建筑工程施工中预应力混凝土施工技术应用

建筑工程施工中预应力混凝土施工技术应用

黄硕

安徽楚凡建设工程有限公司  合肥市  高新区

摘要：随着现代建筑工程向高性能、高质量发展的需求不断增长，预应力混凝土技术因其优异的结构性能和经济效益，成为施工中不可或缺的关键技术，可提升建筑结构的承载力和耐久性、降低材料的使用量和施工成本。见一次，本文首先探讨预应力混凝土施工技术在建筑工程中的应用，在详细阐述施工技术要点基础上，展示了该技术在加固施工、受弯构件、框架结构等方面的应用效果，旨在说明合理运用预应力混凝土技术可显著提升建筑工程的结构性能和工程质量，以供参考。

关键词：建筑工程施工；预应力混凝土；施工技术；应用

前言：在现代建筑工程中，预应力混凝土施工技术已成为一种重要的结构增强方法，通过预先在混凝土构件内部引入压应力来提升构件的承载能力和抗裂性能，确保建筑结构的整体稳定性。随着建筑行业的不断发展，对结构性能的要求也日益提高，这使得预应力混凝土技术的应用变得愈发重要。因此，深入探讨预应力混凝土施工技术在建筑工程中的应用，对于推动建筑行业的技术进步和可持续发展具有重要意义。

1.预应力混凝土概述

预应力混凝土技术是现代建筑工程领域的一项重要技术，可通过预先施加应力于混凝土构件中，来改善混凝土在承受外力作用时的性能表现[1]。使用高强度钢筋或钢绞线作为预应力筋、施加拉力并通过锚固方式保持该应力，可使得混凝土在未承载外力前就形成预压应力状态。预应力混凝土在建筑工程施工中的应用，能提高构件的刚度和承载力，相较于常规混凝土能更有效地抵抗各种荷载作用，包括自重、使用荷载以及环境引起的长期荷载等，且良好的抗裂性可明显减少裂缝的产生，保持结构的完整性与耐久性，能够满足更为复杂严苛的结构设计要求[2]。

2.常见预应力混凝土技术

2.1 全预应力与部分预应力

全预应力混凝土技术是一种在混凝土结构中施加足够预应力，使得在正常使用条件下结构不出现拉应力或裂缝的技术，主要功能在于显著提高结构的承载力和刚度、减少和控制裂缝的发展，从而延长结构的使用寿命；部分预应力混凝土技术则是指在混凝土结构中仅施加部分预应力，使结构在使用过程中能承受一定的拉应力和形成微小裂缝，但不影响结构的正常使用和耐久性，功能在于合理利用材料的受力性能，提高结构的经济性和施工的便利性。全预应力混凝土技术更注重通过预应力消除结构中的拉应力以达到控制裂缝、提高结构耐久性的目的；而部分预应力混凝土技术则在保证结构安全性的基础上，允许结构在一定条件下产生裂缝，从而在提高经济性和施工便利性方面具有优势[3]。

2.2 黏结与无黏结预应力

黏结预应力混凝土技术涉及将预应力钢筋或钢绞线直接埋置于混凝土内部，在混凝土硬化后，通过粘结作用将预应力传递给混凝土，从而提高结构的承载能力和抗裂性能；无黏结预应力混凝土技术通过波纹管等隔离措施使预应力筋与混凝土之间不产生粘结作用的方法施加预应力，可以在波纹管内自由滑动，使得预应力的传递更加均匀，能够有效控制或减少因温度变化、收缩和徐变引起的应力损失[4]。黏结预应力混凝土通过预应力钢筋与混凝土之间的紧密粘结，可优化材料的利用，提高结构的抗裂能力；而无黏结预应力混凝土通过预应力筋在波纹管内的自由滑动、减少应力损失、提高结构的适应性和耐久性[5]。

3.建筑工程施工中预应力混凝土施工技术要点

3.1 放线与预应力曲线

放线主要是指在预应力混凝土构件的施工过程中，根据设计要求对预应力筋的布置路径进行精确标定，确保预应力筋能够按照预定的曲线形状布置在混凝土构件中[6]。预应力曲线的形状和位置直接决定预应力的作用效果、整个结构的承载力和稳定性。曲线的形状通常由其反弯点和最低点控制，这两个关键点的准确设置对保证预应力传递效果至关重要。在施工过程中，需在箍筋上绘制预应力钢筋的轮廓图，并依据设计要求在1.0-1.5m的间距上设立控制点，确保每段钢筋都能准确到位，有效地控制混凝土在受力后的变形，优化结构受力状态，确保构件在服役期间的性能稳定可靠。

3.2 架体焊接

架体焊接在预应力混凝土施工技术中需将支撑架构通过焊接方式固定于混凝土构件内部，以保障预应力筋及其他组件在混凝土浇筑过程中的正确位置和稳定性，确保预应力筋能够按照设计要求精确布置，从而发挥其预期的作用[7]。为防止在混凝土浇筑过程中支撑架发生位移，需要提供充分的支撑强度，支撑的直径通常≥10mm。为确保支撑架的位置精确无误，专业的焊工与放线人员必须协同工作，通过精准的焊接技术固定支撑架，以增强了结构的稳定性，提高结构承载能力。

