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缓粘结预应力技术及其工程中的应用

时间:2014-08-20 14:19来源:网络 作者:admin 点击:
缓粘结预应力新技术于2012年面世。这种新型预应力技术突破了传统的预应力理念,以其承载力高、抗震延性、施工工艺简单、抗裂性好、节点布置灵活等优点,受到业内关注。
缓粘结预应力技术及其工程中的应用
摘要:缓粘结预应力新技术于2012年面世。这种新型预应力技术突破了传统的预应力理念,以其承载力高、抗震延性、施工工艺简单、抗裂性好、节点布置灵活等优点,受到业内关注。 
   关键词:缓粘结预应力;技术;工程;应用 
  中图分类号:TU74 文献标识码:A 
  一、引言 缓粘结预应力技术及其工程中的应用
摘要:缓粘结预应力新技术于2012年面世。这种新型预应力技术突破了传统的预应力理念,以其承载力高、抗震延性、施工工艺简单、抗裂性好、节点布置灵活等优点,受到业内关注。 
   关键词:缓粘结预应力;技术;工程;应用 
  中图分类号:TU74 文献标识码:A 
  一、引言 
  据介绍,缓粘结预应力技术是继有粘结和无粘结之后的一种新型预应力技术,它秉承了无粘结预应力施工简便的优点,同时又具有有粘结预应力力学性能好的优点,是预应力技术发展的一大创新。在缓粘结预应力新技术信息发布会上,住房城乡建设部相关司局领导对此项技术给予了充分肯定,这是因为该项技术首次以材料销售形式全面进入市场,将工程结构与工程材料相结合而开发出的,从缓凝材料配制、缓粘结钢绞线生产到缓粘结预应力混凝土结构设计与施工的一整套预应力技术体系。 
  该项技术由中冶建研预应力技术研究院、京冶预应力工程公司潜心研究,从2002年首次提出、2008年在河北省承德市城市规划展览馆工程首次应用接受市场检验、2011年在山东省日照市凌云海食糖精炼—糖储存库工程中融合材料、结构、机械等专业知识到2012年在住房城乡建设部主编的两部行业标准中获得权威认可,走过了10年的自主创新之路。 
  二、技术原理 
  缓粘结预应力工艺解决了有粘结压浆工序及压浆质量问题和无粘结局部应力损失较大等问题。缓粘结预应力施工是指预应力钢筋与混凝土间采用缓粘结材料隔离,在预应力钢筋张拉施工时可以保证其自由伸缩,在张拉施工完成后再发生凝结的一种施工工艺,无须压浆工序。 
  随着高强度混凝土及预应力筋的采用,构件截面尺寸的减小,三向预应力的采用,施工中的混凝土分批灌筑、张拉、压浆的阶段性等因素都使一些问题更显突出,后张法有粘结筋的预应力混凝土施工中,预应力筋的孔道设置及孔道压浆均是施工质量难以保证却又为极其重要的一环。 
  缓粘结预应力筋(如图1)在预应力筋的张拉前具有无粘结筋的特点,而后期又具有有粘结筋使用效果,即它既具有无粘结筋的使用方便、布索自由、无需孔道的设置和压浆的优点,又具有有粘结筋在后期使用力学性能好和安全的优点。 
   
  图1缓粘结预应力钢筋剖面图 
   1、外层套管 
  2、润滑胶粘材料 
  3、预应力钢筋(钢绞线) 
   
   缓粘结筋的作用机理是在预应力的外侧包裹一种特殊的缓凝砂浆,这种砂浆要求能在30天前不凝结,在5~40℃密闭条件下,这就满足了现场张拉力筋的时间要求。在30天后开始逐渐硬化,达到30MPa以上的抗压强度,对预应力筋产生握裹、保护作用。 
