建筑施工技术：先张法施工工艺

先张法预应力混凝土构件在台座上生产时，其工艺流程见图5-9。

图5-9　先张法施工工艺流程

1. 预应力筋的铺设、张拉

1）预应力筋的铺设

铺设预应力筋前先做好台面的隔离层，隔离剂应选用非油脂类模板隔离剂，不得使预应力筋受污，以免影响预应力筋与混凝土的粘结。

碳素钢丝强度高，表面光滑，与混凝土黏结力差，必要时可采取表面刻痕和压波措施来提高钢丝与混凝土的黏结力。

钢丝接长可借助钢丝拼接器用20～22号铁丝密排绑扎。

2）张拉控制应力

预应力筋的张拉应根据设计要求采用合适的张拉方法、张拉顺序及张拉程序进行，并应有可靠的质量保证措施和安全技术措施。

《混凝土结构设计规范》规定，预应力筋的张拉控制应力σcon不宜超过表5.1的数值。

表5.1　张拉控制应力允许值

注：①fptk为预应力筋极限抗拉强度标准值；fpyk为预应力筋屈服强度强度标准值
　　②预应力筋的张拉控制应力值σcon不应小于0.4fptk。
　　③在下列情况下，表中的数值允许提高0.05fptk：
　　a.为了提高构件制作、运输及吊装阶段的抗裂度而设置在使用阶段受压区的预应力钢筋；
　　b.为了部分抵消由于应力松弛、摩擦、钢筋分批张拉以及预应力钢筋与张拉台座之间的温差因素产生的预应力损失。

3）预应力筋张拉力计算

预应力筋张拉力Fp的计算，见公式（5-1）。

式中　m——超张拉系数，取值1.03或1.05；

　　　σcon——预应力筋张拉控制应力，N/mm2；

　　　Ap——预应力筋截面面积，mm2。

4）张拉程序

热处理钢筋或钢绞线：采用0→1.03σcon→持荷2min→σcon

钢丝采用：0→1.03σcon→1.05σcon

如果设计时，钢筋的应力松弛按一次张拉取值，则张拉程序按照0→σcon就可以满足要求。

热处理钢筋或钢绞线的张拉程序中，超张拉5%并持荷2min，主要目的是为了在高应力状态下加速预应力筋松弛早期发展，以减少应力松弛引起的预应力损失。钢丝超张拉3%～5%，是为了弥补由于预应力筋松弛而引起的预应力损失。

预应力筋的张拉控制应力，应符合设计要求。当施工中预应力筋需要超张拉时，可比设计要求提高5%，但预应力筋必须处于弹性工作状态；预应力筋张拉锚固后实际预应力值与工程设计规定检验值的相对允许偏差为±5%，以确保对混凝土建立有效的预压应力。

5）预应力筋伸长值的验算

张拉预应力筋可单根进行也可多根成组同时进行。同时张拉多根预应力筋时，应预先调整初应力，使其相互之间的应力一致。预应力筋张拉锚固后，对设计位置的偏差不得大于5mm，也不得大于截面短边长度的4%。

预应力筋的计算伸长值Δl（单位：mm）见公式（5-2）。

式中　Fp——预应力筋的平均张拉力，kN。直线筋取张拉端的拉力；两端张拉的曲线筋，取张拉端的拉力与跨中扣除孔道摩阻损失后拉力的平均值；

　　　l——预应力筋的长度，mm；

　　　Ap——预应力筋的截面面积，mm2；(www.xing528.com)

　　　Es——预应力筋的弹性模量，kN/mm2。

预应力筋的实际伸长值，宜在初应力约为10%σcon时开始量测，但必须加上初应力以下的推算伸长值。通过伸长值的检验，可以综合反映张拉力是否足够以及预应力筋是否有异常现象等。

用应力控制方法张拉时，应校核预应力筋的伸长值，要求实际伸长值与计算伸长值允许偏差不超过±6%，如超出此范围，应暂停张拉，查明原因并采取措施予以调整后方可继续张拉。

2.混凝土浇筑和养护

预应力筋张拉完毕后即应浇筑混凝土。混凝土的浇筑应一次完成，不允许留设施工缝。混凝土的用水量和水泥用量必须严格控制，以减少混凝土由于收缩和徐变而引起的预应力损失。预应力混凝土构件浇筑时必须振捣密实（特别是在构件的端部），以保证预应力筋和混凝土之间的黏结力。预应力混凝土构件混凝土的强度等级一般不低于C30；当采用钢丝、钢绞线、热处理钢筋做预应力筋时，混凝土的强度等级不宜低于C40。