3.3 波纹管布置

波纹管布置通过在混凝土内部布置波纹形状的管道来容纳和保护预应力筋，能够有效防止预应力筋与混凝土直接接触，减少应力集中和腐蚀问题，确保预应力的长期稳定性。施工中需在结构的固定端安装锚固板，然后从拉伸端开始将波纹管穿过，确保预应力筋能够顺利通过。波纹管的每次接合使用长度为400mm同径管材，并确保两端各插入150mm以保证接合的牢固性。接合点之后需使用胶带进行密封，防止灌浆过程中的漏浆；同时，在波纹管的固定端需用棉线和胶带对预应力筋进行二次密封以增强保护；在横梁中布置波纹管时，必须确保其直线排列，避免产生任何形式的弯曲，以免影响预应力筋的张拉效果和力的传递，以此显著提升预应力混凝土结构的施工质量和使用性能。

3.4 钢筋穿束

钢筋穿束需在混凝土构件中按照设计要求布置预应力钢筋或钢绞线，可保障确保预应力系统结构整体性能。完成所有铺设工作后，需要将预应力钢筋或钢绞线绑定在预先安装好的固定架上，并且通过手工方式逐一穿过波纹管。为保护预应力筋在穿线过程中不受损伤，穿线的端头需用胶带或其他保护材料仔细包裹，防止其在通过波纹管时对管壁造成磨损。穿束完成后须对穿过的波纹管进行检查，确保其外部的防尘罩完好无损，若发现有破损之处，应立即使用防水胶带进行修补，为后续的张拉工作和整个结构的可靠性奠定基础。

图一：预应力钢绞线穿束牵引装置及其穿送方法

3.5 排气与泌水孔设置

排气与泌水孔设置可确保混凝土浇筑过程中空气和多余水分的有效排除，提升混凝土密实度和结构性能。施工时在波纹管布置完成后，精准选定波纹管的顶点及其两端作为排气和泌水的最佳位置，并在此位置上布置直径约为20mm的圆形排气孔。为有效控制排气和泌水过程，施工团队会利用带有喷嘴的塑料压板和海绵材料覆盖这些孔洞并用铁丝将其牢固固定，确保在混凝土浇筑和振捣过程中空气和水分可以顺畅排出；塑料压板上的喷嘴部分需要延伸至梁表面，既发挥排气功能又充当泌水孔，能够保障混凝土内部的均匀密实和结构的长期性能。

3.6 螺旋筋布置与锚垫板安装

螺旋筋布置主要指在混凝土构件中按照特定间距和形式布置螺旋形的钢筋，可以促进混凝土的抗压性能和延性的增强。锚垫板安装则是指在预应力混凝土施工中，为确保预应力筋能有效锚定而在构件的两端安装的金属板，这对保证预应力的有效传递至关重要。施工中锚垫板的安装通常开始于波纹管的末端，将其插入并牢固地连接至构件的端部，为确保锚固的稳定性，锚垫板的固定深度需达到构件厚度的一半，施工过程中需要特别注意锚垫板底面必须与预应力筋保持垂直以确保预应力在整个混凝土构件中均匀分布，通过精确的螺旋筋布置与锚垫板安装，可以有效提升预应力混凝土结构的性能，保障其在面对复杂荷载时的稳定性和安全性。

3.7 混凝土浇筑流程

在进行混凝土浇筑前应对波纹管进行彻底的检查和修复，确保其完好无损并完成隐蔽工程的验收工作。只有在满足所有施工要求后，才能够启动混凝土的浇筑作业；浇筑过程中，施工人员应在使用振捣器时避免直接接触到波纹管，以防损坏波纹管或对预应力筋造成位移；在受拉端和梁柱接合部位，应使用直径较小的振动棒进行振捣，从而降低因振捣不当导致内部空隙的风险；为确保混凝土达到设计强度，施工中应留置与施工现场相同养护条件下的混凝土试件，其强度检测结果将作为进行后张拉施工的重要参考。

3.8 张拉作业

张拉作业对于提升结构的承载力和延长其使用寿命具有决定性的作用，张拉作业前需要对锚杆进行仔细的连接检查、确保连接的可靠性；为防止锚杆在使用过程中发生腐蚀，施工人员应在锚杆内部涂抹一层润滑脂，降低锚杆被锈蚀的风险；使用千斤顶定位技术来精确地布置锚杆洞内的夹片，确保夹片的准确安装和定位；选择合适的千斤顶和高压油泵确保张拉力的准确施加，有效将预应力传递至混凝土构件中，提升构件的性能。