   其作用机理之一是缓凝剂与Ca离子作用,在水泥颗粒表面形成不溶性物质膜,阻碍了水泥矿物正常的水化作用,而起到缓凝作用。当不溶性质膜内渗透压增大使之破裂,暴露出新的熟料表面,消耗缓凝材料生成不溶性物质。直到消耗尽缓凝物质,才能使缓凝砂浆具有强度,使水泥正常水化。之二是难于较快地生成钙矾石晶体而起到缓凝作用,这是由于所掺入的缓凝剂吸附于水泥颗粒表面或水化产物表面,使得水分子和Ca、SO+等离子与C3A类物质作用程度变弱。 
  主要施工技术 
  缓粘结设计施工控制技术有以下几个关键点:总包单位准确通知工程进度,使缓粘结预应力筋的加工时间与工程整体进度相协调,减少缓粘结筋制用到铺放在空气中的暴露时间;总包单位还应合理安排施段的划分和施工顺序,尽量避免缓粘结预应力筋穿越后浇带,在混凝土强度达到设计要求后尽快优先张拉缓粘结预应力筋;其在张拉阶段与无粘结预应力筋性能基本一致,可以完全采用无粘结预应力筋的张拉工艺,设备及锚固装置。 
  缓粘结预应力筋的润滑材料要保证施工阶段不离析,固化后体积稳定不收缩,应具有良好的润滑性、涂附性和自行固化性能;缓粘结预应力筋运输、吊装过程中应注意避免对预应力筋表皮的损伤,轻拿轻放、严禁抛摔,铺放时避免拖擦,端头要用胶带包裹密实,避免润滑剂流出和杂质进入。 
  (一)、施工技术要求 
  1、原材、机械设备要求 
  为保证所有施工工艺、工序有序可控,首先现场应有备用设备及易损器件; 
  张拉施工所使用的千斤顶和油表必须事先完成标定、检测工作,保证设备状态;同时施工所用的各种机械设备如混凝土搅拌站、汽车泵、振动器等必须保证设备运转良好;现场使用的所有材料(钢绞线、钢筋、水泥、粉煤灰、粗细骨料等)必须准备到位。 
  2、时限要求 
  为保证梁体预制质量,期间工作钢绞线定位、绑扎,支立箱梁内模,清理模板等工作需衔接紧密,缓粘结砂浆从拌制到浇筑箱梁混凝土不允许超过48h,缓粘结砂浆从拌制到梁体张拉结束不能超过240h。 
  3、过程控制 
  一是决不允许使用放置较长时间的缓凝砂浆,缓凝砂浆需随用随拌, 一般缓凝砂浆配好后必须尽快内包裹于预应力筋上,包裹好的预应力筋也应该随包随用。 
  二是在箱梁混凝土浇筑时,振动棒不能接触钢绞线。包裹好的钢绞线需置于阴凉处存放,避免阳光直晒,保持缓粘结砂浆的水份不散失。特别强调为防止缓凝砂浆中水分的散失,在预应力钢筋绑扎过程中应特别注意不能将钢筋外层的塑料布刮破。 
  4、劳力组织 
  提前进行监理报验的准备工作,防止因报检环节组织不当影响施工,钢筋绑扎和模板支立必须保证施工质量,现场准备重组的劳力,确保检查一次通过进行施工。 
   (二)、拌制缓粘结砂浆 
  1、砂浆配合比控制 
  水泥:粉煤灰:复合缓凝剂主料:复合缓凝剂辅料:水=120:40 :20:4.8:60(单位:kg)。严格按照此公式配比(配料时应先按照配比将小料和粉煤灰、水泥搅拌均匀再加入水拌制),将缓凝材料、粉煤灰及与梁体混凝土同标号的水泥拌制缓粘结砂浆。 
  2、预应力钢筋包裹缓粘结砂浆 
  首先将缓凝砂浆包裹厚度控制在5-7.5mm,将配置好的缓凝砂浆均匀地涂抹在5cm宽的塑料布上;其次将塑料布的一头同预应力钢筋绑牢,均匀施力,顺时针旋转,将缓凝砂浆包裹在预应力钢筋上,再反时针用塑料布缠绕一遍,在端头扎牢。第三,将包裹好的钢绞线需置于阴凉处存放,避免阳光直晒,包裹好的缓粘结预应力筋平放好待用。最后绑扎普通钢筋时将缓粘结预应力筋一同绑扎入模。为防止缓凝砂浆中水分的散失,预应力钢筋绑扎过程中应包裹时必须密闭妥贴, 不得留有空隙,不能有破损, 两端塑料布一定要扎牢。 
