无粘结预应力混凝土就是在预应力筋表面覆裹一层涂塑层后,如同普通钢筋一样先铺放在支好的模板内,再进行混凝土浇筑,待混凝土达到设计强度后,用张拉机具进行张拉,当张拉达到设计的应力后,两端用特制的锚具锚固。无粘结预应力实质就是预应力筋与混凝土没有粘结,张拉力全靠两端的锚具传到构件上。它属于后张法施工,但不需要预留孔道、穿筋、灌浆等复杂工序,加快了施工速度。无粘结预应力筋摩擦力小,易弯成多跨曲线形状,特别适用于建造大跨度的单、双向连续多跨曲线配筋梁板结构和屋盖。
4.1 无粘结预应力筋制作及质量要求
4.1.1 原材料的选择
无粘结预应力筋由预应力筋、涂料层、外包层及锚具组成(图5-26),通常所说的无粘结预应力筋是指由他们组成的整体。
预应力筋一般是钢丝束或钢绞线,其质量应符合现行国家标准的规定,即《预应力混凝土用钢丝》(GB/T5223),《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T5224)。钢丝束和钢绞线束不得有死弯,有死弯的必须切断,成型每根钢丝必须是通长的,严禁有接头。
涂料层、外包层的作用是使预应力筋与混凝土隔离,减少张拉时的摩擦损失,防止预应力筋锈蚀。涂料层应采用专门的防腐油脂,常用的涂料层有防腐沥青和防腐油脂。对涂料的要求是:
1、在-20℃~+70℃温度范围内,不流淌,不裂缝变脆,并有一定韧性;
2、使用期间,化学稳定性好;
3、对周围材料(如混凝土、钢材和外包材料)无侵蚀作用;
4、不透水、不吸湿、防水性好;
5、防腐蚀性能好;
6、润滑性能好,摩阻力小。
常用的外包层材料是高密度聚乙烯或聚丙烯塑料制品,严禁使用聚氯乙稀制品,因其在长期的使用过程中氯离子将析出,对周围的材料有腐蚀作用。对外包层的要求是:
1、在-20 ℃~+70℃温度范围内,低温不脆化,高温化学稳定性好;
2、必须具有足够的韧性和抗破损性能;
3、对周围材料(如混凝土、钢材)无侵蚀作用;
4、防水性好,保证预应力筋在运输、储存、铺放和浇筑混凝土的过程中不会破损。
4.1.2 锚具
后张法有粘结预应力筋的拉力是通过预应力筋与混凝土握裹和端头锚具共同承受,而后张法无粘结预应力筋的拉力完全靠两端的锚具承受并传递到混凝土中去,因此无粘结预应力筋的锚具受力比有粘结预应力筋的锚具大,所以对无粘结预应力筋的锚具性能要求更高,必须采用Ⅰ类锚具,无粘结预应力筋―锚具组装件的静载和疲劳锚固性能必须满足Ⅰ类锚具的锚固性能要求。钢丝束作为无粘结预应力筋时可使用镦头锚具,钢绞线作为无粘结预应力筋时可使用XM型、JM型锚具。
4.1.3 无粘结预应力筋的制作
无粘结预应力筋的制作,涂料层的涂敷和外包层的制作应一次完成,涂料层防腐油脂应完全填充预应力筋与外包层之间的环形空间。外包层的制作,有缠绕水密性胶带、外套聚乙烯套管、热封塑料包裹层及挤塑成型工艺等方法,其中较常用的是挤塑成型工艺,由专业化工厂生产。
挤塑成型工艺主要是预应力筋通过涂油装置涂油,涂过油的预应力筋通过塑料挤压机涂刷塑料薄膜,再经冷却筒膜成型塑料套管。这种挤塑成型工艺和电线、电缆包裹塑料套管工艺相似。无粘结预应力筋挤压涂层工艺的特点是效率高,质量好,设备性能稳定。
4.2 无粘结预应力施工工艺
4.2.1 无粘结预应力筋的铺放
无粘结预应力筋送到现场后,应及时检查其规格尺寸和数量,逐根检查其端部配件无误后,方可分类堆放。对局部破损的外包层,可用水密性胶带进行缠绕修补,胶带搭接宽度不应小于胶带宽度的1/2,缠绕长度应超过破损长度,严重破损的应予以报废。
无粘结预应力筋应按设计图纸的规定进行铺放,铺放时应符合下列要求:
1、无粘结预应力筋允许采用与普通钢筋相同的绑扎方法,铺放前应通过计算确定无粘结预应力筋的位置,其垂直高度宜采用支撑钢筋控制,亦可与其他钢筋绑扎。对于2~4根无粘结预应力筋组成的集束预应力筋,支撑钢筋的直径不宜小于10mm,间距不宜大于1.0m;对于5根或更多无粘结预应力筋组成的集束预应力筋,支撑钢筋的直径不宜小于12mm,间距不宜大于1.2m。无粘结预应力筋位置的垂直偏差,在板内为±5mm,在梁内为±10mm。
2、无粘结预应力筋的位置宜保持顺直;
3、无粘结筋的铺放分单向和双向曲线配置两种,铺放双向配筋的无粘结预应力筋,应对每个纵横交叉点相应的两个标高进行比较,先铺放标高低的预应力筋,再铺放标高较高的预应力筋,以免两个方向的预应力筋相互穿插。当无粘结筋为竖向、环向或螺旋型铺放时,应有定位支架或其他构造措施控制位置。
4.2.2 混凝土浇筑
在混凝土浇筑之前,要检查张拉端和固定端的安装是否符合设计要求。无粘结筋的束形是否符合设计要求,如不符合应及时修整。
在浇筑混凝土中不准碰撞踩踏无粘结预应力筋、支撑架及端部预埋件,确保无粘结筋的束形和锚具位置的准确。
施工中要特别注意张拉端和固定端两个部位的混凝土必须振捣密实,如果混凝土浇筑成型后发现有裂缝或空鼓或其他质量问题,在张拉之前必须修补或返工。
4.2.3 无粘结预应力筋的张拉
张拉时混凝土的强度值应符合设计要求,当设计无规定时,混凝土立方体抗压强度不宜低于混凝土强度设计标准值的75%。
无粘结预应力筋的张拉程序一般采用0→103%σcon。当预应力筋的长度小于25m时,可采用一端张拉;若长度大于25m时,宜采用两端张拉。当预应力筋长超过50m时宜采用分段张拉。
张拉中,要严防钢丝发生滑脱或拉断,滑脱或断裂的根数,不应超过结构同一截面钢丝总根数的2%,最多只允许1根,对于多跨双向连续板,其同一截面应按每跨计算。
张拉的顺序应符合设计要求,如设计无规定时,可采用分批、分阶段对称张拉。根据铺放顺序,先铺放的先张拉,后铺放的后张拉。
4.2.4 对锚固区的保护
无粘结预应力筋张拉完毕后,应及时对锚固区进行保护,应用后浇膨胀混凝土和低收缩防水砂浆或环氧砂浆密封。在浇筑砂浆前,宜在槽内壁涂以环氧树脂类粘结剂。锚固区也可用后浇的外包钢筋混凝土圈梁进行封闭。外包圈梁不宜突出在外墙面以外。
对不能使用混凝土或砂浆包裹的部位,应对无粘结预应力筋的锚具全部涂以与无粘结预应力筋涂料层相同的防腐油脂,并用具有防腐蚀和放火性能的保护套将锚具完全密封。
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