②摻外加劑法。在混凝土中加入適量的防凍劑、早強劑、減水劑及加氣劑,可使混凝土在負溫下迸行水化作用,增強強度。同時可使混凝土冬期施工工藝大大簡化,節省能源和附加設備,降低冬期施工的工程造價,是常用的施工方法之一。
摻外加劑混凝土冬期施工主要包括低溫早強混凝土、摻防凍劑的負溫混凝土等,主要用于不易保溫的框架結構、高層建筑結構、一般梁板柱結構,以及地下結構或單面積的板式基礎結構。當最低溫度低于-5℃時,可采用早強劑或早強減水劑;當最低問題不低于-20℃時,應采用防凍劑進行混凝土施工;若最低溫度低于-20℃時,宜采用加熱養護方法進行混凝土冬期施工。
③電熱法。電熱法是利用電流通過導體混凝土發出的熱量,加熱養護混凝土。電熱法耗電量較大,附加費用較高。電熱法有三種:電極法、電爐法和綜合法,以電極法較為常用。
④蒸汽加熱法。蒸汽加熱養護分為濕熱養護和干熱養護兩類。濕熱養護是讓蒸汽與混凝土直接接觸,利用蒸汽的濕熱作用來養護混凝土,常用的有棚罩法、蒸汽套法以及內部
通氣法。而干熱養護則是將蒸汽作為熱載體,通過某種形式的散熱器,將熱量傳導給混凝土使其升溫,毛管法和熱膜法就屬這類。
⑤暖棚法。是在要養護的建筑結構或構件周圍用保溫材料搭起暖棚,棚內設置熱源,以維持棚內的正溫環境,使混凝土澆筑和養護如同在常溫中一樣。但暖棚搭設需大量材料和人工,能耗高,費用較大,一般只用于建筑物面積不大而混凝土工程又很集中的工程。采用暖棚法養護混凝土時,棚內溫度不得低于5℃,并應保持混凝土表面濕潤。
(2)高溫施工。當日平均氣溫達到30℃及以上時,應按高溫施工要求采取措施。
高溫施工宜采用低水泥用量的原則,并可采用粉煤灰取代部分水泥。宜選用水化熱較低的水泥;混凝土坍落度不宜小于70mm,混凝土澆筑入模溫度不應高于35℃。
5.裝配式混凝土施工
(1)材料要求。裝配整體式結構中,預制構件的混凝土強度等級不宜低于C30;預應力混凝土預制構件的混凝土強度等級不宜低于C40,且不應低于C30;現澆混凝土的強度等級不應低于C25。
預制構件吊環應采用未經冷加工的HPB300鋼筋制作。預制構件吊裝用內埋式螺母或內埋式吊桿及配套的吊具,應根據相應的產品標準和應用技術規定選用。
(2)構件預制。預制構件制作單位應具備相應的生產工藝設施,并應有完善的質量管理體系和必要的試驗檢測手段。
預制構件制作前,應對其技術要求和質量標準進行技術交底,并應制定生產方案;生產方案應包括生產工藝、模具方案、生產計劃、技術質量控制措施、成品保護、堆放及運輸方案等內容。
帶面磚或石材飾面的預制構件宜架用反打一次成型工藝制作,并應符合下列規定:
1)當構件飾面層采用面磚時,在模具中鋪設面磚前,應根據排磚圖的要求進行配磚和加工;飾面磚應采用背面帶有燕尾槽或黏結性能可靠的產品。
2)當構件飾面層采用石材時,在模具中鋪設石材前,應根據排板圖的要求進行配板和加工;應按設計要求在石材背面鉆孔、安裝不銹鋼卡鉤、涂覆隔離層。
3)應采用具有抗裂性和柔韌性、收縮小且不污染飾面的材料嵌填面磚或石材之間的接縫,并應采取防止面磚或石材在安裝鋼筋、澆筑混凝土等生產過程中發生位移的措施。
夾心外墻板宜采用平模工藝生產,生產時應先澆筑外葉墻板混凝土層,再安裝保溫材料和拉結件,最后澆筑內葉墻板混凝土層;當采用立模工藝生產時,應同步澆筑內外葉墻板混凝土層,并應采取保證保溫材料及拉結件位置準確的措施。