  (三)缓粘结预应力筋制作要点 
  1、制作过程 
  缓粘结预应力筋下料应在平坦、洁净的场地上进行。其下料长度应采用钢尺丈量,使用砂轮锯或专用切筋器切断;在缓粘结预应力筋制作或组装时,不得采用加热、焊接或电气焊切割;在缓粘结预应力筋近旁对其它部件进行气割或焊接时,应防止缓粘结预应力筋受焊接火花或接地电流的影响。 
  缓粘结预应力筋挤压锚具挤压前,钢绞线、挤压模与活塞杆应在同一轴心线上,并在钢绞线端头安装异型钢丝衬套与挤压套,挤压套外表面要涂润滑油。钢绞线端头应露出成型后压锚具外端,挤压锚具应与锚垫板固定可靠,液压挤压机的压力表读数按生产厂提供的参数控制。 
  缓粘结预应力筋的张拉 
  根据混凝土同期试块强度报告达到张拉要求,即各层板混凝土达100%设计强度后开始缓粘结预应力筋张拉。张拉顺序根据施工流水段划分及进度,分施工段张拉,再各施工段内张拉尽量均匀张拉。缓粘结预应力筋张拉采用张拉力与伸长值双控进行,缓粘结预应力筋张拉控制应力及伸长值应满足设计要求。 
  具体张拉步骤如下:在张拉前进行试运行,保证设备处于良好工作状态,清理端部及穴模后安装锚环及夹片。预应力张拉设备在使用前,应送有资质的检验机构对千斤顶和油表进行配套标定;安装千斤顶,连接好油路系统。张拉到初应力(张拉控制应力的10%)时,首次记录千斤顶伸长值,然后继续张拉至控制应力,再次量测伸长值,卸载锚固回程并卸下千斤顶,张拉完毕。 
  四、缓粘结预应力施工工艺的优点 
  (一)、降低施工造价。比如说一个桥梁工程,同样的跨度,由于截面小,材料用量节省,还降低了台后填土的厚度;在不改变梁体截面尺寸的前提下,缓粘结预应力施工技术可减少预应力筋数量的15%。 
  (二)、适宜用于截面尺寸受限制或配筋空间不足的桥梁上。截面尺寸受限制或配筋空间不足的桥梁如采用T梁或其他预应力的箱梁设计,有事满足不了通行双层集装箱火车的高度要求。但由于缓粘结预应力施工技术可以使梁体的高跨比控制在1/25~1/30,大大降低了梁体高度。 
   (三)、安全性好、张拉操作简单。梁自重较小,结构可靠性增强,易于运输、架设安装施工,可靠性大大增加。加上缓凝结预应力工艺预应力筋均为单根布置、张拉,所需的张拉设备较小,易于对准定位及保证张拉质量。 
  五、结束语 
  缓粘结筋工艺目前已在实际工程中多次应用,目前主要应用于公路桥的空心板上,常用跨径16m~30m;尤其应用于三向预应力箱梁的竖、横两个方向,使其优点得到极好的体现。缓粘结钢预应力在施工中要保留同批次缓粘结预应力钢绞线,检查在规定时间内是否固化。在施工前也要充分考虑现场施工工期的要求,适当留出备用时间,以便确定缓粘结剂的固化时间,确保在规定时间内进行张拉。 
  由于本工艺在桥梁上的使用还较少,其施工工艺需要进一步改进和提高,受力机理和设计理论也需进一步研究和完善,但缓粘结预应力施工工艺可以按照无粘结预应力的施工方法达到有粘结预应力的受力模式,是预应力施工技术发展的趋势,其展现出来的优势预示着它必然有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。 
   
  参考文献: 
