任啟東

中煤三建三十三處，安徽 宿州 234000

淺談后張法無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在大直徑煤倉中的應(yīng)用及施工

任啟東

中煤三建三十三處，安徽 宿州 234000

本文介紹了無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)，工作原理及施工工藝以及無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在煤倉中的應(yīng)用。

無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土；工作原理；施工工藝；煤倉

隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，煤礦的產(chǎn)量的逐步提高，煤炭建筑中的儲(chǔ)煤倉和原煤倉的直徑有逐步增大的趨勢(shì)。另一方面隨著無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土技術(shù)的發(fā)展，煤倉設(shè)計(jì)和施工中也開始逐步使用此項(xiàng)技術(shù)。

1.無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土的特點(diǎn)

無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工時(shí)，在混凝土澆筑前，把涂有防腐油脂或?yàn)r青涂料層表面再裹一層高壓聚乙烯塑料包層的鋼絲束或鋼絞線像普通鋼筋一樣進(jìn)行綁扎，埋植在混凝土構(gòu)件內(nèi)，等混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的強(qiáng)度后，用張拉機(jī)具對(duì)其進(jìn)行張拉和錨固，錨具作為預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的一個(gè)組成部分，永遠(yuǎn)留在構(gòu)件上，不能重復(fù)使用。這種技術(shù)的特點(diǎn)是，完全借助兩端的錨具傳遞預(yù)應(yīng)力，但不需預(yù)留孔洞，也不必灌漿，施工簡(jiǎn)單，質(zhì)量容易控制。這種特點(diǎn)使預(yù)應(yīng)力混凝土在高大的筒倉中應(yīng)用成為可能。

2.無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土工作原理

普通混凝土是典型的脆性材料，抗壓性能很好，抗拉性能很差。普通混凝土構(gòu)件的抗拉極限應(yīng)變值只有0.001～0.00015，如果保證混凝土不開裂，則受拉鋼筋的應(yīng)力也只能達(dá)到20～30N/mm2；對(duì)于允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件，由于受到裂縫寬度的限制，鋼筋的應(yīng)力只能達(dá)到150～210KN/mm2。 這樣高強(qiáng)度鋼筋在普通混凝土中不能充分發(fā)揮作用，預(yù)應(yīng)力混凝土是解決這一矛盾的有效方法。它在構(gòu)件的受拉區(qū)預(yù)先施加壓力產(chǎn)生預(yù)壓壓應(yīng)力，當(dāng)在荷載作用下產(chǎn)生拉應(yīng)力時(shí)，首先抵消預(yù)壓應(yīng)力，然后隨著荷載的不斷增加，受拉區(qū)的混凝土才受拉開裂，從而推遲裂縫的出現(xiàn)和限制裂縫的開展，提高了構(gòu)件的抗裂度和剛度。使高強(qiáng)度鋼筋的強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，減少鋼筋的用量，降低造價(jià)。原煤倉，儲(chǔ)煤倉主要是用來存儲(chǔ)煤炭，受力形式主要表現(xiàn)為小偏心受拉，隨著直徑的加大，高度的增加，環(huán)向拉力增加很快，對(duì)于普通混凝土，由于鋼筋的強(qiáng)度不能充分利用，需要配置大量的鋼筋來抵抗拉力，這樣建筑的用鋼量很高。如果采用預(yù)應(yīng)力混凝土，使用高強(qiáng)度的鋼筋，用鋼量可以顯著下降，結(jié)構(gòu)可以更輕巧。

3.無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土施工工藝

錨具和張拉設(shè)備的選擇→ 鋼筋的加工制作→鋼筋綁扎→澆筑砼及混凝土養(yǎng)護(hù)→預(yù)應(yīng)力筋張拉 →預(yù)應(yīng)力筋封錨

1）錨具和張拉設(shè)備的選擇：鋼筋加工制作前，首先要根據(jù)預(yù)應(yīng)力筋的種類及其張拉錨固的工藝情況，選擇錨具和張拉設(shè)備。預(yù)應(yīng)力筋的張拉力不應(yīng)大于設(shè)備額定張拉力，預(yù)應(yīng)力筋的一次張拉伸長(zhǎng)值不宜超過設(shè)備的最大張拉行程。當(dāng)一次張拉不足時(shí)，可以采用復(fù)張拉的方法，但所用的錨具與夾具應(yīng)能適應(yīng)重復(fù)張拉的要求。

圖1 鋼絞線下料長(zhǎng)度計(jì)算簡(jiǎn)圖

2）鋼絞線的盤重大、盤卷小、彈力大，為了防止在下料過程中鋼絞線紊亂并彈出傷人，事先應(yīng)制作一個(gè)簡(jiǎn)易的鐵籠。下料時(shí)，將鋼絞線盤卷裝在鐵籠內(nèi)，從盤卷中央逐步抽出，較為安全。鋼絞線下料宜用砂輪切割機(jī)切割，不得采用電弧切割