應根據混凝土的品種、工作性、預制構件的規格形狀等因素,制定合理的振搗成型操作規程。混凝土應采用強制式攪拌機攪拌,并宜采用機械振搗。
預制構件采用灑水、覆蓋等方式進行常溫養護時,應符合現行國家標準《混凝土結構工程施工規范》GB50666的要求。預制構件采用加熱養護時,應制定養護制度對靜停、升溫、恒溫和降溫時間進行控制,宜在常溫下靜停2?6h,升溫、降溫速度不應超過20°C/h,最高養護溫度不宜超過70°C,預制構件出池的表面溫度與環境溫度的差值不宜超過25°C。
脫模起吊時,預制構件的混凝土立方體抗壓強度應滿足設計要求且不應小于15N/mm2。
(3)連接構造要求。
1)裝配整體式結構中,節點及接縫處的縱向鋼筋連接宜根據接頭受力、施工工藝等要求選用機械連接、套筒灌漿連接、漿錨搭接連接、焊接連接、綁扎搭接連接等連接方式,并應符合國家現行有關標準的規定。
①縱向鋼筋采用套筒灌漿連接時,鋼筋接頭應滿足現行行業標準《鋼筋機械連接技術規程》JGJ107—2010中Ⅰ級接頭的性能要求,并應符合國家現行有關標準的規定;預制剪力墻中鋼筋接頭處套筒外側鋼筋的混凝土保護層厚度不應小于15mm,預制柱中鋼筋接頭處套筒外側箍筋的混凝土保護層厚度不應小于20mm;套筒之間的凈距不應小于25mm。
②縱向鋼筋采用漿錨搭接連接時,對預留孔成孔工藝、孔道形狀和長度、構造要求、灌漿料和被連接鋼筋,應進行力學性能以及適用性的試驗驗證。直徑大于20mm的鋼筋不宜采用漿錨搭接連接,直接承受動力荷載構件的縱向鋼筋不應采用漿錨搭接連接。
2)預制構件與后澆混凝土、灌漿料、坐漿材料的結合面應設置粗糙面、鍵槽。
①預制板與后澆混凝土疊合層之間的結合面應設置粗糙面。
②預制梁與后澆混凝土疊合層之間的結合面應設置粗糙面。預制梁端面應設置鍵槽且宜設置粗糙面。鍵槽的尺寸和數量應按規定計算確定;鍵槽的深度不宜小于30mm,寬度不宜小于深度的3倍且不宜大于深度的10倍;鍵槽可貫通截面,當不貫通時槽口距離截面邊緣不宜小于50mm;鍵槽間距宜等于鍵槽寬度;鍵槽端部斜面傾角不宜大于30°。
③預制剪力墻的頂部和底部與后澆混凝土的結合面應設置粗糙面;側面與后澆混凝土的結合面應設置粗糙面,也可設置鍵槽;鍵槽深度不宜小于20mm,寬度不宜小于深度的3倍且不宜大于深度的10倍,鍵槽間距宜等于鍵槽寬度,鍵槽端部斜面傾角不宜大于30°。
④預制柱的底部應設置鍵槽且宜設置粗糙面,鍵槽應均勻布置,鍵槽深度不宜小于30mm,鍵槽端部斜面傾角不宜大于30°,柱頂應設置粗糙面。
⑤粗糙面的面積不宜小于結合面的80%,預制板的粗糙面凹凸深度不應小于4mm,預制梁端、預制柱端、預制墻端的粗糙面凹凸深度不應小于6mm。
3)預制樓梯與支承構件之間宜采用簡支連接。預制樓梯宜一端設置固定鉸,另一端設置滑動鉸,其轉動及滑動變形能力應滿足結構間位移的要求,且預制樓梯端部在支承構件上的最小擱置長度6、7度抗震設防時為75mm,8度度抗震設防時為100mm。預制樓梯設置滑動鉸的端部應采取防止滑落的構造措施。
(4)構件儲運。應制定預制構件的運輸與堆放方案,其內容應包括運輸時間、次序、堆放場地、運輸線路、固定要求、堆放支墊及成品保護措施等。對于超高、超寬、形狀特殊的大型構件的運輸和堆放應有專門的質量安全保證措施。
