預應力混凝土構件基本知識問與答

　　什么叫預應力混凝土結構？為什么對構件要施加預應力？

　　答：（1）所謂預應力砼構件就是在構件受荷之前（制作階段），人為給拉區砼施加預壓應力，受荷之后（使用階段）首先要抵消拉區砼的預壓應力，若再加荷拉區砼開裂，直至破壞為止。

　　（2）普通混凝土抗裂性很差.混凝土的極限拉應變很低，只有0.0001～0.0015，這時鋼筋應力僅20～30N/mm2，另外提高混凝土的強度也不明顯高強材料得不到充分應用.裂縫寬度一般應限制在0.2～0.3mm以內，受拉鋼筋應力最高也只能達到150～250N/mm2結構自重大使用性能不好。普通混凝土結構不能適應現代化建設大跨度和大空間的需要，因為無法采用高強度的材料，勢必導致截面尺寸過大和自重過大。

　　比較普通鋼筋混凝土結構和預應力鋼筋混凝土結構的區別，它們各自有何優缺點？

　　答：（１）預應力混凝土結構中，混凝土的強度等級要高，鋼筋的強度也要高；普通混凝土結構中采用高強材料不能充分應用。

　　（２）預應力程度較高預應力混凝土結構，性能如同均質彈性材料。而普通鋼筋混凝土在使用荷載作用下的性能是非線性的。

　　（３）預應力混凝土結構剛度大，撓度小，裂縫寬度小。

　　（４）一旦預應力被克服后，預應力混凝土和普通混凝土結構就沒有本質上的不同，因而正截面承載力是一樣的；預應力混凝土梁的斜截面抗剪強度高于普通混凝土，因而預應力混凝土梁的腹板可做得較薄，大大減輕了自重。

　　為什么在普通鋼筋混凝土中不能有效地利用高強鋼材和高強混凝土？而在預力混凝土結構中卻必須采用高強鋼材和高強混凝土？

　　答：（1）混凝土的極限拉應變很低，只有0.0001～0.0015，這時鋼筋應力僅20～30N/mm2，另外提高混凝土的強度也不明顯，普通混凝土抗裂性很差；對于允許開裂構件，裂縫寬度一般應限制在0.2～0.3mm以內，這時受拉鋼筋應力最高也只能達到150～250N/mm2；綜上分析可知；高強材料得不到充分應用。

　　（2）從制作到使用過程中鋼筋實現的，鋼筋一直處于高拉應力狀態，同時還存在預應力損失，所以鋼筋強度要高；制作過程中，預壓區的混凝土受到比較的壓應力，所以混凝土強度也必須要高；預應力結構采用大跨度結構為了減輕自重，減小截面尺寸，也必然采用高強材料。

　　張拉方法

　　張拉程序

　　傳力途徑

　　特點

　　先張法

　　先在臺座上按規定設計要求將鋼筋張拉到控制應力→并用錨具臨時固定→澆注砼→待砼達到設計強度75%以上切斷放松鋼筋

　　依靠鋼筋與混凝土的粘結力傳遞預壓力

　　施工簡單、靠粘結力自錨，不必耗費特制錨具，臨時錨具可以重復使用（一般稱工具式錨具或夾具），大批量生產時經濟，質量穩定。使用于中小型構件工廠化生產。

　　后張法

　　為埋管制孔→澆砼→抽管→養護穿筋張拉→錨固→灌漿（防止鋼筋生銹）

　　依靠錨具阻止鋼筋的彈性回彈，使截面砼獲得預壓應力。

　　這種方法設備簡單，不需要張拉臺座，生產靈活，但需要可靠的錨具及千斤頂，錨具用鋼量大，適用大型構件的現場施工。

　　什么是張拉控制應力？為什么其取值不能過高或過低？與哪些因素有關？??

　　答：（1）張拉控制應力是指預應力鋼筋在張拉時，所控制達到的最大應力值。其值為張拉設備（如千斤頂上的油壓表）所指示的總張拉力除以預應力鋼筋截面面積而得出的應力值，以σcon表示。??

　　（2）如果σcon取值過低，則預應力鋼筋經過各種損失后，對混凝土??產?生的預壓應力過小，預應力混凝土的效果不明顯；??

