中国航空规划设计研究总院有限公司北京西城区100000
摘要：随着经济社会快速发展，工业与民用建筑数量不断增多，其中预应力混凝土作为一种常用的技术方案，应用越来越广泛，直接影响工程整体质量。本文首先介绍了预应力混凝土的优势和缺点，然后总结了工民建中预应力混凝土的施工技术要点，最后结合工程案例进行分析，以供参考。
关键词：工民建；预应力混凝土；优势；缺点；技术要点
预应力混凝土，指的是在混凝土构件加载使用前，预先在混凝土受拉区内施加一个预压力。当构件承受外荷载产生拉力时，首先抵消受拉区混凝土中的预压力，然后随荷载增加，才使混凝土受拉，避免或延缓构件出现裂缝，以此提高混凝土的刚度和抗裂性能。以下结合实践，探讨了工民建中预应力混凝土技术的应用。
1．预应力混凝土的优势和缺点
1.1优势
①刚度大。施加预应力后，能防止裂缝出现，或者推迟裂缝的出现时间，增加构件的耐久性。②自重轻。施工中采用高强度材料，可减小截面尺寸，减少钢筋、混凝土的用量，由于自重降低，尤其适用于大跨度工程中。③稳定性强。长细比较大的构件在受压时，如果预先施加预应力，能充分发挥出纵向受力钢筋的作用，提高构件的抗弯能力。④耐疲劳性高。预应力钢筋的存在，加荷或卸荷时引起的应力变化较小，可以提高抗疲劳强度。
1.2缺点
①预应力混凝土施工时，技术工艺复杂，由于质量要求高，必须配备一支技能型专业施工团队。②施工期间要使用专用设备，例如张拉机具、千斤顶、锚具、灌浆设备等。③施工费用较高，尤其是构件数量少的工程项目不适用。④预应力反拱难以控制，随着混凝土徐变，反拱会增大，影响外表平整性。⑤施加预应力后，钢筋的强度、耐火极限会降低，存在消防隐患。
2．工民建中预应力混凝土的施工技术要点
2.1材料选择
预应力混凝土施工材料的选择，主要是钢筋、混凝土两个方面。其中，对钢筋要求如下：①高强度。构件张拉过程中，预应力钢筋会出现应力损失，研究显示损失总量达到200N/mm²以上，如果钢筋本身强度低，就会影响张拉后的构件性能。②高粘结力。先张法施工中，预应力钢筋、混凝土之间要有较高的粘结自锚强度。使用光面钢丝时，要进行刻痕、压波处理，以增加粘结力。③良好的加工性能。一般来说，钢筋的强度越大，其塑性越低，在低温、冲击条件下，容易发生脆性断裂。保持良好的加工性能，有利于焊接、锚固，减小对力学性能的影响。
对混凝土的要求如下：①高强度。高强度混凝土配合高强度钢筋，才能发挥出预应力的作用，减小构件截面尺寸，减轻结构自重。②变形小。混凝土的收缩、徐变要小，能减少预应力损失，尽量保证张拉后的力学性能。③快硬早强。使用早强水泥，或在拌合过程中加入早强剂，能缩短混凝土的凝结时间，有利于早期施加预应力，提高设备利用率、缩短工期。
2.2先张法施工
先张法施工，是在浇筑混凝土前，首先张拉预应力筋，将张拉的预应力筋临时锚固在台座或钢模上；然后浇筑混凝土，当混凝土强度超过混凝土设计强度值的75%，此时预应力筋、混凝土之间有足够的粘结力，即可放松预应力筋，对混凝土施加预应力。在工民建施工中，预应力混凝土的生产需要专业夹具、生产台，要保证混凝土强度与设计强度相一致。结合以往实践，在中小型预应力混凝土构件中，可以选用先张法，能提高混凝土的刚度、强度。
2.3后张法施工
后张法施工和先张法施工相反，首先制作混凝土构件，并在构件内部预留出孔道；当混凝土强度达到规定要求时，一般按照设计强度的75%控制，就在预留孔道中穿入预应力筋，使用专用锚具对预应力筋进行张拉和锚固。依靠构件端部的锚具，将预应力筋的预张拉力传递给混凝土，继而产生预压应力。最后在孔道中灌入水泥浆，促使预应力筋、混凝土构件成为一个整体。在工民建施工中，后张法常用于大型预应力混凝土构件中，可以先预制小型块体，然后拼接成整体；也可以一次张拉完成，简化工艺流程。
