缓粘结预应力混凝土技术是一种新型的预应力技术,它结合了无粘结预应力和有粘结预应力两种技术的优点,同时弥补了两种技术的不足。缓粘结预应力钢绞线的作用机理是在预应力钢绞线与护套之间填充缓凝材料,在正常温度下、预定时间内缓凝材料几乎是无凝结的,缓凝材料在此时相当于无粘结的防腐油脂,预应力钢绞线可以自由滑动,过了预定时间后,缓凝材料随时间推移逐渐固化,使预应力钢绞线、外包护套之间产生黏结力。外包高强护套材料表面通过机械压成如波纹管状的刻痕,通过护套凹凸不平的压痕与周围混凝土咬合,从而形成握裹力,缓粘结预应力便产生有粘结预应力的力学效果。如图1所示。

现浇混凝土空心楼盖是近年来国内外发展起来的一种全新的楼盖结构,缓粘结预应力技术在空心楼盖中的应用,将有效地提高结构的承载力,控制结构的挠度和裂缝,增大结构的使用空间,同时也提高了结构的抗震性能和耐久性。

某工程为露天体育场工程,地面为篮球场,地下为羽毛球馆、活动中心及训练厅等,由于建筑布置及使用功能的要求,为更好地提升净空和空间利用率,该工程多处采用了大跨度预应力空心楼盖结构,最大跨度25.2m×42.0m,板厚900mm。为更有效地解决大跨度空心楼盖结构的受力、变形和裂缝控制问题,该空心楼盖内采用了缓粘结预应力新技术。

空心楼盖为双向布置,间隔1 020mm布置1道肋梁,肋梁宽度220mm,内部放入轻质填充块,填充块尺寸800mm×800mm,厚度660mm,空心块上下混凝土厚度为120mm。沿短跨方向每个肋梁内布置8根缓粘结预应力钢绞线,沿长跨方向,每个肋梁内布置6根缓粘结预应力钢绞线。如图2所示。

本工程缓粘结预应力钢绞线采用ф^s15.2高强1860级国家标准低松弛预应力钢绞线,强度标准值f_ptk=1 860N/mm²;单束面积A_p=140mm²;弹性模量E_p=1.95×10⁵N/mm²;预应力钢绞线张拉控制应力σ_con=1 302N/mm²。缓粘结预应力钢绞线由钢绞线、外涂缓粘结胶粘剂和外包PE组成,质量为1.35kg/m,缓粘结胶粘剂要保证在张拉阶段可以自由滑动,1年内完全固化。

混凝土强度等级为C40,抗拉强度标准值f_tk=2.39N/mm²;轴心抗压强度设计值f_c=19.1N/mm²。非预应力钢筋采用HRB400钢筋,f_y=f'_y=360N/mm²。

1)材料进场时认真检查材料的规格、外观、尺寸及其质量证明文件,按要求进行材料复试试验。

2)施工现场存放时应尽量避免夏日阳光暴晒,避免外皮老化及缓粘结剂流失。

3)由于缓粘结预应力钢绞线中缓粘结剂超过张拉试用期后会逐渐凝固,因此要严格按照现场施工进度加工制作,不能搁置时间过长,从缓粘结制作到张拉的适用期一般为3个月为宜。

4)整个施工过程中注意保护外包护套,一旦外包护套破损,会有粘结剂流出,粘结剂具有比无粘结油脂更好的流动性,更容易从破损处流出,因此,运输、穿束过程中一定要注意保护缓粘结预应力钢绞线。对缓粘结预应力钢绞线轻微破损处应用聚乙烯胶带修补,若破损严重或是缓凝涂料溢出现象比较严重,应报废该段缓粘结预应力钢绞线。

1)根据设计图纸和现场条件进行深化设计,包括预应力钢绞线曲线布置、张拉端锚固位置、节点详图、钢筋排布等,简化施工难度。

2)缓粘结预应力钢绞线的施工流程与无粘结预应力钢绞线相似,质量控制和验收可参考无粘结预应力钢绞线的相关要求。

3)预应力钢绞线在专业加工场内提前下料,根据施工位置定长加工,将每根预应力钢绞线进行编序,单端张拉的预应力钢绞线在专业加工厂组装锚固端。根据施工进度情况,将材料提前运至施工现场,运到工地的预应力钢绞线均带有编号标牌,预应力钢绞线的铺放要与施工图所示的编号相对应。

