浅议缓粘结预应力混凝土技术的应用与发展

赵 越 超

(张家口市第一建筑工程有限公司，河北 张家口 075000)

浅议缓粘结预应力混凝土技术的应用与发展

赵 越 超

(张家口市第一建筑工程有限公司，河北 张家口 075000)

缓粘结预应力混凝土技术是通过缓粘结剂随时间的固化实现预应力筋与混凝土之间从无粘结逐渐过渡到有粘结的一种新技术，它将无粘结和有粘结两种预应力体系相结合，扬长避短，有效克服了两种后张法预应力体系的质量缺陷.本文通过缓粘结预应力混凝土的构造和机理介绍，分析了它的技术优势，并结合国内的基础研究与工程应用，对该技术的发展提出了展望.

缓粘结预应力混凝土；缓凝粘结剂；工作机理；抗震

1 缓粘结预应力混凝土技术

混凝土结构受拉区容易出现裂缝，为预防过早出现裂缝，在构件加载以前，在混凝土受拉区内将预应力筋进行张拉，利用钢筋的回缩力给混凝土结构预先施加压应力，当构件承受由外荷载产生拉力时，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，这就限制了混凝土的伸长，延缓或不使裂缝出现，这就叫做预应力混凝土.预应力混凝土技术可以改善结构正常使用状态，改善结构受力性能.

预应力混凝土按预应力粘结状态可分为有粘结和无粘结，其中有粘结预应力混凝土技术经过多年的发展产生了一种新的粘结方式，即缓粘结预应力混凝土技术.缓粘结预应力混凝土是通过缓粘结剂随时间的固化实现预应力筋与混凝土之间从无粘结逐渐过渡到有粘结的一种新技术.该技术是由日本学者于上世纪80年代提出，2000年左右引入国内，并逐渐推广应用.目前，国内已经有多项工程应用了缓粘结预应力技术，同时相关标准规范也正在逐步制定和完善之中.

2 构造及工作机理

缓粘结预应力筋构造如图1、图2[1]所示，由三部分组成，即钢绞线、缓凝粘结剂、外包护套.缓粘结预应力筋所用钢绞线为普通钢绞线，有1×7丝(图2)、1×19 S丝和1×19 W丝等多种规格，具体可由供需双方协商预订生产.缓凝粘合剂是缓粘结预应力钢绞线核心，其具有耐腐蚀、固化后强度高特点[2].固化后强度大于50 Mpa，张拉适用期及固化期都有多种规格并可根据工程特点调整.缓凝粘合剂主要有缓粘结砂浆和缓粘结涂料两种，由于缓粘结砂浆与混凝土取材相似，有着与混凝土近似的温度膨胀系数和弹性模量，所以应用更为广泛，主要是在水泥砂浆内加入以葡萄糖酸钠、焦磷酸钠、蔗醣、柠檬酸和高效缓凝剂等为配方的符合缓凝材料[3]，在工程实际中，会根据工期要求和所在地区温度特点确定缓凝粘合剂的配方，工期要求不同，工程所在地区温度及施工具体时间不同，配方也会不同.护套采用高密度聚乙稀材料，耐腐蚀性强，难以破裂，耐气候性、耐水性、耐药品性，特别是耐碱性非常优越.

施工初始阶段，预应力筋可自由伸缩、不与周围缓凝粘合剂产生粘结，而在施工完成后的一定时间(固化期有180 d～720 d多种规格)内，预应力筋通过固化的缓凝粘结剂与周围混凝土形成整体，共同工作.其结构性能优异、符合抗震要求、施工工艺简单、质量易于控制.

图1 缓粘结预应力钢绞线纵切示意图 图2 缓粘结预应力钢绞线横切示意图

3 技术优势及施工方法

无粘结预应力混凝土技术，由于预应力筋与周围混凝土无粘结，当锚具失效或筋长方向有截断时，预应力将完全丧失并失效；传统的有粘结预应力混凝土技术，施工工艺复杂，灌浆不易密实(图3)，预应力筋易腐蚀(见图4)，施工质量很难保证；缓粘结预应力混凝土技术，预应力筋在胶粘剂固化后在全长范围内与混凝土建立有效粘结，缓粘结筋与混凝土形成整体，共同受力，结构抗震性较好，耐久性强.

图3 波纹管内出现空洞 图4 预应力筋发生锈蚀

在结构的设计计算上，无粘结、有粘结及缓粘结预应力混凝土的设计步骤基本相同，仅在一些参数的取值或计算公式上存在差别，主要是抗弯强度设计值计算、裂缝宽度计算等公式中.由图5、图6可以看出，在施工工艺上，缓粘结预应力混凝土技术比有粘结预应力混凝土技术减少了布置波纹管与灌浆两道复杂的工序，施工快，质量易于控制.