　　（3）?如果σcon取得太高，可能出現下列問題：??

　　預應力鋼筋已超過實際屈服強度而失去回縮能力，或已發生脆斷。現象。??

　　構件的開裂荷載與破壞荷載接近，使構件在破壞前無明顯預兆，構件的延性較差。??

　　?預應力損失有哪些？它們是如何產生的？采取什么措施可以減少這些損失？??

　　答：1.錨固損失s11：原因：錨具變形引起預應力筋的回縮、滑移。?

　　措施：①選擇變形小或預應力鋼筋內縮小的錨具，盡量減少墊板數；②對先張法構件，選擇長臺座。?

　　2.摩擦損失s12?：原因：在預應力筋張拉過程中，后張法預應力筋與孔道壁之間的摩擦，先張法預應力筋與錨具之間以及折點處的摩擦，也會使張拉應力造成損失。?

　　措施：①對較長的構件可在兩端進行張拉；②采用超張拉。?

　　3.溫差損失s13?：原因：先張法中的熱養護引起的溫差損失措施：?①采用二次升溫養護。?②在鋼模上張拉預應力鋼筋。?

　　4.應力松弛損失σl4原因：長度不變的預應力筋，在高應力的長期作用下會產生松弛，會引起預應力損失。?

　　措施：超張拉或者松弛小的預應力鋼筋。?

　　5.混凝土的收縮和徐變引起的損失σl5原因：混凝土結硬時產生體積收縮，在預壓力作用作用下，混凝土會發生徐變，這都會使構件縮短，構件中的預應力鋼筋跟著回縮，造成預應力損失。?

　　措施：①采用高標號水泥，減少水泥用量，降低水灰比；②采用級配良好的骨料，加強振搗，提高混凝土的密實性；?③加強養護，以減少混凝土的收縮，?④控制混凝土應力σpc，要求以防止發生非線性徐變。?

　　6.環形配筋損失σl6原因：用螺旋式預應力鋼筋作配筋的環形構件由于混凝土的局部擠壓引起的預應力損失σl6?

　　為什么要對構件的端部局部加強？其構造措施有哪些？

　　答：先張法端部加強措施由于先張法是在構件端部鋼筋彈性回彈與砼產生相對滑動趨勢（產生相對滑動趨勢的長度叫傳遞長度），通過在端部粘結力的積累阻止其回彈，為了盡快阻止其回彈，其目的是減少傳遞長度所以端部要采取加強措施。

　　先張法端部加強措施：

　　1）?對單根預應力鋼筋，其端部宜設置長度≥150mm且不少于4圈螺旋筋；當有可靠經驗時，亦可利用支座墊板上的插筋代替螺旋筋但不少于4根，長度≥120mm.?

　　2）對多根預應力鋼筋，其端部10d范圍內，應設置3~5片與預應力鋼筋垂直的鋼筋網?

　　3）對鋼絲配筋的薄板，在端部100mm范圍內應適當加密橫向鋼筋。

　　后張法端部加強措施：

　　1）為了提高錨具下砼的局部砼的抗壓強度，防止局部砼壓碎，應在端部予埋鋼板（厚度≥10mm），并應在墊板下設置附加橫向鋼筋網片或螺旋式鋼筋圖等措施。

　　2）在局部受壓間接鋼筋配置區以外，

在構件端部長度l不小于3e（e為截面重心線上部或下部預應力鋼筋的合力點至鄰近邊緣的距離）但不大于1.2h（h為構件端部截面高度）、高度為2e的附加配筋區范圍內，應均勻配置附加箍筋或網片。

篇2：鋼筋混凝土構件保護層施工

一、鋼筋混凝土構件的工作原理

鋼筋混凝土構件由鋼筋和混凝土組成。從原材料的力學性能而言,鋼筋有較強的抗拉、抗壓強度,但混凝土只有較高的抗壓強度,抗拉強度卻很低。然而兩者的彈性模量比較接近,還有較好的化學膠合力、機械咬合力和銷栓力,這樣既發揮了各自的受力性能,又能很好地協調工作,共同承擔結構構件所承受的外部荷載。、在結構計算時,鋼筋混凝土構件是作為一個整體來承受外力的;又由于混凝土的抗拉強度很低,為簡化計算,一般混凝土只考慮承受壓應力,而拉應力則全部由鋼筋來承擔。

