预应力混凝土施工质量控制的探讨

甘斌强

（南宁市建工建筑安装有限公司，广西 南宁 530011）

预应力混凝土经过近半个世纪的发展，当前在世界范围内已成为土木工程中重要的结构材料。预应力混凝土具有抗裂性好、刚度大、节省材料、减小自重、卸载后的结构变形或裂缝可得到恢复等特点，同时能提高构件的抗剪能力、耐疲劳性能以及受压构件的稳定性，使高强钢材和高强混凝土得到应用，优点显著。但因预应力混凝土结构工程施工工艺复杂、专业性较强、质量要求较高，施工中稍有不慎即会产生不同程度的缺陷，影响结构的安全性和耐久性。因此，做好预应力混凝土施工质量控制意义深远。

1 我国预应力混凝土技术发展现状

（1）预应力施工工艺中的关键技术得到较好解决，如200～800 kN张拉力的系列千斤顶、各类锚夹具、无粘结涂包工艺等。锚具年产量在300万孔以上，属世界生产大国之一。

（2）高强度低松弛钢绞线强度级别已提高到1 860 MPa级的国际先进水平，产量可满足国内推广高效预应力混凝土的需要，并可出口。摆脱了过去30 a来预应力钢材强度低、品种杂乱、供不应求的局面。

（3）规范规程已基本配套，制订了《混凝土结构设计规范》、《无粘结预应力混凝土结构技术规程》以及锚夹具产品标准等专业规程，满足了工程需要。

（4）培养了一批高水准的预应力混凝土设计施工队伍，建造了一批具有国际先进水平的预应力混凝士结构，如广东国际大厦、秦山核电站预应力混凝土安全壳、珠海机场候机楼等高层和大柱网无粘结楼盖。

（5）无粘结预应力混凝土有很大发展。据不完全统计，我国无粘结涂包生产线已有30余条，年涂包量超过12 000 t。每年用无粘结筋建造的房屋建筑预计在300万m2以上。

当然，与国际水平相比仍存在一定差距：一是总体设计水平不高；二是预应力房屋建筑结构造价偏高、形式单一；三是预应力技术工艺水平有待提高；四是预应力混凝土的产业化程度低。

2 预应力混凝土施工中常见问题

预应力混凝土的研究发展已有一百余年的历史。早在1861年人们就提出对混凝土施加预压应力的设想，并开始了各种试验研究工作。然而在工程实践中，若稍有不慎，极易产生各种质量通病，对工程造成很大危害。主要体现在以下几方面：

2.1 预应力钢筋质量不合格

强度不达标时会降低预应力值，影响承载能力；伸长率不达标时，造成断丝或滑丝。

2.2 钢绞线生锈

轻度的浮锈会增大摩阻值，严重的锈蚀会损伤钢绞线的截面，降低抗压强度，张拉时易断裂，甚至有可能埋下预应力结构毁坏的隐患，影响孔道灌浆后预应力钢筋的握裹力。

2.3 波纹管材质低劣

表现为整体强度、刚度不符合标准，螺旋卷压接咬合不牢固、不严密。管材厚度、硬度不符合标准。易造成截面变形，影响穿束；易开裂，使水泥浆漏入，造成孔道不同程度的堵塞，轻则增大摩阻，重则影响穿束。

2.4 波纹管孔道漏进水泥浆液

轻则减少孔道截面积，增加摩阻值；重则堵孔，使穿束困难，甚至无法穿束。

2.5 锚具、夹具质量不稳定

表现为夹片几何尺寸不合格，硬度不均匀。夹片硬度大时，造成断丝或夹片脆裂；夹片硬度小时，会造成滑丝；夹片与锚环孔几何尺寸不吻合、不匹配，影响锚固效果。

2.6 锚具安装不规范

锚环没放入锚垫板的定位槽内，夹片没有对齐，没摆匀。可能造成局部应力集中，影响锚固效果。

2.7 张拉操作方面

在张拉过程中，没有按规程操作，严格控制好张拉力，造成预应力筋滑丝或断丝，达不到钢丝的设计强度，从而影响构件的承载力。

2.8 孔道灌浆方面

孔道灌浆用浆液中，外加剂使用不规范。如铝粉不做脱脂处理，影响膨胀效果；抗冻剂含氯盐，造成预应力钢筋锈蚀；掺入计量不准确影响预期效果，甚至导致负面效应等。

3 施工中的质量控制技术要点

针对以上问题，笔者结合工程实例，从几个方面对预应力混凝土施工质量控制进行论述，以指导今后的施工或实践。

3.1 工程概况

广西扶绥县公安局110指挥中心项目工程屋面共有9根采用现浇后张法施工的预应力框架梁，具体为：①1－6/A－Y轴间屋面有4根预应力井字梁（YWKL1～4），截面均为500×1 200，跨度分别为20.5 m、20.5 m、16.2 m、18.5 m，预应力配筋分别为1－10、1－10、1－10和1－12Фs15.2；②31－38/A－Y轴间屋面有3根预应力井字梁（YWKL5～7），截面均为400×1 000，跨度分别为20.5 m、12.5 m、12.2 m，预应力配筋均为1－12Фs15.2；③17－25/V－b轴间屋面有2根预应力井字梁（YWKL8a、YWKL8b），截面均为500×1 200，跨度均为19 m，预应力配筋分别为1－12、1－12Фs15.2。

