预应力混凝土材料及钢筋混凝土结构

预应力混凝土构件抗裂性的高低，取决于预应力筋预拉力的大小。预应力筋预拉力越高，混凝土受到的预压力就越大，构件的抗裂性也就越好。为了建立较高的预应力，必须尽量采用高强度钢材和高强度混凝土。在预应力混凝土构件中对预应力预应力筋有下列一些要求：

（1）强度要高 预应力筋的张拉应力在构件的整个制作和使用过程中会出现各种应力损失，这些损失的总和有时可达到200N/mm²以上，如果所用的预应力筋强度不高，那么张拉时所建立的应力甚至会损失殆尽。

（2）与混凝土有较好的粘结力 先张法构件，是靠预应力筋与混凝土之间的粘结力来传递预应力的。有些试验表明，直径大于4mm的光面碳素钢丝，在应力达到1000N/mm²以上时，就会在混凝土中发生滑移。因此，在先张法中，预应力筋与混凝土之间必须有较高的粘结自锚强度。对一些高强度的光面钢丝就要经过“刻痕”、“压波”或“扭结”，使它形成刻痕钢丝、波形钢丝及扭结钢丝，增加粘结力。

（3）要有足够的塑性和良好的加工性能 钢材强度越高，其塑性（拉断时的伸长率）越低。预应力筋塑性太低时，特别当处于低温和冲击荷载条件下，就有可能发生脆性断裂。良好的加工性能是指焊接性能好，以及采用镦头锚板时，预应力筋头部镦粗（冷镦、热镦）后不影响原有的力学性能等。

目前我国常用的预应力预应力筋有下列几种。

用作预应力筋的钢丝可分为：

（1）钢绞线 将多根平行的高强钢丝围绕中间的一根芯丝通过铰盘机以螺旋形式紧紧包住芯丝使之拧成一股。常用的如7ϕ5（图11-5），表示7根直径为5mm的高强钢丝为一股，外围直径约15mm，螺距约为外围直径的15倍，最后经回火处理，设计强度可达1000N/mm²以上。钢绞线与混凝土粘结较好，而且比钢筋或钢丝束柔软，便于运输和施工，端部还可设法镦头，已在大跨度桥梁等结构中得到广泛应用。

图11-5 钢绞线

（2）高强钢丝 包括光面（碳素钢丝）和螺旋肋钢丝。光面钢丝直径为4～9mm，螺旋肋钢丝公称直径为4～9mm，设计强度可达1000N/mm²以上，但因含碳量较高，塑性较差。

（3）钢丝束 在后张法构件中，当需要钢丝的数量很多时，钢丝常成束布置，称为钢丝束。钢丝束就是将几根或几十根钢丝按一定的规律平行地排列，用铁丝扎在一起。排列的方式有单根单圈、单根双圈、单束单圈等，如图11-6所示。

用作预应力筋的预应力螺纹钢筋即精轧螺纹钢筋，公称直径在18mm以上，其设计抗拉强度通常低于1000N/mm²，可用于中、小跨度的预应力构件。(www.xing528.com)

用作预应力筋的钢绞线、钢丝及钢筋的种类、符号、强度标准值、设计值和弹性模量详见附表5、附表7、附表8相应部分。

图11-6 钢丝束的形式

1—钢丝 2—芯子 3—绑扎铁丝

在预应力混凝土构件中，对混凝土有下列一些要求：

（1）强度高，以与高强度预应力筋相适应，保证预应力筋充分发挥作用，并能有效地减小构件截面尺寸和减轻自重。

（2）弹性模量高，以使构件刚度加大，变形小，减少预应力损失。

（3）收缩徐变小，以减少预应力损失。

（4）快硬、早强，以能尽早施加预应力，加快施工进度，提高设备利用率。

一般来说，预应力构件的混凝土强度等级不应低于C30；当采用钢绞线、钢丝等作为预应力筋以及大跨度结构，则不宜低于C40。

混凝土的设计强度值见附表2。