构件应避开台面的温度缝，当不可能避开时，可先在温度缝上铺薄钢板或垫油毡，然后再灌混凝土。浇筑时，振捣器不得碰撞预应力钢筋；混凝土未达到一定强度前也不允许碰踩或踩动预应力筋，以保证预应力筋与混凝土有良好的黏结力。

采用平卧叠浇法制作预应力混凝土构件时，其下层构件混凝土的强度须达到8～10MPa后，方可浇筑上层构件混凝土并应有隔离措施。

混凝土可采用自然养护或蒸汽养护。但应注意，在台座上用蒸汽养护时，温度升高后，预应力筋膨胀而台座的长度并无变化，因而引起预应力筋应力减小，这就是温差引起的预应力损失。为了减少这种温差应力损失，应保证混凝土在达到一定强度之前，温差不能太大（一般不超过20°C），故在台座上采用蒸汽养护时，其最高允许温度应根据设计要求的允许温差（张拉钢筋时的温度与台座温度的差）经计算确定。当混凝土强度养护至7.5MPa（粗钢筋）或10MPa（钢丝、钢绞线配筋）以上时，则可不受设计要求的温差限制，按一般构件的蒸汽养护规定进行。这种养护方法又称为二次升温养护法。在采用机组流水法用钢模制作、蒸汽养护时，由于钢模和预应力筋同样伸缩，所以不存在因温差而引起的预应力损失，可以采用一般加热养护制度。

3.预应力筋的放张

预应力筋放张过程是预应力的传递过程，是先张法构件能否获得良好质量的一个重要生产过程。应根据放张要求，确定合理的放张顺序、放张方法及相应的技术措施。

1）放张要求

放张预应力筋时，混凝土强度必须符合设计要求。当设计无要求时，不得低于设计的混凝土强度标准值的75%。对于重叠生产的构件，要求最上一层构件的混凝土强度不低于设计强度标准值的75%时，方可进行预应力筋的放张。过早放张预应力筋会引起较大的预应力损失或产生预应力筋滑动。预应力混凝土构件在预应力筋放张前要对混凝土试块进行试压，以确定混凝土的实际强度。

2）放张顺序

预应力筋的放张顺序，应符合设计要求。当设计无专门要求时，应符合下列规定：

（1）对承受轴心预压力的构件（如压杆、桩等），所有预应力筋应同时放张；

（2）对承受偏心预压力的构件，应先同时放张预压力较小区域的预应力筋，再同时放张预压力较大区域的预应力筋；

（3）当不能按上述规定放张时，应分阶段、对称、相互交错地放张，以防止放张过程中构件发生翘曲、裂纹及预应力筋断裂等现象；

（4）放张后预应力筋的切断顺序，宜由放张端开始，逐次切向另一端。

3）放张方法

对于预应力钢丝混凝土构件，分两种情况放张。配筋不多的预应力钢丝放张采用剪切、割断和熔断的方法自中间向两侧逐根进行，以减少回弹量，利于脱模。配筋较多的预应力钢丝放张采用同时放张的方法，以防止最后的预应力钢丝因应力突然增大而断裂或使构件端部开裂。

对于预应力钢筋混凝土构件，放张应缓慢进行。配筋不多的预应力钢筋，可采用逐根加热熔断或借预先设置在钢筋锚固端的楔块等单根放张。配筋较多的预应力钢筋，所有钢筋应同时放张，可采用楔块或砂箱等装置进行缓慢放张。

（1）楔块放张。

楔块装置放置在台座与横梁之间，放张预应力筋时，旋转螺母使螺杆向上运动，带动楔块向上移动，钢块间距变小，横梁向台座方向移动，同时放松预应力筋（见图5-10）。楔块放张，一般用于张拉力不大于300kN的情况。

图5-10　楔块放张

l—台座；2—横梁；3，4—钢块；5—钢楔块；6—螺杆；7—承力板；8—螺母

（2）砂箱放张。

砂箱装置放置在台座和横梁之间，它由钢制的套箱和活塞组成，内装石英砂或铁砂。预应力筋张拉时，砂箱中的砂被压实，承受横梁的反力。预应力筋放张时，将出砂口打开，砂缓慢流出，从而使预应力筋缓慢地放张。砂箱装置中的砂应采用于砂并选定适宜的级配，防止出现砂子压碎引起流不出的现象或者增加砂的空隙率，使预应力筋的预应力损失增加。采用砂箱放张，能控制放张速度，工作可靠，施工方便，可用于张拉力大于100kN的情况，见图5-11。

图5-11　砂箱装置示意图

1—活塞；2—钢套箱；3—进砂口；4—钢套箱底板；5—出砂口；6—砂子