3．工程案例分析
3.1工程概况
以某工业建筑为例，楼面结构局部采用粘结预应力混凝土梁，梁体共计有15个。其中，预应力梁的最大跨度是22m，最大截面是600mm×1300mm；预应力钢筋使用II级φ15.2钢绞线，抗拉强度标准值是1860MPa，张拉控制应力是1300MPa。张拉过程中，均使用I类锚具，其中张拉端使用夹片锚具，固定端使用挤压锚具，预应力混凝土强度等级为C40。预应力施工要点总结如下：
3.2施工准备
依据工程需要，将预应力钢筋切割成小段；然后制作固定端锚具，加工完成后运输到现场。钢绞线下料时，长度计算公式是：下料长度=钢绞线在结构内长度+张拉端预留长度+下料误差。成品钢绞线不能存在磨损、死弯，按照长度分类堆放，并核对数量、尺寸、规格，避免后期返工。
3.3预应力放线
预应力筋和波纹管，均按照设计要求，在梁体结构内曲线布置，关键是反弯点、最低点、最高点，将其作为技术控制点。实际施工中，可以在箍筋上画出预应力筋的放线图，间隔1-1.5m的距离，设置一个控制点。整个放线作业由专人负责，并且及时复核检查。
3.4固定架搭设
在各个控制点，使用固定架支承预应力筋；普通钢筋则规范绑扎，并在箍筋上划线、放置固定支架，将支架和箍筋的间距控制在1000mm。为避免混凝土浇筑带来的位移，要求固定架具有较强的支承力，其直径要大于10mm。
3.5安放波纹管及预应力筋
钢筋绑扎成型，且固定支架搭设完成后，就要安放波纹管。波纹管铺设完毕立即进行绑扎固定，波纹管上下与固定支架、左右与箍筋绑扎牢靠。预应力筋穿束过程应对波纹管检查，对出现破损的及时用防水胶带缠裹密封。其他管线的敷设不应调整已铺设完成预应力筋的垂直高度定位，无法避免的应保证控制点的预应力筋位置。
3.6螺旋筋放置
在预应力筋端部按设计要求放置螺旋筋或钢筋网片，承担预应力局部压力。
3.7锚垫板的安装与固定
从波纹管套入锚垫板，通过定位筋将其固定在边梁普通钢筋、柱筋上。锚垫板必须与预应力筋保持垂直。
3.8浇筑混凝土
预应力张拉完成后，检查各种管线的位置、数量、规格，进行隐蔽验收，然后浇筑混凝土。浇筑期间要注意：①振捣棒不能接触波纹管，防止造成损害；②张拉端、梁柱节点，要使用小直径振捣棒，防止出现蜂窝；③浇筑完成后及时清理锚垫板，保证锚具可以顺利安装。
3.9张拉作业
混凝土强度不低于设计强度的75%时，开始张拉。张拉过程中，控制要点有两个：一是油表读数，二是伸长量测量值，将实际伸长值、理论伸长值的误差控制在±6%以内。本次施工中，使用一台千斤顶在一端张拉，考虑到预应力筋的长度大，当伸长值达到150-200mm后，应该及时回油，再进行第2次、第3次张拉，将每次伸长量控制在200mm以内。
3.10孔道灌浆
向孔道内灌浆，要结合现场气温，将灌浆时间控制在30-45分钟；并监测水泥浆在使用前、压浆时的压力变化，提高作业连续性。压浆期间，保证缓慢均匀，依次打开最高点的排气孔，以便排气通畅；关闭出浆口后，设置压力为0.5MPa的稳压期，时间至少2分钟。
结语：
预应力混凝土具有刚度大、自重轻、稳定性强、耐疲劳性高的优势，在工民建施工中应用广泛。文中详细介绍了材料选择、先张法、后张法施工要点，并结合工程实例进行分析，希望为类似工程提供经验借鉴，提高施工质量和使用性能。
参考文献：
[1]钟卫龙.预应力混凝土技术在工民建施工中的应用探究[J].低碳世界，2018，（10）：188-189.
[2]郑向萌，马佳侠.浅析建筑预应力混凝土结构技术要点及施工管理[J].建筑工程技术与设计，2018，（20）：3251.
[3]范金会，张芳.城建工程结构施工中预应力混凝土技术的应用[J].建筑工程技术与设计，2018，（15）：1520.