4)通过安装定位钢筋,保证预应力钢绞线曲线线形。根据设计要求绘制曲线矢高图。每隔1~1.5m设置架立筋,架立筋采用10~12的螺纹钢筋,安装牢固,以备在预应力钢绞线安装时使用。

5)为保证预应力钢绞线的位置准确,要求先铺预应力钢绞线,后铺水、电线管道等。

6)张拉端的承压板需有可靠固定,严防振捣混凝土时移动,并须保持张拉作用线与承压板垂直(绑扎时应保持预应力钢绞线与锚杯轴线重合)。

7)预应力钢绞线的位置宜保持顺直,严禁相互扭绞。穿束时,如遇障碍,应进行调整后再穿。承压板面必须与张拉作用线垂直,节点组装件安装牢固,不得留有间隙。

8)从预应力钢绞线开始铺设直到混凝土浇筑,严禁踩踏碰撞预应力钢绞线成品,避免在预应力钢绞线周围使用电焊,以防预应力钢绞线通电造成强度降低。

1)本工程预应力空心楼盖中的预应力钢绞线短向采用一端张拉,一端锚固;长向采用两端张拉,两端张拉时一端先张拉到设计值另一端再补张拉。

2)张拉顺序为先张拉长向预应力钢绞线,再张拉短向预应力钢绞线,均由两边向中间对称张拉。

3)混凝土强度达到设计强度方可张拉,张拉前不得拆除预应力梁、预应力板底部支撑。

4)张拉千斤顶与压力表配套标定、配套使用,有效期不超过半年,保证张拉机械正常使用。

5)张拉采用应力应变双控,校核最大张拉力下的预应力钢绞线伸长值,实侧伸长值与计算伸长值的偏差控制在±6%之内。

6)当千斤顶行程满足不了所需伸长值时,中途可停止张拉,作临时锚固,倒回千斤顶行程,再进行第2次张拉。

7)张拉完成后切除多余钢筋,预应力钢绞线锚固后的外露长度应≥30mm。

8)缓粘结预应力采用穴模式做法,穴模要封闭密实,锚具不能外露。张拉端如不能及时封闭严密,需要进行防锈和防腐处理。

1)用于现浇混凝土空心楼盖的轻质填充块氯化物和碱总含量应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010—2010中对混凝土材料的要求;正常使用环境下不应产生有损人身健康及环境的有害成分,火灾时防火等级要求时间内不得产生析出楼板的有毒气体。

2)填充块的规格尺寸应根据具体工程图纸尺寸确定,尺寸允许偏差≤5mm。

3)当填充块短边尺寸>600mm时,宜在中部设置竖向通孔。

4)外观要求:表面应平整,无明显贯通裂缝空洞;应具有可靠的密封性。

1)填充块在运输和堆放时应轻装轻卸,如有破损应及时修补。

2)填充体的安装位置应符合设计要求,并应采取措施保持顺直整齐。

3)当预留、预埋设施无法避开填充体时,可对填充体采取开孔或断开等措施,并对孔道和缺口进行封堵修复。对管线集中的部位,应采取修改局部填充体尺寸等避让措施。

为避免浮板,必须采取行之有效的抗浮及加固措施。需在肋梁部位的底模上打小孔,并用12号左右的铅丝从模板下穿出绑住板上铁,再与板底的水平支撑绑牢(要求板底支撑连接牢固);当安放好空心块、绑扎限位筋后,就可将铁丝在抗浮控制点处拧紧。加固点≥4个/m²。

浇筑混凝土时应认真振捣,保证填充块底部混凝土振捣密实。张拉端、锚固端周围的混凝土严禁漏振,不得有蜂窝或孔洞。振捣时,应避免踏压碰预应力钢绞线、定位筋以及端部预埋部件。在混凝土初凝之后(浇筑后2~3d),应及时拆除端模,清理穴模。为了避免空心块上浮,空心板混凝土浇筑时应采用分层浇筑的方法,本工程900 mm厚空心板混凝土分2~3层浇筑。浇筑时,有专人看护,一旦有浮板迹象,应立即停止浇筑,进行加固处理。

缓粘结预应力技术在空心楼盖中的应用要根据缓粘结预应力的特点,控制好施工质量。尤其是根据施工进度合理安排施工生产,保证缓粘结预应力钢绞线的张拉在张拉适用期范围内。另一要点是做好抗浮加固措施,严禁浮板。