3.2 材料质量控制和设备校检

本工程采用低松弛1860级Фs15.2预应力钢绞线；预应力锚具采用柳州市邱姆预应力机械有限公司生产的QMV系列锚夹具；预留孔道采用内经90（配以内径 95接头管）的圆形镀锌金属波纹管。材料质量控制和设备校检措施如下：

（1）对进场的钢绞线外观质量进行逐盘检查，确保其平顺、无弯折，表面无裂纹、小刺、机械损伤、锈斑和油污等，然后对照封签产品合格证、出厂检验报告核对品种规格是否和设计要求相符。现场作抗力强度、伸长率等力学性能试验，确保质量符合《混凝土结构工程施工质量验收记录》（GB/50204－2002）和《预应力混凝土用钢绞线》（GB/T5224－2003）的规定要求。

（2）预应力筋用锚具进场后核对产品质量证明书中所列的型号、数量、强度等级，经确认无误后进行外观、强度及静载锚固检验，性能符合现行国家标准的规定后方可使用。

（3）金属波纹管内外表面应清洁、无锈蚀，不应有油污、孔洞和不规则的褶皱，咬口不应有开裂或脱扣。核对产品合格证、出场检验报告的有关数据是否与设计要求相符，并依据《预应力混凝土用金属螺旋管》（JG/T3013－94）的规定进行自检。

3.3 钢绞线下料质量控制

按图纸对现场预应力梁的模板尺寸进行复核，满足设计要求后才进行下料。下料时采用砂轮锯切断，不允许用氧气焊烧断或电焊烧断，在下料过程中仍需对钢绞线外观进行自检，若有裂纹、机械损伤、油漆等，需更换钢绞线，以确保工程质量。

3.4 波纹管的安装及预应力筋穿束的质量控制

波纹管安装时应事先按设计图中预应力筋的曲线坐标在侧模板上弹线，以波纹管底为准，定出波纹管曲线位置，或以梁底模板为基准，按预应力筋曲线坐标，直接量出相应点的高度，标在箍筋上，定出波纹管曲线位置。

波纹管的固定可采用钢筋托架，托架应焊在箍筋上，箍筋下面用垫块垫实，垫块务必保证强度和厚度，且固定牢靠。波纹管安装就位后，须用铁丝将波纹管与钢筋托架绑在一起或在波纹管顶部绑一根钢筋，以防浇筑混凝土时波纹管上浮而引起质量事故。波纹管安装就位过程中应尽量避免反复弯曲，以防管壁开裂。波纹管安装后应检查波纹管的位置、曲线形状是否符合设计要求，波纹管的固定是否牢靠、接头是否完好、管壁有无破损等，如有问题及时修补。波纹管控制点的安装偏差、垂直方向和水平方向必须符合设计和验收规范要求，其竖向位置偏差合格率须达到90%以上，不得越过允许偏差的5倍。

预应力穿束过程中，要防止预应力筋损伤波纹管和由于预应力筋的重量引起波纹管及支架的变形。因此，预应力筋穿束后必须复查波纹管曲线位置和波纹管壁有无损伤，杜绝质量隐患。穿束后的预应力筋在张拉前需做好防锈防污染措施。

3.5 混凝土浇筑质量控制

混凝土浇筑前应进行隐蔽工程验收。在浇筑过程中，须保证金属波纹管的准确位置，若发现波纹管支架倒掉或偏移应立即停止浇筑，待由钢筋工及时按原位恢复后方可继续浇筑。并注意振动器不得触及波纹管，以防止损坏波纹管而引起漏浆，堵塞孔道。同时，在框架梁端部、梁柱节点处等关键部位，因钢筋密集，浇捣困难，宜用小直径的振动棒或振动片，仔细振捣密实，切勿漏振，以免出现空谷及张拉时因梁端混凝土不密实使预埋件凹陷，造成质量安全事故。