3.9 灌浆技术

灌浆技术用于填充预应力钢筋或钢绞线的孔道，提升构件的整体稳定性和耐久性，可防止钢筋的锈蚀，还能确保预应力的有效传递。施工前施工人员必须对锚固装置及钢筋进行周密的防护措施，避免其受到腐蚀，同时严格限制任何可能引起的抽丝现象；对所有压浆设备进行彻底检查是确保灌浆工作顺利进行的前提。技术人员在孔道灌浆之前，需精确调整浆料中的水泥与水的比例，确保水灰比的合理性，必要时加入适量的减水剂以调节浆料性能；灌浆过程中应保证浆料的连续性以防止混凝土提前凝固，进而影响灌浆质量；完成灌浆后应立即排除孔道内部的空气，以提升灌浆的密实度和质量。

4.预应力混凝土技术在建筑工程中的应用

4.1 加固施工应用

加固施工中预应力混凝土技术通过预先施加的拉力，可增强结构的承载能力和抗变形能力，改善建筑物的结构性能和安全水平。对建筑物整体结构进行加固中，通过预应力技术全面提升建筑结构的整体性和抗震性能；对建筑的局部结构进行精确加固中，对于承受力不足的梁、板、柱等结构部分，可增强其抗弯和抗剪能力。能够显著提升结构的局部强度和刚度、有效控制裂缝的发展，增强结构的耐久性和延展性。通过精确计算和科学施工，预应力混凝土技术为建筑工程加固提供了一种高效、可靠的解决方案，极大地提高了加固工程的质量和效果。

4.2 受弯构件应用

受弯构件中通过预先施加的压力，可以有效地控制构件在使用过程中的裂缝宽度、增强其耐久性和抗裂性，能显著提高构件的抗弯性能、优化结构受力状态、降低材料的使用量；将预应力技术与新型材料如碳纤维技术相结合，不仅能充分利用各自的优势，还能进一步提升受弯构件的性能，尤其是在加固老旧建筑或设计新型结构时，这种技术组合为工程师提供了更多的灵活性和创新空间。

4.3 框架结构应用

框架结构的稳定性和强度直接决定了建筑的安全性和耐久性，采用预应力混凝土技术能有效预压应力到结构中，增强框架结构对外力的抵抗能力，提高结构的抗震和抗弯能力，尤其对于高层建筑而言，能显著增强其整体稳定性和延性，保证建筑的长期安全使用，可在优化结构设计、减轻结构自重基础上，有效控制裂缝、延长建筑的使用寿命，通过精确计算预应力的大小和分布，施工单位能够确保每个构件都能达到预定的性能要求；预应力技术还有助于提高材料的使用效率、降低建筑成本。施工中技术人员会根据具体工程的需要，综合考虑地质条件、建筑高度以及功能需求等多方面因素，制定出适合该项目的预应力混凝土框架结构施工方案，可确保施工质量，为后期建筑的稳定运营奠定坚实的基础。

4.4 转换层结构应用

在现代建筑工程中，转换层结构的设计和施工不仅要满足建筑功能的需要，还要解决不同结构体系之间力学性能的转换和衔接问题。在这一过程中，预应力混凝土技术的应用成为提高转换层结构性能的有效手段，能够在确保结构安全性和可靠性的同时优化结构布局。预应力混凝土技术通过预先施加应力于混凝土结构中，改善了转换层受力特性，使其更能适应建筑物的整体受力要求，特别是在应对高层建筑中由于上下结构体系不同而引起的力学性能不匹配问题。利用预应力技术，可以有效提升转换层结构的承载力和刚度，同时减少构件尺寸，为建筑内部空间的有效利用提供了更大的灵活性。此外预应力混凝土在转换层的应用，还有助于降低结构自重、减少材料消耗，实现经济高效的建筑目标。

4.5 多跨连续梁应用

多跨连续梁结构形式能够有效利用材料的力学特性，通过连续跨接分布荷载从而实现结构在大跨度下的稳定性和经济性，预应力混凝土技术的采用，能显著提高多跨连续梁的受力性能、优化其受力状态，是实现此类工程优化设计和施工的关键技术之一。采用预应力混凝土技术对多跨连续梁进行加固和设计，能够预先引入有利的压应力状态，降低梁体在使用过程中的裂缝宽度和数量，显著提升梁体的承载力和耐久性。此外，预应力的引入能有效控制梁体在长期荷载作用下的变形，减少因荷载变化引起的不利应力集中，确保多跨连续梁的整体稳定性和使用寿命。因此预应力混凝土技术在多跨连续梁的应用，不仅优化了结构设计。降低了施工成本，而且提高了建筑工程的整体性能和安全等级。

结论：综上所述，通过深入研究预应力混凝土施工技术在建筑工程中的应用，可掌握各类预应力技术的特点及施工要点，明确指出了其在加固施工、受弯构件、框架结构等领域的应用优势。实践证明，预应力混凝土技术能有效提高结构的承载能力和延展性、优化结构设计，确保工程质量与安全。综合应用预应力混凝土施工技术，不仅促进了建筑工程技术的创新发展，同时也为实现建筑结构的高效率、高质量和经济性提供了有力支持，展现广阔的发展前景和实践价值。

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