图5 传统的有粘结预应力混凝土施工方法

图6 缓粘结预应力混凝土施工方法

表1详细列示了缓粘结预应力混凝土与传统有粘结预应力混凝土、无粘结预应力混凝土在技术特点等方面的区别.

表1 几种预应力混凝土技术的技术特点比较

4 发展现状与工程应用

缓粘结预应力混凝土技术自引进国内以来，各高校和科研单位做了大量的基础研究工作.针对缓凝粘结剂的试验研究，从上世纪90年代就已开始，兰州交通大学(原兰州铁道学院)与铁道第一勘察设计院合作，率先在国内进行了缓凝砂浆的研究，并成功研制出了一种复合缓凝砂浆[4-5]，之后很多科研专家做了大量的试验工作，目前已发展到较高水平，有适用于不同张拉适用期及固化期的多种配方可供选择.针对缓粘结预应力筋及缓粘结预应力混凝土结构的力学性能研究也广泛开展，张建玲、宋玉普等采用自主研制的缓凝剂制备了缓粘结部分预应力混凝土T形梁，进行了疲劳性能的试验研究和理论分析，于本田、王起才等[6]对缓凝砂浆的力学性能、缓粘结预应力钢绞线试件在静载和重复荷载作用下的粘结性能进行了试验研究和理论分析，这些基础研究工作为我国的缓粘结预应力混凝土技术飞速发展奠定了坚实的理论基础.

近十年，缓粘结预应力混凝土技术得到了快速发展，在全国范围内被广泛应用，除了在工业与民用建筑的大跨度梁、板中应用外，由于耐腐蚀性强，也被应用于防腐要求高的污水处理池和海洋工程中.北京市新青少年宫、鄂尔多斯机场候机楼、兰州雁白黄河大桥、阳高县污水处理厂等工程都采用了缓粘结预应力混凝土技术.

5 总结与展望

缓粘结预应力混凝土是近三十年出现的一种新型的预应力体系，在国内经过十几年的研究与发展，在大量的工程建设中得到了应用，相关标准也逐步起草颁布，2012年，《缓粘结预应力钢绞线》(JG/T369-2012)和《缓粘结预应力钢绞线专用粘合剂》(JG/T370-2012)为缓粘结预应力混凝土的制备提供了技术标准，2016年又颁布了《缓粘结预应力混凝土结构技术规程》(JGJ/T387-2016)，使得我国在缓粘结预应力技术上又上了一个新的台阶.但是，对于缓粘结预应力混凝土结构的理论分析计算，均是在假设缓粘结预应力筋与周围混凝土之间没有互相滑移的基础上[7]；而事实上，在接近破坏时，缓粘结预应力筋与周围混凝土发生了相对滑移，所以研究出粘结性能更好、缓凝时间更长的缓凝砂浆是很有必要的.同时，对缓粘结预应力结构在冻融循环下的力学特性研究及缓粘结预应力结构未到固化时间时的抗震性能研究还较少，这是影响和制约缓粘结预应力技术发展的重要因素，需要我们今后加大相关方面的研究力度.

[1]吴转琴.缓粘结预应力钢绞线JG/T369-2012.北京：中国标准出版社，2012

[2]吴转琴.缓粘结预应力钢绞线专用粘合剂JG/T370-2012.北京：中国标准出版社，2012

[3]张建玲.缓粘结部分预应力混凝土梁疲劳性能试验研究[D].大连:大连理工大学,2006

[4]王起才.超缓凝砂浆的研究和应用[J].兰州铁道学院学报,1995,14(4):17～20

[5]王起才.超缓凝砂浆的研究和在预应力混凝土中的应用[J].工业建筑,1996,26(3):38～41

[6]于本田.基于缓凝砂浆包裹的缓粘结预应力筋粘结性能试验研究[D].兰州:兰州交通大学,2014

[7]冯新.缓粘结部分预应力混凝土梁受力性能试验研究[D].长沙:中南林业科技大学,2010

The Discussion on the Application and Development of Retard-bonded Prestressed Concrete Technology

ZHAOYue-chao

(Zhangjiakou First Construction Engineering Co., LTD,Zhangjiakou,Heibei,China 075000)

Retard-bonded prestressed concrete technology is a new technology,in which the transition from no-bond to binding between prestressed reinforcement and concrete is achieved by retard-bonded adhesive with time of curing.It combines the unbonded with bonded prestressing system together,effectively overcoming the quality defects of the two post-tensioned prestressing system.In this article,through the introduction of the structure and mechanism of retard-bonded prestressed concrete,its technical advantages are analyzed.Moreover,combined with the domestic research and engineering application,the development of the technique is discussed for future prospect.Key words：retard-bonded prestressing concrete；retard-bonded adhesive；working mechanism；anti-seismic

2016-06-13

赵越超(1979-),男，助理工程师，二级建造师，项目经理，从事建筑施工及施工技术研究.

TU 5

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