浅谈后张法无黏结预应力混凝土在大直径煤仓中的应用及施工

任启东

中煤三建三十三处，安徽 宿州 234000

浅谈后张法无黏结预应力混凝土在大直径煤仓中的应用及施工

任启东

中煤三建三十三处，安徽 宿州 234000

本文介绍了无黏结预应力混凝土的特点，工作原理及施工工艺以及无黏结预应力混凝土在煤仓中的应用。

无黏结预应力混凝土；工作原理；施工工艺；煤仓

随着采煤机械化的发展，煤矿的产量的逐步提高，煤炭建筑中的储煤仓和原煤仓的直径有逐步增大的趋势。另一方面随着无黏结预应力混凝土技术的发展，煤仓设计和施工中也开始逐步使用此项技术。

1.无黏结预应力混凝土的特点

无黏结预应力混凝土施工时，在混凝土浇筑前，把涂有防腐油脂或沥青涂料层表面再裹一层高压聚乙烯塑料包层的钢丝束或钢绞线像普通钢筋一样进行绑扎，埋植在混凝土构件内，等混凝土达到设计规定的强度后，用张拉机具对其进行张拉和锚固，锚具作为预应力构件的一个组成部分，永远留在构件上，不能重复使用。这种技术的特点是，完全借助两端的锚具传递预应力，但不需预留孔洞，也不必灌浆，施工简单，质量容易控制。这种特点使预应力混凝土在高大的筒仓中应用成为可能。

2.无黏结预应力混凝土工作原理

普通混凝土是典型的脆性材料，抗压性能很好，抗拉性能很差。普通混凝土构件的抗拉极限应变值只有0.001～0.00015，如果保证混凝土不开裂，则受拉钢筋的应力也只能达到20～30N/mm2；对于允许出现裂缝的构件，由于受到裂缝宽度的限制，钢筋的应力只能达到150～210KN/mm2。 这样高强度钢筋在普通混凝土中不能充分发挥作用，预应力混凝土是解决这一矛盾的有效方法。它在构件的受拉区预先施加压力产生预压压应力，当在荷载作用下产生拉应力时，首先抵消预压应力，然后随着荷载的不断增加，受拉区的混凝土才受拉开裂，从而推迟裂缝的出现和限制裂缝的开展，提高了构件的抗裂度和刚度。使高强度钢筋的强度得以充分发挥，减少钢筋的用量，降低造价。原煤仓，储煤仓主要是用来存储煤炭，受力形式主要表现为小偏心受拉，随着直径的加大，高度的增加，环向拉力增加很快，对于普通混凝土，由于钢筋的强度不能充分利用，需要配置大量的钢筋来抵抗拉力，这样建筑的用钢量很高。如果采用预应力混凝土，使用高强度的钢筋，用钢量可以显著下降，结构可以更轻巧。

3.无黏结预应力混凝土施工工艺

锚具和张拉设备的选择→ 钢筋的加工制作→钢筋绑扎→浇筑砼及混凝土养护→预应力筋张拉 →预应力筋封锚

1）锚具和张拉设备的选择：钢筋加工制作前，首先要根据预应力筋的种类及其张拉锚固的工艺情况，选择锚具和张拉设备。预应力筋的张拉力不应大于设备额定张拉力，预应力筋的一次张拉伸长值不宜超过设备的最大张拉行程。当一次张拉不足时，可以采用复张拉的方法，但所用的锚具与夹具应能适应重复张拉的要求。

图1 钢绞线下料长度计算简图

2）钢绞线的盘重大、盘卷小、弹力大，为了防止在下料过程中钢绞线紊乱并弹出伤人，事先应制作一个简易的铁笼。下料时，将钢绞线盘卷装在铁笼内，从盘卷中央逐步抽出，较为安全。钢绞线下料宜用砂轮切割机切割，不得采用电弧切割

3）预应力钢筋的绑扎固定，无黏结预应力筋应严格按设计要求的曲线形状就位并固定牢靠。无黏结预应力筋的垂直位置，宜用支撑钢筋控制，其间距为1m～2m。无黏结筋的水平位置应保持顺直。

4）浇筑混凝土时要设专人监测预应力钢筋的位置是否发生偏移，发现问题及时纠正。浇筑混凝土时至少需要多做一组同条件养护试块，作为预应力筋张拉前确定混凝土是否达到设计规定强度的依据。

5）预应力张拉：无黏结预应力筋张拉前，应清理锚垫板表面，并检查锚垫板后面的混凝土质量。如有空鼓现象，应在无黏结预应力筋张拉前修补。预应力筋的张拉力大小，直接影响预应力效果。张拉力越高，建立的预应力值越大，构件的抗裂性也越好；但预应力筋在使用过程中经常处于过高应力状态下，构件出现裂缝的荷载与破坏荷载接近，往往在破坏前没有明显的警告。对消除应力钢丝和钢绞线张拉控制应力不应大于0.8fPtk 。预应力筋张拉力P计算：

σcon— 预应力筋的张拉控制应力；

Ap—预应力筋的截面面积。

为抵消一部分预应力损失，无黏结曲线预应力筋的长度超过35m时，宜采取两端张拉;当筋长超过70m时，宜采取分段张拉。如遇到摩擦损失较大，宜先松动一次再张拉。低松弛钢丝和钢绞线时，采用夹片式锚具时对曲线预应力束，一般从0以0.2～0.25分级加载到1.03P，张拉到规定油压后，持荷复验伸长值，合格后进行锚固

6）无黏结预应力筋的锚固区，必须有严格的密封防护措施，严防水汽进入，锈蚀预应力筋。无黏结预应力筋锚固后的外露长度不小于30mm，多余部分宜用手提砂轮锯切割，不得采用电弧切割。在锚具与锚垫板表面涂以防水涂料。为了使无黏结筋端头全封闭，在锚具端头涂防腐润滑油脂后，罩上封端塑料盖帽。锚固区混凝土或砂浆净保护层最小厚度：梁为25mm，板为20mm。

4.无黏结预应力混凝土在煤仓中的使用

凯达选煤厂圆形储煤仓的内径为25m,高度为49.6m，采用了无黏结预应力混凝土设计和施工。池壁厚度为370mm，环向预应力筋采用7φs15.2无黏结钢绞线束，竖向间距为0.45m，预应力筋由四根护壁柱按包角1800环向布置锚固在扶壁柱上，见图2，图3。张拉控制应力为σcon=0.75fptk=0.75X1860=1395N/M2,张拉采用“双控”张拉。张拉时混凝土强度需达到100%,采用两端张拉，为避免非对称张拉的不利影响，同一水平的两根半圆束同时张拉，张拉顺序从下而上，隔根张拉，然后自上而下全部张拉。无黏结筋施加预应力后，锚具、垫板等应沿扶壁柱用C30膨胀性细石混凝土封裹。采用此技术以后，与其他类似的煤仓相比，仓壁更薄了，钢筋用量更省，施工也很方便。

图2 壁柱预应力筋交叉配筋图

图3 预应力筋平面布置简图

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.15.027

任启东 男 籍贯：皖 出生年月：1974.10学历：本科，职称：工程师，工作单位：中煤三建三十三处。