預制構件的運輸車輛應滿足構件尺寸和載重要求,裝卸構件時,應采取保證車體平衡的措施;應采取防止構件移動、傾倒、變形等的固定措施;應采取防止構件損壞的措施,對構件邊角部或鏈索接觸處的混凝土,宜設置保護襯墊。
堆放場地應平整、堅實,并應有排水措施;預埋吊件應朝上,標識宜朝向堆垛間的通道;構件支墊應堅實,墊塊在構件下的位置宜與脫模、吊裝時的起吊位置一致;重疊堆放構件時,每層構件間的墊塊應上下對齊,堆垛層數應根據構件、墊塊的承載力確定,并應根據需要采取防止堆垛傾覆的措施;堆放預應力構件時,應根據構件起拱值的大小和堆放時間采取相應措施。
當采用靠放架堆放或運輸構件時,靠放架應具有足夠的承載力和剛度,與地面傾斜角度宜大于80°;墻板宜對稱靠放且外飾面朝外,構件上部宜采用木墊塊隔離;運輸時構件應米取固定措施。
當采用插放架直立堆放或運輸構件時,宜采取直立運輸方式;插放架應有足夠的承載力和剛度,并應支墊穩固。
采用疊層平放的方式堆放或運輸構件時,應采取防止構件產生裂縫的措施。
(5)結構施工。
1)一般規定。裝配式結構施工前應制定施工組織設計、施工方案;施工組織設計的內容應符合現行國家標準《建筑工程施工組織設計規范》GB/T50502的規定;施工方案的內容應包括構件安裝及節點施工方案、構件安裝的質量管理及安全措施等。
2)構件吊裝與就位。吊裝用吊具應按國家現行有關標準的規定進行設計、驗算或試驗檢驗。吊具應根據預制構件形狀、尺寸及重量等參數進行配置,吊索水平夾角不宜小于60°,且不應小于45%;對尺寸較大或形狀復雜的預制構件,宜采用有分配梁或分配桁架的吊具。
未經設計允許不得對預制構件進行切割、開洞。吊運過程中,應設專人指揮,操作人員應位于安全可靠位置,不應有人員隨預制構件一同起吊。
安裝施工前,應進行測量放線、設置構件安裝定位標識,應復核構件裝配位置、節點連接構造及臨時支撐方案等,應檢查復核吊裝設備及吊具處于安全操作狀態,應核實現場環境、天氣、道路狀況等滿足吊裝施工要求。裝配式結構施工前,宜選擇有代表性的單元進行預制構件試安裝,并應根據試安裝結果及時調整完善施工方案和施工工藝。
預制構件吊裝就位后,應及時校準并采取臨時固定措施,每個預制構件的臨時支撐不宜少于2道,并應符合現行國家標準《混凝土結構工程施工規范》Gb50666的相關規定。
3)構件安裝。
①安裝準備。墻、柱構件安裝前,應清潔結合面;構件底部應設置可調整接縫厚度和底部標高的墊塊;鋼筋套筒灌漿連接接頭、鋼筋漿錨搭接連接接頭灌漿前,應對接縫周圍進行封堵,封堵措施應符合結合面承載力設計要求歷多層預制剪力墻底部采用坐漿材料時,其厚度不宜大于20mm。
②鋼筋套筒連接施工。采用鋼筋套筒灌漿連接、鋼筋漿錨搭接連接的預制構件就位前,應檢查套筒、預留孔的規格、位置、數量和深度;被連接鋼筋的規格、數量、位置和長度。當套筒、預留孔內有雜物時,應清理干凈;當連接鋼筋傾斜時,應進行校直。連接鋼筋偏離套筒或孔洞中心線不宜超過5mm。
鋼筋套筒灌漿前,應在現場模擬構件連接接頭的灌漿方式,每種規格鋼筋應制作不少于3個套筒灌漿連接接頭,進行灌注質量以及接頭抗拉強度的檢驗;經檢驗合格后,方可進行灌漿作業。