二、鋼筋混凝土構件保護層厚度的確定

對于受力鋼筋混凝土構件截面設計來講,受拉的鋼筋離受壓區越遠,其單位面積的鋼筋所能承受的外部彎矩也越大,這樣鋼筋發揮的力學效能也就越高。所以一般來講鋼筋混凝土構件受拉鋼筋總是應盡量靠近受拉一側混凝土構件的邊緣。如果鋼筋混凝土構件的鋼筋位置放置錯誤或者鋼筋的保護層過大,輕則降低了鋼筋混凝土構件的承載能力,重則會發生重大事故。然而當鋼筋混凝土構件的受拉鋼筋越靠近鋼筋混凝土構件的邊緣時:

1、鋼筋混凝土構件中鋼筋的主要成分鐵在常溫下很容易被氧化,尤其在高溫或潮濕的環境中。
2、鋼筋混凝土構件的保護層過小容易在施工時造成鋼筋露筋或鋼筋混凝土構件受力時表面混凝土剝落。
3、隨著時間的推移,鋼筋混凝土構件表面的混凝土將逐漸碳化,在鋼筋混凝土構件工作壽命內保護層混凝土失去了保護作用,從而導致鋼筋銹蝕,有效截面減小,力學效能降低,鋼筋與混凝土之間失去粘結力。這樣構件整體性會受到破壞,甚至還會導致整個鋼筋混凝土構件的破壞。

三、樓板及墻柱保護層控制措施

1、樓板保護層控制措施

鋼筋在樓面混凝土板中主要起抗拉受力作用,用來抵抗荷載所產生的彎矩,防止混凝土板面收縮和溫差裂縫的發生,而這一個作用均需鋼筋在上下設置合理的保護層前提下才能發揮。在實際施工中,樓板底筋的保護層比較容易正確控制。但當樓板底筋的保護層間距放大到1米以上時,局部樓板底筋的保護層厚度就無法得到保障,所以縱橫向的保護層間距控制在1米左右為宜。

樓板面層鋼筋的保護層一直是施工中的一大難題。其中各工種交叉作業,施工人員行走頻繁,無處落腳后難免被大量踩踏;上層鋼筋網的鋼筋支撐設置間距過大,甚至不設(僅依靠樓面梁上部鋼筋擱置和分離式配筋的拐腳支撐)。在上述原因中,對于第2個原因,建議樓面雙層雙向鋼筋(包括分離式配置的負彎矩短筋)必須設置卡槽式混凝土墊塊,其縱橫向間距不應大于700毫米(即每平方米不得少于2只),特別是對于Ф8一類細小鋼筋,卡槽式混凝土墊塊的間距應控制在600毫米以內(即每平方米不得少于3只),才能取得較良好的效果。對于第1個原因,可采取下列措施加以解決:

A、盡可能合理和科學地安排好各工種交叉作業時間,在板底鋼筋綁扎后,線管預埋和模板封鑲收頭應及時穿插并爭取全面完成,做到不留或少留尾巴,以減少板面鋼筋綁扎后的作業人員數量。
B、在樓梯、通道等頻繁和必須的通行處應搭設(或鋪設)臨時的簡易通道,以供必要的施工人員通行。
C、加強教育和管理,使全體操作人員重視保護板面上層負筋的正確位置;必須行走時應自覺沿鋼筋支撐點通行,不得隨意踩踏中間架空部位鋼筋。
D、安排足夠數量的鋼筋工(一般應不少于3-4人或以上),在砼澆筑前及澆筑中及時進行整修。
E、砼工在澆筑時對裂縫的易發生部位和負彎矩筋受力最大區域,應鋪設臨時性活動挑板,擴大接觸面,分散應力,盡力避免上層鋼筋受到重新踩踏變形。

2、墻柱保護層控制措施

墻柱保護層一般比較容易控制,主要措施:

A、墻柱保護層縱橫向間距一般控制在1米左右(且不少于2列),切忌數量太少。
B、墻、柱拉鉤的加工尺寸準確。
C、墻、柱水平筋或箍筋的加工尺寸準確。
D、盡量采用新工藝、新產品,如采用塑料墊塊或使用卡撐式定位件等。
E、模板施工時切忌破壞墻柱保護層