3）預(yù)應(yīng)力鋼筋的綁扎固定，無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求的曲線形狀就位并固定牢靠。無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的垂直位置，宜用支撐鋼筋控制，其間距為1m～2m。無黏結(jié)筋的水平位置應(yīng)保持順直。

4）澆筑混凝土?xí)r要設(shè)專人監(jiān)測(cè)預(yù)應(yīng)力鋼筋的位置是否發(fā)生偏移，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)糾正。澆筑混凝土?xí)r至少需要多做一組同條件養(yǎng)護(hù)試塊，作為預(yù)應(yīng)力筋張拉前確定混凝土是否達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定強(qiáng)度的依據(jù)。

5）預(yù)應(yīng)力張拉：無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉前，應(yīng)清理錨墊板表面，并檢查錨墊板后面的混凝土質(zhì)量。如有空鼓現(xiàn)象，應(yīng)在無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋張拉前修補(bǔ)。預(yù)應(yīng)力筋的張拉力大小，直接影響預(yù)應(yīng)力效果。張拉力越高，建立的預(yù)應(yīng)力值越大，構(gòu)件的抗裂性也越好；但預(yù)應(yīng)力筋在使用過程中經(jīng)常處于過高應(yīng)力狀態(tài)下，構(gòu)件出現(xiàn)裂縫的荷載與破壞荷載接近，往往在破壞前沒有明顯的警告。對(duì)消除應(yīng)力鋼絲和鋼絞線張拉控制應(yīng)力不應(yīng)大于0.8fPtk 。預(yù)應(yīng)力筋張拉力P計(jì)算：

σcon— 預(yù)應(yīng)力筋的張拉控制應(yīng)力；

Ap—預(yù)應(yīng)力筋的截面面積。

為抵消一部分預(yù)應(yīng)力損失，無黏結(jié)曲線預(yù)應(yīng)力筋的長(zhǎng)度超過35m時(shí)，宜采取兩端張拉;當(dāng)筋長(zhǎng)超過70m時(shí)，宜采取分段張拉。如遇到摩擦損失較大，宜先松動(dòng)一次再?gòu)埨?。低松弛鋼絲和鋼絞線時(shí)，采用夾片式錨具時(shí)對(duì)曲線預(yù)應(yīng)力束，一般從0以0.2～0.25分級(jí)加載到1.03P，張拉到規(guī)定油壓后，持荷復(fù)驗(yàn)伸長(zhǎng)值，合格后進(jìn)行錨固

6）無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋的錨固區(qū)，必須有嚴(yán)格的密封防護(hù)措施，嚴(yán)防水汽進(jìn)入，銹蝕預(yù)應(yīng)力筋。無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力筋錨固后的外露長(zhǎng)度不小于30mm，多余部分宜用手提砂輪鋸切割，不得采用電弧切割。在錨具與錨墊板表面涂以防水涂料。為了使無黏結(jié)筋端頭全封閉，在錨具端頭涂防腐潤(rùn)滑油脂后，罩上封端塑料蓋帽。錨固區(qū)混凝土或砂漿凈保護(hù)層最小厚度：梁為25mm，板為20mm。

4.無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土在煤倉中的使用

凱達(dá)選煤廠圓形儲(chǔ)煤倉的內(nèi)徑為25m,高度為49.6m，采用了無黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土設(shè)計(jì)和施工。池壁厚度為370mm，環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋采用7φs15.2無黏結(jié)鋼絞線束，豎向間距為0.45m，預(yù)應(yīng)力筋由四根護(hù)壁柱按包角1800環(huán)向布置錨固在扶壁柱上，見圖2，圖3。張拉控制應(yīng)力為σcon=0.75fptk=0.75X1860=1395N/M2,張拉采用“雙控”張拉。張拉時(shí)混凝土強(qiáng)度需達(dá)到100%,采用兩端張拉，為避免非對(duì)稱張拉的不利影響，同一水平的兩根半圓束同時(shí)張拉，張拉順序從下而上，隔根張拉，然后自上而下全部張拉。無黏結(jié)筋施加預(yù)應(yīng)力后，錨具、墊板等應(yīng)沿扶壁柱用C30膨脹性細(xì)石混凝土封裹。采用此技術(shù)以后，與其他類似的煤倉相比，倉壁更薄了，鋼筋用量更省，施工也很方便。

圖2 壁柱預(yù)應(yīng)力筋交叉配筋圖

圖3 預(yù)應(yīng)力筋平面布置簡(jiǎn)圖

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.027

任啟東 男 籍貫：皖 出生年月：1974.10學(xué)歷：本科，職稱：工程師，工作單位：中煤三建三十三處。