  [1]赵建昌.王起才.缓粘结预应力混凝土结构试验研究[J].铁道学报.2002(02) 
  [2]于慧敏.王中筑.贾希君.邹安.缓粘结预应力混凝土技术在天津力神力池扩建项目中的应用[J].预应力技术.2007 
  [3]孙长江.缓粘结预应力筋施工技术[J].铁道建筑技术.1995(05) 
  [4]王起才.缓粘结预应力混凝土构件试验研究[J].铁道学报.2001(01) 
本文摘自论文网,原文地址:http://www.xzbu.com/2/view-4527058.htm
 
  据介绍,缓粘结预应力技术是继有粘结和无粘结之后的一种新型预应力技术,它秉承了无粘结预应力施工简便的优点,同时又具有有粘结预应力力学性能好的优点,是预应力技术发展的一大创新。在缓粘结预应力新技术信息发布会上,住房城乡建设部相关司局领导对此项技术给予了充分肯定,这是因为该项技术首次以材料销售形式全面进入市场,将工程结构与工程材料相结合而开发出的,从缓凝材料配制、缓粘结钢绞线生产到缓粘结预应力混凝土结构设计与施工的一整套预应力技术体系。 
  该项技术由中冶建研预应力技术研究院、京冶预应力工程公司潜心研究,从2002年首次提出、2008年在河北省承德市城市规划展览馆工程首次应用接受市场检验、2011年在山东省日照市凌云海食糖精炼—糖储存库工程中融合材料、结构、机械等专业知识到2012年在住房城乡建设部主编的两部行业标准中获得权威认可,走过了10年的自主创新之路。 
  二、技术原理 
  缓粘结预应力工艺解决了有粘结压浆工序及压浆质量问题和无粘结局部应力损失较大等问题。缓粘结预应力施工是指预应力钢筋与混凝土间采用缓粘结材料隔离,在预应力钢筋张拉施工时可以保证其自由伸缩,在张拉施工完成后再发生凝结的一种施工工艺,无须压浆工序。 
  随着高强度混凝土及预应力筋的采用,构件截面尺寸的减小,三向预应力的采用,施工中的混凝土分批灌筑、张拉、压浆的阶段性等因素都使一些问题更显突出,后张法有粘结筋的预应力混凝土施工中,预应力筋的孔道设置及孔道压浆均是施工质量难以保证却又为极其重要的一环。 
  缓粘结预应力筋(如图1)在预应力筋的张拉前具有无粘结筋的特点,而后期又具有有粘结筋使用效果,即它既具有无粘结筋的使用方便、布索自由、无需孔道的设置和压浆的优点,又具有有粘结筋在后期使用力学性能好和安全的优点。 
   
  图1缓粘结预应力钢筋剖面图 
   1、外层套管 
  2、润滑胶粘材料 
  3、预应力钢筋(钢绞线) 
   
   缓粘结筋的作用机理是在预应力的外侧包裹一种特殊的缓凝砂浆,这种砂浆要求能在30天前不凝结,在5~40℃密闭条件下,这就满足了现场张拉力筋的时间要求。在30天后开始逐渐硬化,达到30MPa以上的抗压强度,对预应力筋产生握裹、保护作用。 
   其作用机理之一是缓凝剂与Ca离子作用,在水泥颗粒表面形成不溶性物质膜,阻碍了水泥矿物正常的水化作用,而起到缓凝作用。当不溶性质膜内渗透压增大使之破裂,暴露出新的熟料表面,消耗缓凝材料生成不溶性物质。直到消耗尽缓凝物质,才能使缓凝砂浆具有强度,使水泥正常水化。之二是难于较快地生成钙矾石晶体而起到缓凝作用,这是由于所掺入的缓凝剂吸附于水泥颗粒表面或水化产物表面,使得水分子和Ca、SO+等离子与C3A类物质作用程度变弱。 
  主要施工技术 
