淺談后張法無黏結預應力混凝土在大直徑煤倉中的應用及施工

任啟東

中煤三建三十三處，安徽 宿州 234000

淺談后張法無黏結預應力混凝土在大直徑煤倉中的應用及施工

任啟東

中煤三建三十三處，安徽 宿州 234000

本文介紹了無黏結預應力混凝土的特點，工作原理及施工工藝以及無黏結預應力混凝土在煤倉中的應用。

無黏結預應力混凝土；工作原理；施工工藝；煤倉

隨著采煤機械化的發展，煤礦的產量的逐步提高，煤炭建筑中的儲煤倉和原煤倉的直徑有逐步增大的趨勢。另一方面隨著無黏結預應力混凝土技術的發展，煤倉設計和施工中也開始逐步使用此項技術。

1.無黏結預應力混凝土的特點

無黏結預應力混凝土施工時，在混凝土澆筑前，把涂有防腐油脂或瀝青涂料層表面再裹一層高壓聚乙烯塑料包層的鋼絲束或鋼絞線像普通鋼筋一樣進行綁扎，埋植在混凝土構件內，等混凝土達到設計規定的強度后，用張拉機具對其進行張拉和錨固，錨具作為預應力構件的一個組成部分，永遠留在構件上，不能重復使用。這種技術的特點是，完全借助兩端的錨具傳遞預應力，但不需預留孔洞，也不必灌漿，施工簡單，質量容易控制。這種特點使預應力混凝土在高大的筒倉中應用成為可能。

2.無黏結預應力混凝土工作原理

普通混凝土是典型的脆性材料，抗壓性能很好，抗拉性能很差。普通混凝土構件的抗拉極限應變值只有0.001～0.00015，如果保證混凝土不開裂，則受拉鋼筋的應力也只能達到20～30N/mm2；對于允許出現裂縫的構件，由于受到裂縫寬度的限制，鋼筋的應力只能達到150～210KN/mm2。 這樣高強度鋼筋在普通混凝土中不能充分發揮作用，預應力混凝土是解決這一矛盾的有效方法。它在構件的受拉區預先施加壓力產生預壓壓應力，當在荷載作用下產生拉應力時，首先抵消預壓應力，然后隨著荷載的不斷增加，受拉區的混凝土才受拉開裂，從而推遲裂縫的出現和限制裂縫的開展，提高了構件的抗裂度和剛度。使高強度鋼筋的強度得以充分發揮，減少鋼筋的用量，降低造價。原煤倉，儲煤倉主要是用來存儲煤炭，受力形式主要表現為小偏心受拉，隨著直徑的加大，高度的增加，環向拉力增加很快，對于普通混凝土，由于鋼筋的強度不能充分利用，需要配置大量的鋼筋來抵抗拉力，這樣建筑的用鋼量很高。如果采用預應力混凝土，使用高強度的鋼筋，用鋼量可以顯著下降，結構可以更輕巧。

3.無黏結預應力混凝土施工工藝

錨具和張拉設備的選擇→ 鋼筋的加工制作→鋼筋綁扎→澆筑砼及混凝土養護→預應力筋張拉 →預應力筋封錨

1）錨具和張拉設備的選擇：鋼筋加工制作前，首先要根據預應力筋的種類及其張拉錨固的工藝情況，選擇錨具和張拉設備。預應力筋的張拉力不應大于設備額定張拉力，預應力筋的一次張拉伸長值不宜超過設備的最大張拉行程。當一次張拉不足時，可以采用復張拉的方法，但所用的錨具與夾具應能適應重復張拉的要求。

圖1 鋼絞線下料長度計算簡圖

2）鋼絞線的盤重大、盤卷小、彈力大，為了防止在下料過程中鋼絞線紊亂并彈出傷人，事先應制作一個簡易的鐵籠。下料時，將鋼絞線盤卷裝在鐵籠內，從盤卷中央逐步抽出，較為安全。鋼絞線下料宜用砂輪切割機切割，不得采用電弧切割

3）預應力鋼筋的綁扎固定，無黏結預應力筋應嚴格按設計要求的曲線形狀就位并固定牢靠。無黏結預應力筋的垂直位置，宜用支撐鋼筋控制，其間距為1m～2m。無黏結筋的水平位置應保持順直。

4）澆筑混凝土時要設專人監測預應力鋼筋的位置是否發生偏移，發現問題及時糾正。澆筑混凝土時至少需要多做一組同條件養護試塊，作為預應力筋張拉前確定混凝土是否達到設計規定強度的依據。

5）預應力張拉：無黏結預應力筋張拉前，應清理錨墊板表面，并檢查錨墊板后面的混凝土質量。如有空鼓現象，應在無黏結預應力筋張拉前修補。預應力筋的張拉力大小，直接影響預應力效果。張拉力越高，建立的預應力值越大，構件的抗裂性也越好；但預應力筋在使用過程中經常處于過高應力狀態下，構件出現裂縫的荷載與破壞荷載接近，往往在破壞前沒有明顯的警告。對消除應力鋼絲和鋼絞線張拉控制應力不應大于0.8fPtk 。預應力筋張拉力P計算：

σcon— 預應力筋的張拉控制應力；

Ap—預應力筋的截面面積。

為抵消一部分預應力損失，無黏結曲線預應力筋的長度超過35m時，宜采取兩端張拉;當筋長超過70m時，宜采取分段張拉。如遇到摩擦損失較大，宜先松動一次再張拉。低松弛鋼絲和鋼絞線時，采用夾片式錨具時對曲線預應力束，一般從0以0.2～0.25分級加載到1.03P，張拉到規定油壓后，持荷復驗伸長值，合格后進行錨固

6）無黏結預應力筋的錨固區，必須有嚴格的密封防護措施，嚴防水汽進入，銹蝕預應力筋。無黏結預應力筋錨固后的外露長度不小于30mm，多余部分宜用手提砂輪鋸切割，不得采用電弧切割。在錨具與錨墊板表面涂以防水涂料。為了使無黏結筋端頭全封閉，在錨具端頭涂防腐潤滑油脂后，罩上封端塑料蓋帽。錨固區混凝土或砂漿凈保護層最小厚度：梁為25mm，板為20mm。

4.無黏結預應力混凝土在煤倉中的使用

凱達選煤廠圓形儲煤倉的內徑為25m,高度為49.6m，采用了無黏結預應力混凝土設計和施工。池壁厚度為370mm，環向預應力筋采用7φs15.2無黏結鋼絞線束，豎向間距為0.45m，預應力筋由四根護壁柱按包角1800環向布置錨固在扶壁柱上，見圖2，圖3。張拉控制應力為σcon=0.75fptk=0.75X1860=1395N/M2,張拉采用“雙控”張拉。張拉時混凝土強度需達到100%,采用兩端張拉，為避免非對稱張拉的不利影響，同一水平的兩根半圓束同時張拉，張拉順序從下而上，隔根張拉，然后自上而下全部張拉。無黏結筋施加預應力后，錨具、墊板等應沿扶壁柱用C30膨脹性細石混凝土封裹。采用此技術以后，與其他類似的煤倉相比，倉壁更薄了，鋼筋用量更省，施工也很方便。

圖2 壁柱預應力筋交叉配筋圖

圖3 預應力筋平面布置簡圖

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.027

任啟東 男 籍貫：皖 出生年月：1974.10學歷：本科，職稱：工程師，工作單位：中煤三建三十三處。