3.6 预应力张拉质量控制

在预应力工程的施工中，施加预应力是整个工程的质量控制重点。张拉前，配套校验张拉设备，所用压力表不宜低于1.6级，拆除预应力砼梁的侧模以减少模板预应力砼梁的约束，并将张拉端锚垫板清理干净，安装好工作锚具及工作夹片。预应力筋的张拉应在混凝土强度达100%后进行。张拉应为双控，即伸长值和张拉力控制。当伸长值和张拉力达到设计要求时停止张拉，做张拉记录，锚固预应力筋。预应力筋的理论伸长值与实际伸长值的允许误差在6%之间，如张拉过程中张拉伸长值超过允许偏差范围应立即停止操作，检查原因，待采取措施并排除故障后才能继续。张拉过程中应避免预应力筋断裂或滑脱，当发生断裂或滑脱时，需符合以下要求：断裂或滑脱数量严禁超过统一截面预应力筋总根数的3%，且每束不得超过一根。

3.7 预应力孔道灌浆质量控制

张拉完毕，宜在48 h内进行孔道灌浆。预应力孔道灌浆的质量直接影响到预应力的效率和结构的耐久性，在以往的一些工程中，由于施工人员对孔道压浆的材料质量及工艺未给予足够重视，往往导致各种质量通病，因此须高度重视，具体应抓好以下几点：

（1）水泥、水、外加剂和压浆设备符合规范要求。水泥宜采用硅酸盐水泥或普通水泥，不得含有任何团块。水泥强度应符合设计要求，设计无规定时，应不低于30 MPa。本工程灌浆用水泥为 P.O42.5普通硅酸盐水泥；所用水应不含有对预应力筋或水泥有害的成分，每升水不得含500 mg以上的氯化物离子或任何一种其他有机物。可采用清洁的饮用水；宜采用具有低含水量、流动性好、最小渗出及膨胀性等特性的外加剂，外加剂的用量应通过试验确定。

（2）水泥浆的水灰比、泌水率、膨胀率和稠度等指标必须符合规范要求。水灰比宜为 0.40～0.45，掺入适量减水剂时，水灰比可减小到0.35。本工程水泥水灰比为0.35～0.42的纯水泥浆。泌水率最大不得超过3%，3 h后泌水率不宜超过2%，24 h后泌水应能够完全被水泥浆自我吸收。但实际上，即使泌水经过24 h被水泥浆完全吸收，也会在吸收后的水泥石中留下空隙或孔洞。因此，关键是不让泌水出现，或者直接将泌出的水排出。水泥浆中（通过试验）可掺入适量膨胀剂和铝粉等，铝粉的掺入量约为水泥用量的 0.01%。水泥掺入膨胀剂后的自由膨胀应小于2%。水泥浆稠度宜控制在14～18 s之间。

（3）灌浆前检查孔道、灌浆孔、排气孔、泌水管是否畅通，用压力水冲洗孔道，以排除孔内粉渣等杂物。冲洗后用空压机吹去孔内积水，但要保持孔道湿润，使水泥浆与孔壁良好结合。

（4）压浆顺序应先下后上，直线孔道压浆可以从构件一端到另一端，曲线孔道应从最低点开始向两端进行，在最高点设排气管。孔道末端应设置排气孔。压浆时待排气孔溢出浓浆后，才能将排气孔堵住继续加压到0.5～0.6 MPa，并稳定2 min，关闭控制阀。保持孔道内压力。每条孔道应一次压成，中途不应停顿，否则将已压的水泥浆冲洗干净，从头开始压浆。

（5）严格控制压浆压力和速度。压浆的最大压力宜为0.5～0.7 MPa；当孔道较长或采用一次压浆时，最大压力宜为1.0 MPa。梁体竖向预应力筋孔道的压浆最大压力可控制在0.3～0.4 MPa。压浆应达到孔道另一端饱满和出浆，并应达到排气孔排出与规定稠度相同的水泥浆为止。为保证管道中充满灰浆，关闭出浆口后，应保持不小于0.5 MPa的一个稳压期，该稳压期不宜少于2 min。

（6）压浆结束后，采用砂轮切割机对筋头进行切割，预应力筋切割后露出锚具夹片外的不小于30 mm。按设计要求用混凝土对外露锚具进行封闭，保护层厚30 mm。

总之，当前，建设部、国家科委已将预应力混凝土技术列入新技术推广项目，可以预见，2l世纪预应力混凝土必将在建筑工程中扮演重要角色。在本工程中，预应力混凝土施工技术的应用为提高工程质量和确保施工工期提供了保障，效果明显。我们相信，只要做好设计和施工的过程控制，及时发现问题，不断总结经验，预应力混凝土结构在实际工程中的应用水平将不断提高。

1 杨宗放、方先和.现代预应力混凝土施工［M］.北京：中国建筑工业出版社，1993

2 鄢国听.综述预应力混凝土工程的质量控制［J］.科技资讯，2009（5）：125

3 刘孟晖、王淑珍.浅谈预应力混凝土工程质量控制要点［J］.科技创新导报，2008（2）：57