缓粘结预应力混凝土结构试验研究
晏罗军+唐福强+朱兵
摘 要：本文通过对缓粘结预应力混凝土技术工作原理的介绍再结合岳阳博物馆建设对缓粘结预应力技术的工程应用，阐述缓粘结预应力混凝土技术应用的关键控制点，总结出缓粘结预应力技术在结构施工与设计中存在的技术优势。
关键词：缓粘结预应力 工程应用 技术优势
中图分类号：U491.5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（b）-0091-02
预应力混凝土技术发展至今已有百多年研究及发展的历史。根据出现的时间预应力技术可分为四代：第一代钢筋预应力技术，第二代有粘灌浆预应力技术，第三代无粘结预应力技术，以及在有粘结与无粘结预应力技术之上发展起来的第四代缓粘结预应力技术。第一代预应力技术由于其施工繁琐而被淘汰。
随着社会经济的不断发展，人们对结构材料强度利用率和耐久性提出更高的要求和技术挑战，近年来，住建部对现有预应力结构进行结构安全鉴定与普查，发现第二代有粘结灌浆不易密实，空灌、露筋缺陷严重，预应力筋腐蚀严重，不利于结构耐久性；第三代预应力技术由于预应力筋可在套管内自由滑动，易造成预应力筋和锚具的疲劳破坏，无法充分利用材料强度，结构抗震性能受限，难以应用于结构重要构件中；第四代预应力技术克服了上述第二代和第三代预应力技术的缺陷，继承了二代灌浆有粘结预应力技术抗震性能优良，三代预应力技术施工简便的优点，它優化结构轻装设计，降低了施工的难度，缩减了工期，并保证了结构的安全性和耐久性。缓粘结预应力技术于21世纪初期引入我国，一些高校、企业开始研发该技术并在工程中大量应用。近年来，缓粘结预应力技术随工程应用的扩大和研究的深入已发展相当成熟，结构普查后缓粘结预应力技术被定为住建部推广技术。随着经济的快速增长、结构形式的日新月异，传统预应力技术由于其自身弊端将逐渐会被缓粘结这项新技术所替代。
1 缓粘结预应力工作原理
缓粘结预应力结构技术是将高强度钢材、高分子复合材料、先进的设计理论和崭新的工厂化生产工艺相结合而形成的高效结构形式。其核心在于缓粘结预应力筋。缓粘结预应力筋是在钢绞线之上涂有缓凝胶粘材料，并外包带有凹凸横肋的高密度PE护套组成，如图1所示。缓粘结材料在张拉施工期内具有一定的流动性，钢绞线可自由滑动。施工完成后，随时间增加，胶粘剂逐渐固化并达到设定强度，硬化后的缓凝材料通过外护套凹凸横肋与周围混凝土有效咬合，达到混凝土和钢绞线协同作用的目的。
2 工程简介
本工程为洞庭湖博物馆暨洞庭湖生态经济区规划馆，位于洞庭湖博览园内，如图2所示。其由主馆和附属用房组成，主体为框架-抗震墙结构，具有梁板轻型载重的结构特点。主馆要求结构使用年限为100年，附属用房为50年。
本工程主馆顶板采用大直径缓粘结预应力空心楼盖板技术，预应力梁尺寸为150mm×500mm，如图3所示。本工程预应力梁尺寸有限，但所受荷载较大，预应力布置较多。缓粘结预应力筋为单根单拉，筋直径和锚具尺寸小，节点内穿插容易，便于结构优化，结构干涉与工艺干涉限制放宽，张拉端布置灵活，可在梁顶撅起张拉，降低了施工难度，保证了施工质量。
3 应用技术的关键控制点
3.1 矢高控制与工程量
规范规定有粘结预应力波纹管截面面积不应小于钢绞线截面面积的两倍，对截面削弱较大，且张拉端锚具大，布置不灵活，矢高不能有效控制，为保证预应力效果需增加有粘结预应力筋的用量，有时甚至无法施工而导致增加截面的尺寸。本工程采用缓粘结预应力筋规格直径为21.8mm，对截面削弱小，且张拉端锚具尺寸小，布置灵活方便，可有效控制矢高，同等预应力效果下，预应力筋用量相对较少，空心结构布置、组合，结构安全性价比整体优化。
3.2 预应力配件与设备
预应力筋的张拉是预应力施工工序中相当重要的一环，施工质量的好坏直接影响着结构的耐久性。传统的张拉施工工艺，依靠施工人员手动操作，误差率高，无法保证预应力施工质量。不少工程因为预应力施工参数控制达不到设计要求而不合格，而被迫要求提前进行结构维护与加固，严重的甚至突然垮塌，给社会造成了巨大的生命财产损失。
为保证施工质量，本工程采用智能张拉技术，如图4所示。智能张拉技术由于智能系统的高精度和稳定性，能排除人为因素干扰，有效确保预应力张拉施工质量，是目前国内预应力张拉领域最先进的工艺。
3.3 材料变形与共同工作
缓粘结预应力筋是三种不同的材料组成。其在温度变化下的变形性能对结构使用性能有很大影响。经过计算分析可知缓粘结预应力筋在长度和截面方向上由于材料不同产生的内力很小，可忽略不计。此外缓粘结预应力筋与环氧树脂涂层钢筋在低温下的变形协调问题类似，由环氧树脂涂层钢筋和近几年缓粘结预应力大量工程实践证明，低温下缓粘结预应力筋的材料变形不一致对构件影响不大，不影响材料的使用。
3.4 结构耐久性
结构的耐久性关系到建筑物在使用年限内的安全性能，预应力筋的耐久性能直接影响着结构的安全性能。缓粘结预应力筋外包护套采用高密度聚乙烯材料，缓凝粘合剂采用环氧树脂类材料，强度高。耐气候性、耐水性、耐药品性，耐碱性优越。对钢绞线形成双层保护，钢绞线抗腐蚀能力大大提高。且缓粘结预应力筋在管理严格的工厂制造而成，不存在类似波纹管预应力浇灌填充不良的问题，在预应力筋防锈方面显示非常优良的耐久性。
3.5 要规避的技术风险
（1）缓粘结预应力筋应严格在张拉适用期限内张拉，避免张拉适用期过后，胶粘剂固化对张拉的不利影响。PE护套的成形质量与砼咬合性能。（2）缓粘结预应力筋受温度影响较大，避免阳光暴晒及高温。（3）预应力布置与建立的施工差异。
4 结语
缓粘结预应力技术在空心楼盖板体系中的组合应用，在施工上规避了有粘结预应力施工中铺设波纹管和灌浆的施工工序，提高了施工效率；施工质量上避免了有粘结灌浆欠密实，空罐的通病，保证了结构的耐久性；结构性能上降低了筋孔道与锚占空间对截面的削弱作用，有效控制了矢高，优化了结构截面尺寸，并使得结构的优化设计与施工组合，有了更多的选择。缓粘结预应力技术的应用节省了大量的材料、人工和后期维护加固的费用，减掉了施工现场的回浆污染等，满足了高强钢筋的应用推导，绿色施工与绿色建筑的指引，综合造价上的类型工程分析可量化的节约比达10%以上，定性比已有直观优势上的大量分析，相对比具有很好的经济效益。
参考文献
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