預應力損失及施工工藝控制對策探討

張宇旭

黃石理工學院（435003）

預應力損失及施工工藝控制對策探討

張宇旭

黃石理工學院（435003）

本文首先對預應力損失原因進行了總結和分析，并從施工工藝角度出發提出了減少預應力損失的有效控制措施。

應力損失；施工工藝；控制

0 引言

預應力的施工一般是通過張拉錨固在混凝土構件上的鋼筋，由于鋼筋的彈性回縮，就使混凝土受到壓力即產生預應力[1]。如何盡可能減少預應力損失，建立有效預應力值是研究和發展預應力混凝土施工工藝的首要任務。

1 預應力損失的主要原因分析

1.1 張拉錨具變形和鋼筋內縮

無論先張法臨時固定預應力鋼筋還是后張法張拉完畢錨固預應力鋼筋時，在張拉端由于錨具的壓縮變形，錨具與墊板之間、墊板與墊板之間、墊板與構件之間的所有縫隙被擠緊，或由于鋼筋、鋼絲、鋼鉸線在錨具內的滑移，使得被拉緊的預應力鋼筋松動縮短從而引起預應力損失[1]。

1.2 預應力與管道壁之間的摩擦

后張法預應力鋼筋的預留孔道有直線形和曲線形。由于孔道的制作偏差、孔道壁粗糙等原因，張拉預應力筋時，鋼筋將與孔壁發生接觸摩擦。距離張拉端越遠，摩擦阻力的累積值越大,從而使構件每一截面上預應力鋼筋的拉應力值逐漸減小，這種預應力值差額稱為摩擦損失。

1.3 預應力鋼筋與張拉設備之間的溫差

制作先張法構件時，為了縮短生產周期，常采用蒸汽養護，促使混凝土快硬。當新澆的混凝土尚未結硬時，加熱升溫，預應力鋼筋伸長，但兩端的臺座因與大地相接，溫度基本不高，臺座間距離保持不變，即由于預應力鋼筋與臺座間形成溫差，使預應力鋼筋內部緊張程度降低，預應力下降。當停止升溫養護時，混凝土已結硬與預應力鋼筋結成整體，鋼筋應力不能恢復原值，于是產生了預應力損失。

1.4 預應力鋼筋的應力松弛

松弛是鋼材在受力后在固定長度下隨著時間所發生的應力降低，即預應力值的損失。先張法當預應力鋼筋固定于臺座上或后張法當預應力鋼筋錨固于構件上,都可看作鋼筋長度不變，因而將發生預應力鋼筋的應力松弛損失。

2 預應力施工工藝的主要控制措施

2.1 錨具變形、鋼筋回縮引起的預應力損失控制措施

減小錨具變形、鋼筋回縮引起的應力損失除超張拉外，在施工中應加強對錨具、夾片的質量檢測工作，確保它們的硬度符合標準；同時，在安裝工藝上應保持夾片干凈，且夾片在孔內平整。

減小鋼筋回縮值可以相應減少預應力損失值。鋼筋回縮值只考慮張拉端影響，而錨固端幅由于張拉時已經擠緊，不作考慮;可采用一端張拉或兩端依次張拉減小鋼筋回縮值。

2.2 預應力鋼筋與孔道壁摩擦引起的預應力損失控制措施

采用剛度較大的預留孔道，使之成型順直,抽管后及時清孔。準確布設預留孔道的定位網位置，保證孔道本身無局部彎曲；同時在預埋錨墊板時，要確保端部錨墊板與孔道垂直,防止預應力筋緊貼孔壁而增大摩擦力；另外，還要保證預留孔不漏漿，在混凝土振搗時，插入式振動棒不能觸及成孔所用的波紋管或橡膠管，防止其位置錯動;盡量采用兩端同步張拉或超張拉、多次張拉施工工藝。

2.3 預應力松弛引起的預應力損失控制措施

1）采用高強度低松弛預應力筋；低松弛鋼絲及低松弛鋼絞線均經過特殊處理,其在恒應力下抵抗位錯轉移的能力大為提高。

2）對于高強度預應力鋼鉸線在正式使用前進行預張拉處理。

3）采取超拉力工藝。

4）后張法施加預應力后應盡早壓漿，通過凝結后的水泥漿將預應力傳至混凝土，并防止預應力鋼筋銹蝕，亦可防止預應力筋松弛。

2.4 預應力鋼筋與張拉設備間溫差引起的預應力損失控制措施

1）采用兩階段升溫法來減小溫差損失。先升溫20～25℃，恒溫養護至混凝上強度達到7～10 N/mm2后，混凝土與預應力鋼筋之間已具有足夠的粘結力而結成整體,再第二次升溫至規定養護溫度；二次升溫時，二者可共同變形，不再引起預應力損失。

2）在鋼模上生產預應力構件，預應力鋼筋和鋼模同時被加熱，無溫差。

2.5 混凝土收縮和徐變引起的預應力損失控制措施

根據混凝土收縮及徐變產生的機理，在施工中應采取相應的措施來減少由于混凝土收縮及徐變引起的預應力損失，主要措施有如下:

1）在進行配合比設計時，宜選用高強度等級水泥，在保證混凝土R28強度的情況下，水泥用量不宜過大；同時摻加外加劑，減小水灰比。

2）選用級配良好的骨料，增加骨料重量。在混凝土施工中應加強混凝土的振搗，提高混凝土的密實性，構件成形后注意覆蓋，灑水養護，使水泥水化作用充分，保證混凝土在濕度大的情況下硬化。

3）根據混凝土徐變特性，對于己經成型的混凝土梁應盡早安裝架設，并施加二期恒載。

3 小結

由于張拉工藝、鋼材及混凝土材料的性能等種種原因，使混凝土構件中實際的預應力損失達15%～30%。預應力混凝土施工中的預應力損失是多方面的,要根據各種不同施工方法認真分析研究預應力損失原因,另外在預應力筋張拉前也應事先對張拉設備進行嚴格的檢驗和測試,保證預應力值建立的準確性。

[1]劉麗云.淺析預應力混凝土施工中的應力損失的研究與對策[J].工程與建設,2007,21(5):746～747.

[2]張利霞,喬美榮.淺析預應力損失的控制[J].河北建筑工程學院學報,2008,26(2):26～30.