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摘要目前我国高层建筑以及大跨度建筑对预应力梁板的需求在不断提高,为了提高预应力梁板的质量,必须对预应力梁板生产过程中的裂缝产生进行严格的控制。在生产过程中预应力梁板产生裂缝的原因是多种多样的,想要减少这个过程中裂缝的产生,就必须清楚的了解生产过程中各因素导致裂缝产生的机理,然后再考虑是否有改进措施,以此使得预应力梁板在生产过程中的裂缝得到有效控制。
关键词:预应力梁板;生产过程;裂缝;控制
1引言
随着我国经济水平的快速发展,国内的建筑的规模以及高度也在不断的提高,近年来国内的很多建筑工程更是涉及大坝建设、高原建筑建设、核电厂建设等,这些特种建筑都对建筑的裂缝有着严格的控制,为了对建筑裂缝宽度进行控制,预应力梁板结构在工程中得到了大量应用,预应力梁板结构在应用过程中有着多种优点,首先其可以减少混凝土的裂缝出现,使得结构的抗裂度得到显著提高,此外预应力梁板结构还可以使得混凝土与钢筋的性能得到充分发挥,从而减少对材料性能的浪费。但是预应力梁板结构在制作过程中的裂缝控制却是影响其性能的关键环节,本人将此课题作为研究方向,就是为了通过研究了解预应力梁板结构在生产过程中裂缝的成因以及其背后蕴含的原理,寻找到影响预应力梁板在制作过程裂缝产生的因素,并寻找到减少制作过程中裂缝产生的措施。在理论研究的基础上应用在实际生产过程中,可以使得在生产预应力梁板的裂缝宽度得到有效的控制,提高我国预应力梁板结构的生产质量,进而使得我国的建筑安全等级得到提高,可以更好的为国民生产、生活而服务。
2预应力梁板结构的相关概念
预应力梁板结构为了满足不同的使用要求的,会在生产过程制作出不同种类的预应力梁板结构,因此在目前的土木工程领域,根据预应力梁板结构的制作、设计以及施工方法的不同,将预应力梁板结构做出了以下的几种分类:首先是先张法预应力梁板结构与后张法预应力梁板结构,对于先张法预应力梁板结构来说,在制作环节中还没有浇灌混凝土之前就已经布置好了预应力钢筋,这种方式制作出来的预应力梁板结构的预应力在结构内部的传递主要的通过钢筋与混凝土之间的粘结力实现的,此种方法由于可以进行批量操作,因此十分适合于在工程中大批量的制作小型预应力梁板构件;后张法预应力梁板结构与先张法梁板结构出现差别的原因是,其施加预应力的方式是在混凝土浇灌之后,通过特定的机械张拉对结构施加了预应力,此种方式制作出来的预应力梁板结构主要依靠两端的锚具来传递预应力,这个锚具固定在结构上成为了结构的一部分,因此每使用后张法制作一个预应力梁板结构就需要消耗一定数量的锚具,因此不适用于大批量制作,只适合制作特定的大型预应力梁板结构。
3预应力梁板结构裂缝的成因与分类
3.1生产过程中预应力损失导致的裂缝
对于预应力梁板结构来说在制作过程中有着多种因素会导致结构的预应力出现损失,最终导致了在结构上施加的预应力要低于设计值,制作过程中预应力损失情况可以分为以下六种:一、对于预应力直线钢筋来说,在后张法预应力梁板结构中,由于在张拉过程中,结构两端用于固定预应力筋的锚具会发生变形以及钢筋出现内缩情况,都会造成结构的预应力损失;二、在张拉过程中,钢筋与混凝土之间的摩擦力会使得钢筋上的预应力出现减少的情况,这种预应力损失会出现聚集现象,结构中远离张拉端的部位预应力损失最严重;三、对于先张法构件来说,结构先布置预应力筋在浇灌混凝土,浇灌混凝土之后为了使得结构快速成型