混凝土无粘结预应力施工技术探讨
关键词：无粘结预应力，混凝土，施工技术
1工程概况
某中心工程分为A、B、c、D四个区，其中A、B区主体相连，长148．1m，宽24．4m。为有效抵抗温度收缩应力，在A、B区地下一层墙体、地下一层顶板、三、五、十五层顶板采用无粘结预应力施工技术。预应力筋采用1860级钢绞线，钢绞线结构1×7，直径D=15.20mm，面积140mm2，伸长率≥3．5％，无粘结塑料皮厚度O．8～1.2mm，张拉控制应力为0.75，混凝土强度达到100％后方张拉预应力筋，张拉施工采用应力应变双控。张拉端锚具采用夹片式锚具，固定端采用挤压式锚具，均采用DZM系列锚具。按规范要求，锚具采用I类锚具：锚具效率系数ηa≥O．95，试件破断时的总应变En≥2％.
该工程的基本特点有：
(1)超大面积、超长度连续预应力楼板结构的设计施工在国内少见，后张预应力结构内力及变形的设计、施工、质量控制复杂；
(2)为解决超长超宽楼板混凝土的收缩问题，楼板设置了后浇带，预应力筋的二次设计、施工及张拉与施工流水相结合，施工质量控制难度大。
(3)后浇带的设置数量及后浇带混凝土的浇筑时间、预应力的张拉时间的设定对混凝土有效应力的建立影响较大，同时，混凝土的配合比设计、混凝土材料选择、钢筋的设置、混凝土的养护等因素对无缝设计施工的影响也很大。
2该工程中几项关键技术
2．1预应力钢绞线固定
该工程中混凝土楼板设计为多跨连续双向板，无粘结预应力筋需要配置成两个方向的悬垂曲线．无粘结预应力筋相互穿插，施工操作较难。所以在施工前应计算出各向无粘结筋各搭接点的标高并作比较，将标高点低于与其相交的各筋的无粘结筋先放置，按此规律编出全部无粘结筋的铺设顺序。无粘结预应力筋的铺设，通常是在底部钢筋铺设后进行，水电管线一般宜在无粘结筋铺设后进行，且不得将无粘结筋的竖向位置抬高或压低，支座处的负弯矩钢筋通常是在最后铺设。无粘结预应力筋应严格按设计要求的曲线开头就位并固定牢固，其垂直方向位置可用支撑钢筋或马凳控制，其间距为1～2m，无粘结筋的水平位置在图中用铁马凳固守好。在支座部位，无粘结筋可直接绑扎在梁或墙的顶部钢筋上；在跨中部位，无粘结筋可直接梆扎在板的底部钢筋上。
(1)锚固端的固定。预应力钢筋的锚固端一般设置于构件的端部或中部。无粘结预应力筋的锚固端采用挤压锚具采取内埋式做法。
对多根无粘结预应力筋，为避免内埋或锚固端拉力过于集中致使混凝土开裂，可采取错开位置锚固，分段张拉，预应力筋的张拉端应设在板面的凹槽处，其锚固端埋设在板内。在预应力筋搭接处，由于无粘结筋的有效高度减少而影响到混凝土的抗弯能力，在锚具附近的混凝土将产生拉应力，当拉应力引起的应变超出混凝土允许应变值时将产生裂缝，此时需增加一些非预应力钢筋来补足。
锚固位于柱端时，应考虑锚具的形状和尺寸，避免与柱钢筋相碰。同时锚固端应采取构造措施避开梁柱核心区，以减少对节点核心区的削弱。
(2)张拉端固定。张拉端模板应按施工图中规定的无粘结预应筋的位置钻孔，张拉端的承压板应采用钉子固定在端模板上或用点焊固定在钢筋上。无粘结预应力曲线或折线筋末端的切线应与承压板相垂直，曲线段的起始点至张拉端锚固点应有不少于300mm的直线段。凹口采用塑料、泡沫或木块等形成。
2．2预应力钢筋张拉前的混凝土裂缝控制
(1)合理留设后浇带，避免在预应力开始工作前结构出现收缩裂缝。留设后浇带对减少混凝土收缩的影响十分重要。一般混凝土浇筑24—30h达最高温度(比入模温度高约30—35℃)，此时水化热温差最大，10～30d降至周围温度，此期间混凝土产生15％～25％的收缩，此为“早期裂缝活动期”。往后3—6个月，混凝土收缩完成60％～80％，可能出现“中期裂缝”。一年左右，混凝土收缩完成95％，可能出现“后期裂缝”。在正常施工条件下，后浇带间距20～30m，保留40～60d(“早期温差”及至少30％的收缩已完成)。但后浇带间距小会造成施工时间过长、锚具使用过多，根据施工经验，采用早期张拉部分预应力筋的方法，后浇带的间距可为50—80m。后浇带留的时间最好为2个月，不宜少于6周。使得混凝土充分收缩之后再封后浇带，以减少混凝土后期的收缩。同时应充分认识到混凝土早期膨胀大，后期的收缩也大，混凝土更容易开裂。考虑结构强度安全，膨胀不能太大。可选用膨胀率不大但后期收缩小的添加剂(在混凝土中加入适量的UEA膨胀剂)，并应注意添加剂的使用对混凝土养护的要求。
(2)减少收缩变形的约束力，也就是减少混凝土收缩变形由于约束产生的拉应力，拉应力减少到低于混凝土抗拉强度时，就不会出现裂缝破坏。解决约束问题可以采用滑动约束，基面可采用橡胶板，也可根据摩阻力系数为定值时，摩阻力由正压力决定的原理，可将滑动面做成向混凝土收缩滑动方向倾斜，将垂直压力分解为水平向滑动分力及与滑动面垂直分力，有效地减少预应力混凝土结构向内滑动的约束力，可经过试验与计算确定倾斜角度，也可在橡胶垫板上涂硅脂等润滑剂，减少摩擦系数，以保证摩阻约束应力，低于混凝土的抗拉应力。
2．3施工程序的优化
通过现场施工的实践，可以归纳出以下的预应力施工顺序具有合理性：张拉施工应安排在混凝土强度已达到或接近设计强度。如一次性张拉到位，会造成板体反拱较大，甚至造成跨中顶部混凝土开裂。
解决途径一：可先张拉部分预应力筋或张拉力取50％，待模板完全拆除后完成1O0％的张拉，但这样将会大大延长工期。解决途径二：进行100％张拉．但需在张拉过程中堆载，控制板体反拱量，至施工完毕逐渐去除堆载。