篇3：預制混凝土構件裂縫成因分析預防措施

　　預制混凝土構件裂縫成因分析與預防措施

　　引言

　　鋼筋混凝土結構裂縫擴展往往是破壞倒塌工程質量事故的主要原因之一，為此對研究裂縫的形態、分析裂縫的產生原因和裂縫對結構功能的影響具有重大的意義。其實，普通的鋼筋混凝土結構一般都是帶裂縫受力工作的，隨著裂縫的發展變化，結構構件的耐久性和適用性會不同程度的降低，嚴重的甚至會導致結構構件的破壞，但是不通過觀測儀器仔細觀察鋼筋混凝土裂縫一般很難發現。

　　1.裂縫對結構的危害

　　當鋼筋混凝土裂縫的寬度超過規范限值就成了有害裂縫；有害裂縫的存在對結構的耐久性和適用性又造成嚴重影響，裂縫對結構的危害一般主要表現三方面：

　　1.1引起建筑物滲漏。

　　由于裂縫滲漏未及時處理或處理不當，既影響建筑物的美觀，又對使用功能帶來缺陷。

　　1.2冰凍的影響。

　　鋼筋混凝土一旦產生裂縫水分就會乘虛而人，即使滲入不是很深，但當外界氣溫降到0℃以下時，水分便會凝結成冰。若經過多次冰融循環，裂縫表面邊緣會形成散裂，隨著時間的推移，裂縫將逐漸加寬，結構物受力也將發生變化。最終將會造成結構破壞。

　　1.3鋼筋的銹蝕。

　　可分為兩種情況：有“先裂后銹”和“先銹后裂”。先裂后銹即由于鋼筋混凝土收縮和施工質量等原因引起的裂縫，常常成為空氣、水分等其它侵蝕介質的通道，裂縫時間長久以后，會使鋼筋產生銹蝕，從而削弱了鋼筋的受力截面積，破壞混凝土對鋼筋的握裹力。先銹后裂即由于鋼筋混凝土自身的化學變化作用，使鋼筋發生銹蝕，銹蝕物體體積膨脹，因此會造成沿鋼筋長度的混凝土產生劈裂裂縫，破壞鋼筋混凝土保護層，使鋼筋與外界空氣接觸，導致鋼筋銹蝕速度迅速加快。

　　2.預制混凝土構件裂縫的成因

　　所謂裂縫增多是指前兩類，也就是裂縫增多的兩類發生在混凝土的早期，這一階段對于混凝土的開裂過程來說是非常關鍵的。在混凝土加水攪拌的早期，混凝土的體積變化最劇烈，水化熱集中釋放，由于此階段混凝土的抗拉強度和極限拉應變相對來說都較低，早期的約束變形而產生的應力極易使混凝土產生裂縫，這些裂縫形成的微裂縫缺陷又在后期造成拉應力集中，裂縫易擴展影響構件的外觀質量、實際有效的保護層厚度減少、鋼筋銹蝕造成耐久性下降、嚴重的還可能造成構件結構承載力下降等嚴重的質量問題。

　　早期裂縫增多的原因主要有:構件按設計圖要求生產，現場施工效率提高，工期要求緊，不足28天養護齡期，需提高混凝土早期強度，可提前預應力張拉或放張，提前出廠。使用早強水泥及增加水泥用量，導致凝結時間，水泥水化熱等問題。

　　除膠凝材料外，細集料的品種變化也是增加開裂的原因之一，在天然砂資源日漸減少的情況下，特別是適合構件生產的中砂難以采購的情況下，使用細砂、山砂及人工機制砂就不可避免，也是社會發展的趨勢。但隨之而來的應用技術沒有同步，這也是裂縫增多的原因之一。

　　3.各種裂縫成因和防治措施

　　3.1混凝土的塑性變形引起的裂縫

　　混凝土的塑性變形引起的裂縫一般是不連續的，在構件上部，較淺。有時脫模后即可發覺。

　　原因分析：混凝土拌和時太干，流動性、和易性太小；在施工時振搗不夠密實；覆蓋不及時，養護不好，水分蒸發過快。

　　預防措施：嚴格控制水灰比，凝結時間不宜過快，必要時可摻緩凝劑；混凝土振搗應均勻分布，且上下層結合良好；加強養護，防止因混凝土的水分蒸發過快而發生混凝土硬化不均勻。