,还需要进行加热养护环节,在这个过程中,预应力钢筋与张拉设备之间存在温差,钢筋与设备产生的膨胀量不同,也会导致结构出现预应力损失;四、预应力梁板结构在制作完成之后,构件运输以及存放过程中,预应力钢筋出现应力松弛现象也会使得预应力出现损失;五、混凝土在成型硬化过程中会出现收缩现象,进而预应力钢筋也出现收缩现象,进而导致了预应力出现损失;六、对于采用螺旋式预应力筋做配筋的环形构件,其在制作过程中,构件端部承受巨大的张拉应力下,其混凝土会发生变形,从而挤压螺旋式预应力钢筋,进而使得结构的预应力出现降低现象。上述的六种情况,都是在生产制作过程中容易导致预应力梁板构件出现预应力损失的情况,结构施加的预应力一旦达不到设计值,就会导致结构在使用过程中的抗裂性能出现降低,从而导致裂缝的产生。
3.2人为因素导致生产过程中的裂缝
随着我国土木工程建筑对预应力梁板结构需求量的不断提高,国家在很早之前都在积极的培养相关的技术人才,这些技术人才负责预应力梁板结构的设计以及制作流程,可以说目前我国的预应力梁板的制作水平已经属于全世界的前列,技术人员为国内的预应力梁板的制作提供了强有力的支持,但是仍旧是排除不掉人为因素对生产过程中导致预应力梁板结构裂缝的产生,这主要是由于目前处于制作现场的工人的基本素质较低,这些工人基本都是务工农民占据主体,这些务工农民在工作过程中经常性的会出现怠工现象以及不按照技术要求制作的问题,即使制作现场有着巡视人员对这些工人进行监督,但是仍旧无法避免上述问题,工人素质的问题始终是导致预应力梁板结构在制作过程中出现裂缝的主要原因。此外,技术人员对于技术交底的不严谨,无法充分考虑在制作过程中可能出现的问题,以及面对各种技术问题时做不到有效的解决,这些原因也会造成预应力梁板结构在生产过程中出现裂缝。
3.3生产过程中设备因素导致的裂缝
目前国内的预应力梁板结构的制作水平以及经验正处在不断提高的阶段,国内很多预应力梁板结构制作工厂都有着成熟的制作经验,但是由于利润的驱使,导致了这些制作工厂不注重设备的更新换代,很多设备都是带着隐患故障进行工作的,这些存在故障的设备容易造成制作过程中裂缝的产生。生产过程中容易导致产生裂缝的设备因素主要集中以下三个方面,第一方面,用于生产的拌和设备存在的问题,目前预应力梁板生产过程中主要使用的拌和设备为500型强制式搅拌机,搅拌的施工环境较差,因此这种设备的维护要求很高,进而在使用过程中容易出现故障问题,若是拌和设备带着故障进行工作,就会造成预应力梁板使用的原料拌和不均匀,从而在生产过程中脆弱部位容易产生裂缝。第二方面,用于预应力梁板结构制作的张拉设备在使用之前没有经过检验,张拉设备是预应力梁板结构生产过程中的重要设备,其直接关乎着预应力梁板结构内部预应力的施加情况,若是在张拉之前没有对张拉设备进行仔细的检查,就极容易使得一批次的预应力梁板结构出现预应力不足的情况,从而导致裂缝的产生。第三方面,缺乏对制作完成后的预应力梁板结构的养护,目前仍旧存在着部分工厂为了赶制构件,而不严格对预应力梁板结构进行养护,工厂内缺乏用于养护的机械设备,进而使得预应力混凝土的硬化收缩明显,从而与提前施加的预应力造成对抗,导致了预应力梁板结构裂缝的产生。
4预应力梁板结构裂缝的控制措施
4.1张拉裂缝的控制措施
