筋的张拉端和埋入端均可采用镦头锚具或夹片式锚具,钢绞线无黏结筋的张拉端可用夹片式锚具,埋人端宜用压花式埋入锚具。无黏结筋的锚具性能应符合I类锚具的规定。
由于无黏结预应力筋长度,有时又呈曲线形,正确确定其摩阻损失十分重要。事实证明,塑料外包层和预应力筋截面型式是影响摩阻损失的主要因素。预应力摩阻损失由计算确定。