鋼筋套筒灌漿連接接頭、鋼筋漿錨搭接連接接頭應按檢驗批劃分要求及時灌漿,灌漿作業應符合國家現行有關標準及施工方案的要求,并應符合下列規定:灌漿施工時,環境溫度不應低于5℃;當連接部位養護溫度低于10℃時,應采取加熱保溫措施;灌漿操作全過程應有專職檢驗人員負責旁站監督并及時形成施工質量檢查記錄;應按產品使用說明書的要求計量灌漿料和水的用量,并攪拌均勻;每次拌制的灌漿料拌和物應進行流動度的檢測,且其流動度應滿足規定;灌漿作業應采用壓漿法從下口灌注,當漿料從上口流出后應及時封堵,必要時可設分倉進行灌漿;灌漿料拌和物應在制備后30min內用完。
③后澆混凝土施工。后澆混凝土施工時,預制構件結合面疏松部分的混凝土應剔除并清理干凈;模板應保證后澆混凝土部分形狀、尺寸和位置準確,并應防止漏漿;在澆筑混凝土前應灑水潤濕結合面,混凝土應振搗密實;澆筑用的材料的強度等級應符合設計要求,設計無要求時,澆筑用材料的強度等級不應低于連接處構件混凝土強度設計等級的較大值;同一配合比的混凝土,每工作班且建筑面積不超過1000m2應制作1組標準養護試件,同一樓層應制作不少于3組標準養護試件。構件連接部位后澆混凝土及灌漿料的強度達到設計要求后,方可拆除臨時固定措施。
(三)預應力混凝土工程施工
預應力混凝土是在構件承受外荷載前,預先在構件的受拉區對混凝土施加預壓力,這種壓力通常稱為預應力。構件在使用階段的外荷載作用下產生的拉應力,首先要抵消預壓應力,這就推遲了混凝土裂縫的出現,同時也限制了裂縫的開展,從而提高了構件的抗裂度和剛度。對混凝土構件受拉區施加預壓應力的方法,是張拉受拉區中的預應力鋼筋,通過預應力鋼筋和混凝土間的黏結力或錨具,將預應力鋼筋的彈性收縮力傳遞到混凝土構件中,并產生預壓應力。
1.預應力鋼筋的種類
主要有冷拉鋼筋、高強度鋼絲、鋼絞線、熱處理鋼筋等。
(1)冷拉鋼筋。冷拉鋼筋是將HRB335、HRB400、RRB400級熱軋鋼筋在常溫下通過張拉到超過屈服點的某一應力,使其產生一定的塑性變形后卸荷,再經時效處理而成。冷拉鋼筋的塑性和彈性模量有所降低而屈服強度和硬度有所提高,可直接用作預應力鋼筋。
(2)高強度鋼絲。高強鋼絲是用優質碳素鋼熱軋盤條經冷拔制成,然后可用機械方式對鋼絲進行壓痕處理形成刻痕鋼絲,對鋼絲進行低溫(一般低于500℃)矯直回火處理后便成為矯直回火鋼絲。常用的高強鋼絲分為冷拉和矯直回火兩種,按外形分為光面、刻痕和螺旋肋三種。預應力鋼絲經矯直回火后,可消除鋼絲冷拔過程中產生的殘余應力,這種鋼絲通常被稱為消除應力鋼絲。消除應力鋼絲的松弛損失雖比消除應力前低一些,但仍然較高,經“穩定化”處理后,鋼絲的松弛值僅為普通鋼絲的0.25?0.33,這種鋼絲被稱為低松弛鋼絲,目前已在國內外廣泛應用。常用的高強鋼絲的直徑有4.0mm、5.0mm、6.0mm、7.0mm、8.0mm.和9.0mm等幾種。
(3)鋼絞線。鋼絞線一般是由幾根碳素鋼絲圍繞一根中心鋼絲在絞絲機上絞成螺旋狀,再經低溫回火制成。鋼絞線的直徑較大,一般為9?15mm,較柔軟,施工方便,但價格較貴。鋼絞線的強度較高。鋼絞線規格有2股、3股、7股和19股等。7股鋼絞線由于面積較大、柔軟、施工定位方便,適用于先張法和后張法預應力結構與構件,是目前國內外應用最廣的一種預應力筋。
(4)熱處理鋼筋。熱處理鋼筋是由普通熱軋中碳合金鋼經淬火和回火調質熱處理制成,具有高強度、高韌性和高黏結力等優點,直徑為6?10mm。產品鋼筋為直徑2m的彈性盤卷,每盤長度為100?120m。熱處理鋼筋的螺紋外形有帶縱肋和無縱肋兩種。