对于预应力损失导致的裂缝产生,可以根据预应力损失种类的不同采取不同的控制措施,采用变形能力小的模具以及尽量减少在后张法过程中对垫板的使用,就会使得第一种类型的预应力损失得到有效控制;针对钢筋与混凝土之间的摩擦造成的预应力损失,可以在施工过程中采用两端张拉的方法,使得摩擦造成的预应力损失得到明显控制;对于养护过程中温度分布不均匀造成的预应力损失,在制作预应力梁板构件过程中可以采用两次加温养护的方法,使得温度产生的不平均变形减小,从而使得此类预应力损失降低;针对钢筋松弛造成的预应力损失可以采取超张拉的措施,同时超张拉的措施还会降低摩擦力造成的预应力损失,可以说是一举两得;混凝土收缩造成的预应力损失解决措施较多,具体可分为采用性能好的水泥、加强混凝土浇灌后的振捣以及加强养护等措施;对于第六种预应力损失,则是要采用刚度大的混凝土,从而减少此种预应力损失。预应力梁板结构制作过程中的预应力损失得到有效控制,就会使得制作过程中张拉裂缝得到控制。
4.2严格把握制作过程中的材料质量
对于预应力梁板结构的生产来说,材料的质量对于结构的抗裂性能有着决定性的作用,若是在材料质量上先天不足,那么之后的生产过程再怎么严谨,最终生产出的预应力梁板结构也可能出现大量裂缝。因此为了把握制作过程的材料质量,制作厂商一定要做好材料的采购工作,加强对采购工作的监督,确保材料费用都用到材料的购买上,以及确保材料是从正轨厂商处购买的,材料购买来之后,还要做好材料的进场检查工作,一定要对所有购买来的材料检查一遍,才可以材料投入到预应力梁板的加工中去,此外对于预应力梁板结构制作过程中混凝土制作需要的材料需要进行严格控制,粗细骨料的级配、水灰比、用水的质量以及水泥的质量都要严格控制吗,为后面预应力梁板的制作打下基础。
4.3做好结构的养护工作
预应力梁板结构在制作过程中的养护工作对于防止裂缝的产生十分关键,为了最大限度的减少制作过程中裂缝的产生,一定要切实的做好预应力梁板结构的养护工作。在预应力梁板结构制作过程中容易出现的温度裂缝以及收缩裂缝,都可以通过养护工作进行有效的降低,养护工作一定做到及时并且有效,目前部分技术人员对预应力梁板构件的养护时机掌握的存在误差,养护工作必须在脱模之前就要进行,要制定专门的人员负责养护工作,定时的对结构构件进行洒水以及保温,整个养护过程中一定要保障构件处于稳定的环境之中,进而确保养护工作的质量。
4.4建立完善的质量保障体系
想要最大限度的避免预应力梁板结构在制作过程中的裂缝出现,仅依靠于提高技术方面的措施仍旧是不足够的,此外还必须建立完善的质量保障体系,确保整个生产流程的工作质量。在制作工厂内部安排专门的质检人员,每进行一个制作工序,质检员就需要对预应力梁板构件的制造质量进行观察,一旦发现质量不合格现象,要及时的采取措施进行补救,此外,质检人员还可以对生产过程中的工作人员起到监督作用,避免工人们在制作预应力梁板构件过程中出现怠工现象。质量保障体系中还应该包括奖罚机制,对于工程质量事故,一定要查明原因,切实的把责任落实到个人,然后对这些员工进行惩罚,但是一个批次的预应力梁板结构若是制造质量较好,生产商还应给工人们实际的奖励,从而保障工人们的工作积极性。
总结
预应力梁板梁板结构是将来土木工程建筑中应用的大方向,通过研究可以发现,目前在生产过程中仍旧是存在着种种原因造成了预应力梁板结构的产生,想要降低裂缝的产生,生产厂商一定要了解到裂缝产生的原因,利用技术手段或者是管理手段把导致裂缝产生的因素进行严格控制,从而杜绝预应力梁板结构生产过程中裂缝的产生。
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