  缓粘结设计施工控制技术有以下几个关键点:总包单位准确通知工程进度,使缓粘结预应力筋的加工时间与工程整体进度相协调,减少缓粘结筋制用到铺放在空气中的暴露时间;总包单位还应合理安排施段的划分和施工顺序,尽量避免缓粘结预应力筋穿越后浇带,在混凝土强度达到设计要求后尽快优先张拉缓粘结预应力筋;其在张拉阶段与无粘结预应力筋性能基本一致,可以完全采用无粘结预应力筋的张拉工艺,设备及锚固装置。 
  缓粘结预应力筋的润滑材料要保证施工阶段不离析,固化后体积稳定不收缩,应具有良好的润滑性、涂附性和自行固化性能;缓粘结预应力筋运输、吊装过程中应注意避免对预应力筋表皮的损伤,轻拿轻放、严禁抛摔,铺放时避免拖擦,端头要用胶带包裹密实,避免润滑剂流出和杂质进入。 
  (一)、施工技术要求 
  1、原材、机械设备要求 
  为保证所有施工工艺、工序有序可控,首先现场应有备用设备及易损器件; 
  张拉施工所使用的千斤顶和油表必须事先完成标定、检测工作,保证设备状态;同时施工所用的各种机械设备如混凝土搅拌站、汽车泵、振动器等必须保证设备运转良好;现场使用的所有材料(钢绞线、钢筋、水泥、粉煤灰、粗细骨料等)必须准备到位。 
  2、时限要求 
  为保证梁体预制质量,期间工作钢绞线定位、绑扎,支立箱梁内模,清理模板等工作需衔接紧密,缓粘结砂浆从拌制到浇筑箱梁混凝土不允许超过48h,缓粘结砂浆从拌制到梁体张拉结束不能超过240h。 
  3、过程控制 
  一是决不允许使用放置较长时间的缓凝砂浆,缓凝砂浆需随用随拌, 一般缓凝砂浆配好后必须尽快内包裹于预应力筋上,包裹好的预应力筋也应该随包随用。 
  二是在箱梁混凝土浇筑时,振动棒不能接触钢绞线。包裹好的钢绞线需置于阴凉处存放,避免阳光直晒,保持缓粘结砂浆的水份不散失。特别强调为防止缓凝砂浆中水分的散失,在预应力钢筋绑扎过程中应特别注意不能将钢筋外层的塑料布刮破。 
  4、劳力组织 
  提前进行监理报验的准备工作,防止因报检环节组织不当影响施工,钢筋绑扎和模板支立必须保证施工质量,现场准备重组的劳力,确保检查一次通过进行施工。 
   (二)、拌制缓粘结砂浆 
  1、砂浆配合比控制 
  水泥:粉煤灰:复合缓凝剂主料:复合缓凝剂辅料:水=120:40 :20:4.8:60(单位:kg)。严格按照此公式配比(配料时应先按照配比将小料和粉煤灰、水泥搅拌均匀再加入水拌制),将缓凝材料、粉煤灰及与梁体混凝土同标号的水泥拌制缓粘结砂浆。 
  2、预应力钢筋包裹缓粘结砂浆 
  首先将缓凝砂浆包裹厚度控制在5-7.5mm,将配置好的缓凝砂浆均匀地涂抹在5cm宽的塑料布上;其次将塑料布的一头同预应力钢筋绑牢,均匀施力,顺时针旋转,将缓凝砂浆包裹在预应力钢筋上,再反时针用塑料布缠绕一遍,在端头扎牢。第三,将包裹好的钢绞线需置于阴凉处存放,避免阳光直晒,包裹好的缓粘结预应力筋平放好待用。最后绑扎普通钢筋时将缓粘结预应力筋一同绑扎入模。为防止缓凝砂浆中水分的散失,预应力钢筋绑扎过程中应包裹时必须密闭妥贴, 不得留有空隙,不能有破损, 两端塑料布一定要扎牢。 
  (三)缓粘结预应力筋制作要点 
  1、制作过程 
  缓粘结预应力筋下料应在平坦、洁净的场地上进行。其下料长度应采用钢尺丈量,使用砂轮锯或专用切筋器切断;在缓粘结预应力筋制作或组装时,不得采用加热、焊接或电气焊切割;在缓粘结预应力筋近旁对其它部件进行气割或焊接时,应防止缓粘结预应力筋受焊接火花或接地电流的影响。 
