预应力砼屋架质量通病的预防及处理措施

2023-01-23

预应力砼屋架施工过程中, 经常发生一些质量问题, 这些问题均有共性, 影响屋架的耐久性和结构安全, 如何最大限度的消除这些施工中的质量通病, 保证屋架的结构安全, 是工程管理人员必须掌握的。

1 屋架砼实体强度达不到设计要求的预防与处理

该问题主要表现:同条件养护的砼强度及屋架砼实体强度低于设计要求砼强度等级。

1.1 原因分析

(1) 出厂的商品砼配合比不当, 计量不准;水泥过期或受潮, 活性降低;砂石集料级配不好, 空隙大, 含泥量大, 杂质多, 外加剂使用不当, 和水泥不匹配或掺量不合理等致使砼本身强度达不至设计要求; (2) 砼运输过程中时间过长砼已接近初凝; (3) 砼施工过程中未振捣密实、施工时间过长、施工过程中任意加水使水灰比加大; (4) 砼养护过程中养护管理不善, 或养护条件不符合要求, 早期脱水或受冻或受外力破坏。

1.2 预防措施

砼配合比应满足设计要求, 生产砼用水泥、砂、石集料、外加剂规格、品种、质量和掺量应和配合比所用材料要求一致, 运输过程时间应严格控制, 按规范要求振捣砼, 严格养护砼防止砼早期脱水或受冻, 冬季施工用普通水泥配置砼, 强度达到30%以上, 矿渣水泥配置砼强度达到40%以上始可受冻结0℃以下施工时须加防冻剂。

1.3 处理措施

当砼强度达不到设计强度时可采用非破损法 (如回弹仪回弹法超声波法) 测定实体砼强度, 当砼强度确定后校核屋架端部预应力张拉时砼局部承压力, 如砼局部承压满足设计要求则可复核屋架砼抗裂度和承载力, 如均满足设计要求则可请设计确认后施工, 如砼局部承压不能满足设计要求则可根据砼局部承压反算可施加的预应力最大值, 并根据反算的预应力最大值重新计算屋架的承载力和抗裂度是否满足要求, 如仍能满足设计要求可请设计确认后施工, 如不能满足设计要求的抗裂度和承载力可考虑通过改变屋面保温层做法降低屋面荷载的办法来提高屋架抗裂度和承载力, 如将厚度150mm膨胀珍珠岩保温层改为机塑板可将屋面荷载从0.9k N/m2降为0.05kg/m2大降低屋面荷载, 而且保温效果也更好, 从而在同样的张拉力下提高屋架的抗裂度, 如上述办法都不能解决问, 可采用贴碳纤维或粘钢等措施加固屋架或重新浇筑构件。

2 屋架张拉前砼出现裂缝的原因及预防和处理

该问题主要表现:屋架张拉前由于受温差、荷载、沉陷、养护等原因影响, 表面出现裂缝, 按其方向来分主要为直裂缝、纵向裂缝、放射状裂缝, 按其裂缝深度分主要为表面裂缝, 有时有贯串裂缝产生。

2.1 原因分析

2.1.1 水灰比的影响

当混凝土中的水泥用量不变时, 混凝土的干缩率随水灰比的增大而增加, 水灰比过大, 表面易产生气泡、龟裂。塑性混凝土的干缩率较干硬性混凝土大的多。因此在满足混凝土凝结硬化的施工要求应尽量减少用水。有数据表明:用水量平均每增加1%, 干缩率约增2%~3%。

2.1.2 水泥浆用量的影响

混凝土干缩变形主要由混凝土中水泥石的干缩引起, 因此在水灰比不变的情况下, 混凝土中水泥浆量愈多, 混凝土干缩率愈大。

2.1.3 水泥细度的影响

水泥颗粒的粗细直接影响水泥的水化, 凝结硬化, 强度, 干缩及水化热等, 这是因为水泥加水后, 开始仅在水泥颗粒的表面进行水化, 而后逐渐向颗粒内部发展, 而且是一个较长时间的过程。显然, 水泥颗粒越细, 水化作用的发展就越迅速而充分, 使凝结硬化的速度加快, 早期强度也就越高。水泥颗粒越细, 干缩也愈大。