近年來,我國強度高、性能好的預應力鋼筋(鋼絲、鋼絞線)可充分供應,故提倡用高強的預應力鋼絞線、鋼絲作為我國預應力混凝土結構的主力鋼筋。
2.對混凝土的要求
在預應力混凝土結構中,混凝土的強度等級不應低于C30;當采用鋼絞線、鋼絲、熱處理鋼筋作預應力鋼筋時,混凝土強度等級不宜低于C40。在預應力混凝土構件的施工中,不能摻用對鋼筋有侵蝕作用的氯鹽、氯化鈉等,否則會發生嚴重的質量事故。
3.預應力的施加方法
預應力的施加方法,根據與構件制作相比較的先后順序,分為先張法、后張法兩大類。當工程所處環境溫度低于- 15℃時,不宜進行預應力筋張拉。
(1)先張法。先張法是在臺座或模板上先張拉預應力筋并用夾具臨時固定,再澆筑混凝土,待混凝土達到一定強度后,放張預應力筋,通過預應力筋與混凝土的黏結力,使混凝土產生預壓應力的施工方法,見圖4. 1.26。
先張法多用于預制構件廠生產定型的中小型構件,也常用于生產預應力橋跨結構等。 先張法工藝流程見圖4.1.27。
1)預應力筋的張拉。預應力筋張拉應根據設計要求,采用合適的張拉方法、張拉順序及張拉程序進行,并應有可靠的質量保證措施和安全技術措施。
①預應力筋的張拉一般采用0→1.03或0→1.05(持荷2min)→,目的是為了減少預應力的松弛損失。
②預應力筋張拉的相關規定。預應力筋應根據設計和專項施工方案的要求采用一端或兩端張拉。采用兩端張拉時,宜兩端同時張拉,也可一端先張拉,另一端補張拉。當設計無具體要求時,應符合下列規定:有黏結預應力筋長度不大于20m時可一端張拉,大于20m時宜兩端張拉;預應力筋為直線形時,一端張拉的長度可延長至35m。無黏結預應力筋長度不大于40m時可一端張拉,大于40m時宜兩端張拉。
2)混凝土的澆筑與養護。采用重疊法生產構件時,應待下層構件的混凝土強度達到5.0MPa后,方可澆筑上層構件的混凝土。
混凝土可采用自然養護或濕熱養護。但必須注意,當預應力混凝土構件進行濕熱養護時,應采取正確的養護制度以減少由于溫差引起的預應力損失。先張法在臺座上生產預應力混凝土構件,其最高允許的養護溫度應根據設計規定的允許溫差(張拉鋼筋時的溫度與臺座養護溫度之差)計算確定。
3)預應力筋放張。為保證預應力筋與混凝土的良好黏結,預應力筋放張時,混凝土強度應符合設計要求;當設計無具體要求時,不應低于設計的混凝土立方體抗壓強度標準值的75%,先張法預應力筋放張時不應低于30MPa。
(2)后張法。后張法是在混凝土達到一定強度的構件或結構中,張拉預應力筋并用錨具永久固定,使混凝土產生預壓應力的施工方法,見圖4.1.28。
后張法的特點是直接在構件上張拉預應力筋,構件在張拉預應力筋的過程中,完成混凝土的彈性壓縮,因此,混凝土的彈性壓縮,不直接影響預應力筋有效預應力值的建立。后張法預應力的傳遞主要靠預應力筋兩端的錨具。錨具作為預應力構件的一個組成部分,永遠留在構件上,不能重復使用。
后張法施工分為有黏結后張法施工和無黏結預應力施工。后張法宜用于現場生產大型預應力構件、特種結構和構筑物,可作為一種預應力預制構件的拼裝手段。
后張法施工工藝流程見圖4.1.29。
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