  缓粘结预应力筋挤压锚具挤压前,钢绞线、挤压模与活塞杆应在同一轴心线上,并在钢绞线端头安装异型钢丝衬套与挤压套,挤压套外表面要涂润滑油。钢绞线端头应露出成型后压锚具外端,挤压锚具应与锚垫板固定可靠,液压挤压机的压力表读数按生产厂提供的参数控制。 
  缓粘结预应力筋的张拉 
  根据混凝土同期试块强度报告达到张拉要求,即各层板混凝土达100%设计强度后开始缓粘结预应力筋张拉。张拉顺序根据施工流水段划分及进度,分施工段张拉,再各施工段内张拉尽量均匀张拉。缓粘结预应力筋张拉采用张拉力与伸长值双控进行,缓粘结预应力筋张拉控制应力及伸长值应满足设计要求。 
  具体张拉步骤如下:在张拉前进行试运行,保证设备处于良好工作状态,清理端部及穴模后安装锚环及夹片。预应力张拉设备在使用前,应送有资质的检验机构对千斤顶和油表进行配套标定;安装千斤顶,连接好油路系统。张拉到初应力(张拉控制应力的10%)时,首次记录千斤顶伸长值,然后继续张拉至控制应力,再次量测伸长值,卸载锚固回程并卸下千斤顶,张拉完毕。 
  四、缓粘结预应力施工工艺的优点 
  (一)、降低施工造价。比如说一个桥梁工程,同样的跨度,由于截面小,材料用量节省,还降低了台后填土的厚度;在不改变梁体截面尺寸的前提下,缓粘结预应力施工技术可减少预应力筋数量的15%。 
  (二)、适宜用于截面尺寸受限制或配筋空间不足的桥梁上。截面尺寸受限制或配筋空间不足的桥梁如采用T梁或其他预应力的箱梁设计,有事满足不了通行双层集装箱火车的高度要求。但由于缓粘结预应力施工技术可以使梁体的高跨比控制在1/25~1/30,大大降低了梁体高度。 
   (三)、安全性好、张拉操作简单。梁自重较小,结构可靠性增强,易于运输、架设安装施工,可靠性大大增加。加上缓凝结预应力工艺预应力筋均为单根布置、张拉,所需的张拉设备较小,易于对准定位及保证张拉质量。 
  五、结束语 
  缓粘结筋工艺目前已在实际工程中多次应用,目前主要应用于公路桥的空心板上,常用跨径16m~30m;尤其应用于三向预应力箱梁的竖、横两个方向,使其优点得到极好的体现。缓粘结钢预应力在施工中要保留同批次缓粘结预应力钢绞线,检查在规定时间内是否固化。在施工前也要充分考虑现场施工工期的要求,适当留出备用时间,以便确定缓粘结剂的固化时间,确保在规定时间内进行张拉。 
  由于本工艺在桥梁上的使用还较少,其施工工艺需要进一步改进和提高,受力机理和设计理论也需进一步研究和完善,但缓粘结预应力施工工艺可以按照无粘结预应力的施工方法达到有粘结预应力的受力模式,是预应力施工技术发展的趋势,其展现出来的优势预示着它必然有广阔的应用前景和巨大的市场潜力。 
   
  参考文献: 
  [1]赵建昌.王起才.缓粘结预应力混凝土结构试验研究[J].铁道学报.2002(02) 
  [2]于慧敏.王中筑.贾希君.邹安.缓粘结预应力混凝土技术在天津力神力池扩建项目中的应用[J].预应力技术.2007 
  [3]孙长江.缓粘结预应力筋施工技术[J].铁道建筑技术.1995(05) 
  [4]王起才.缓粘结预应力混凝土构件试验研究[J].铁道学报.2001(01) 
本文摘自论文网,原文地址:http://www.xzbu.com/2/view-4527058.htm
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