2.1.4 水泥品种的影响

采用掺混材料的硅酸盐水泥配置的混凝土, 比普通水泥配置的混凝土干缩率大, 其中火山灰水泥混凝土的干缩率最大, 粉煤灰水泥混凝土的干缩率较小。

2.1.5 骨料质量的影响

混凝土采用吸水率较大的骨料, 其干缩率较大。骨料的含泥量较大, 级配良好时, 由于能减少混凝土中水泥浆用量, 故混凝土的干缩率较小。

2.1.6 其它影响

如砼拆模过早, 引起表面拉裂;砼表面压不实易引早起龟裂;底模不平整或承载力不够出现沉降;养护时期砼失水等均可产生裂缝。

2.2 预防措施

(1) 配置砼时应严格控制水灰比和水泥用量, 选择合适水泥和相应的外加剂, 控制水泥用量和外加剂掺量, 选择级配良好的集料; (2) 控制拆模强度, 拆模时砼强度不宜低于1.2NPA; (3) 砼浇筑完毕后采取二次抹光压实方法, 即在砼收水前在表面二次抹光压实; (4) 加强砼的浇筑后的养护工作, 根据天气情况适时浇水养护, 使砼始终保持湿润。

2.3 处理办法

(1) 对屋架下弦的纵向贯串裂缝在屋架张拉后一般会自动闭合可不予处理; (2) 对下弦的非贯串的纵向裂缝、放射状裂缝, 可用白水泥批嵌解决; (3) 对屋架上弦出现的串裂缝可通过环氧树脂灌缝处理, 其它可通过用白水泥批嵌处理。

3 金属波纹管孔道堵塞的预防及处理

主要问题是钢绞线部份或全部无法从金属波纹管中通过。

3.1 原因分析

(1) 金属波纹管安装时两侧波纹管未拧到位, 特别是目前大都使用双波波纹管, 螺纹高度较低, 当接头本身较松时两侧波纹管未拧到位时接头处更易漏浆; (2) 焊接波纹管固定用支架时波纹管烧串; (3) 砼振捣时振动捧触及波纹管, 波纹管被振瘪; (4) 金属波纹管未安要求布置出现大角度弯曲。

3.2 预防措施

(1) 金属波纹管接头处尽量拧紧同时接头两侧以胶带封裹;焊接波纹管固定支架时防止波纹管烧串, 可事先焊好井架当波纹管穿好后以扎丝将井架绑扎在箍筋上。砼振捣时选择3cm小值径振动棒或插片式振动棒同时注意避开波纹管; (2) 根据预应力筋的配筋情况砼浇筑前在孔道中穿入较集束纲绞线外直径大1cm的PVC管或钢管, 待砼浇筑结束初凝后取出PVC管或钢管。

3.3 处理办法

当孔道堵塞后先测定堵孔的位置, 然后沿横向开一条3cm~4cm的长条口子, 将堵塞处疏通穿过钢绞线, 当钢绞线穿过后在钢绞线和砼之间设隔离层, 最后用较原设计砼标号高一等级的微膨胀砼修补, 当修补的砼达设计强度方可张拉。

4 安装时锚具无法就位的预防及处理

主要问题:锚具安装时发现锚板无法和承压板紧密连结;洞口处钢绞线卡住锚板。

4.1 原因分析

(1) 张拉端承压板未按要求扩孔或扩孔的尺寸太小; (2) 扩孔加工精度不够, 孔洞不规则; (3) 砼浇筑时洞口漏浆堵塞孔道或金属波纹管未清理干净影响扩孔端孔道直径。

4.2 预防措施

(1) 详细计算扩孔直径, 扩孔直径应为所用锚具外截园直径加深0.5cm~0.8cm; (2) 增加承压板扩孔的加工精度。

4.3 处理办法

(1) 重新以乙炔切割承压板扩孔, 在扩孔前应将孔洞周边砼湿透以防烧伤砼, 同时在扩孔过程中对已切割部位应及时用水降温以防烧伤砼; (2) 将群锚更换为JM锚减少对扩孔的要求; (3) 安装锚板前将砼浇筑时洞口漏浆堵塞孔道的砼清理干净同时将洞口金属波纹管清理至距洞口10cm处, 以保证扩孔端孔道直径。

5 张拉端砼开裂的预防及处理

主要表现为张拉过程中屋架端部砼开裂。

5.1 原因分析

(1) 砼强度不够。由于张拉时锚垫板处对砼作用产生很大的压力, 而直接承压面积不大, 应力非常集中, 当张拉时间过早或砼强度本身达不到设计要求以及施工中未振实时会导致张拉端局部应力大于张拉端承载力出现开裂, 如网片未按图集成要求设置;也会削弱局部承载力致使砼开裂。 (2) 屋架端部埋件未按图集要求加工。如钢板材质达不到设计要求或钢板厚度达不到设计要求均可能削弱屋架张拉端局部承载力而使用屋架端部开裂。