　　3.2荷載作用下的裂縫

　　荷載裂縫是由于結構在荷載作用下變形過大而產生的裂縫。

　　產生的主要原因是結構設計、施工錯誤、承載能力不足、地基不均勻沉降等，往往人為因素影響較多，謹慎的控制人為錯誤可減少荷載裂縫產生。

　　預防措施：使用中不得改變使用荷載范圍，特別是未成形的結構物，不許重型車輛行駛。其填土厚度嚴格按驗標要求進行；提高設計人員的素質，提高圖紙的設計質量，保證必要的構造配筋；加強施工人員的質量觀念，嚴格按圖紙及國家規范驗收鋼筋。

　　3.3由于溫度產生的裂縫

　　溫度裂縫是由大氣溫度變化、周圍環境高溫的影響和大體積混凝土施工時產生的水化熱等多種因素造成，自然界氣候變化對溫度裂縫影響較大，為此作好應對溫度影響的技術措施是至關重要。

　　成因分析：在混凝土溫度應力、收縮應力的作用下，混凝土受周圍結構的約束而不能自由變形，超過了混凝土結構的抗拉強度，此時在配筋率較低的部位抗拉強度較薄弱就產生了裂縫。轉角處的裂縫是因為混凝土收縮時受到角兩邊結構面的約束而引起的

　　預防措施：溫度裂縫由氣候變化而導致．往往在經過夏天或冬天后出現或加大，在使用環境高溫影響下，熱源溫度高，即使作用時間不長也可以引起開裂。熱源溫度不太高，在長期烘烤下也可能開裂。體積比較大的構件．由于水泥水化熱大，構件內部溫度與外部溫度產生溫差，而產生的裂縫的防治就是在構件表面加強覆蓋，采取一定的保溫措施，使這種溫差降到最低。露天臺座法生產的構件，當達到剪筋強度時，應立即剪斷鋼筋。

　　3.4自重徐變裂縫

　　在未拆側模以前，其表現形式和橫向裂縫極其相似，但自重徐變裂縫在拆側模后特別是拆除底模用墊木擱支后和上板面的橫向裂縫有很大區別，這類裂縫向下擴展，發生部位為距離板端部1～2m左右，數量不一，通常為兩至三條。向下擴展要視具體情況。

　　成因分析：主要原因是混凝土的收縮在表面形成微裂縫，又由于模板支撐或剛度不足，橋面梁端部混凝土在重力作用下，以端承部折角處為支點形成彎距，產生拉應力，造成附近混凝土開裂。

　　預防措施：一是加強二次光面及早期養護，其次是加強模板剛度并在混凝土澆灌過程中及澆灌完畢后檢查模板支撐，最好在澆灌混凝土完畢緊固支撐。在拆除側模后暫緩拆除端部模板，一般應在同條件養護強度達到設計強度70％以后再拆除模板。

　　4.裂縫處理原則

　　針對不同裂縫的產生制定出相應的預防措施，取得了良好的效果，

總結了處理措施的原則。

　　①滿足設計要求，遵守標準規范的有關規定。

　　②查清建筑結構的實際狀況、裂縫現狀和發展變化情況。確定裂縫性質，觀測裂縫的變化，制定適當的處理措施，正確地組織施工。

　　③根據裂縫的性質和使用要求確定處理目的。

　　④對危及結構安全的裂縫，必須認真分析處理，防止產生結構破壞倒塌的惡性事故，并采取必要的應急防護措施，以防止事故惡化。

　　⑤最好在裂縫穩定后再處理：對隨環境條件變化的溫度裂縫宜在裂縫最寬時處理；對危及結構安全的裂縫應盡早處理。

　　5.結束語

　　在多年的構件生產實踐中發現，采取各項措施，構件的缺陷可以很大程度減少，但類似裂縫，特別是一些細小裂縫要完全避免出現基本上沒有可能，由于目前拌制混凝土所用基本的原材料及相關技術發展情況看，在一定程度上可以說，裂縫將長期和混凝土及混凝土構件并存。裂縫現象及解決之道，應當開展多方位、多層次的探索。