水泥预制构件大全(「预制技术」混凝土构件预应力损失和表面气泡)

普通钢筋混凝土受拉或受弯构件中，由于混凝土的抗拉强度及极限拉应变都很低，即使混凝土发生体积变化时没有受到外部的约束，混凝土内部已经有了微裂缝。在使用荷载作用下，通常是带裂缝工作。

由于混凝土终凝后，随时间的推移而出现的因变形而引起的裂缝(如温度的变化、收缩、膨胀；不均匀沉陷;因外部荷载作用引起的裂缝；因化学作用引起的裂缝等等)，此类裂缝产生的根源是由于混凝土发生体积变化受到约束，在其内部引起了过大拉应力(或拉应变)而产生的。

为了避免钢筋混凝土结构裂缝过早出现，并充分利用其高强度钢筋及高强混凝土，可以在结构构件承受荷载前，使它产生预压力来减小或抵消荷载所引起的混凝土拉应力，从而使结构构件的拉应力不大，甚至处于受压状态，因而产生了预应力混凝土。

引起预应力损失的因素

01由于施工设备引起的预应力损失

由于台座的强度和刚度不足，稳定性较差，从而导致台座发生变形，倾覆和滑移引起预应力损失。由于夹具本身的自锁和自锚能力差，锥销的强度、硬度小于预应力筋的强度、硬度，从而引起预应力的损失。

02由于混凝土材料引起的预应力损失

由于混凝土的强度不高，预压力大于混凝土抗压应力，导致混凝土被压碎，从而引起预应力的损失。由于混凝土自身具有收缩和徐变的特征，在混凝土收缩和徐变过大时引起预应力的损失。由于粗骨料粒径的大小不当，引起预应力的损失。钢筋(钢丝)的强度不高引起预应力的损失。钢筋(钢丝)的塑性较差引起预应力的损失。钢筋(钢丝)表面粗糙程度不足引起预应力的损失。

03由于张拉控制应力引起的预应力损失

张拉控制应力的取值，直接影响预应力混凝土的使用效果。假若张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过几种损失后对混凝土产生的预压应力过小，不能有效提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。

04由于温度差引起的预应力损失

由于混凝土加热养护时，受张拉的预应力钢筋与承受拉力的设备之间的温度差别从而引起的预应力损失。由于张拉时钢筋与台座的温度相同均为t1，混凝土加热养护时的最高温度为t2，此时由于钢筋尚未与混凝土粘结，温度由t1升为t2后可在混凝土中自由变形。当停温养护时，混凝土已与钢筋粘结在一起，钢筋和混凝土将同时随温度变化而共同伸缩。因养护升温所降低的应力已不可恢复，于是形成温差应力损失。

05时间引起的损失

因混凝土徐变和收缩及钢束的松弛，随时间的推移将发生预应力的损失。在每个施工阶段内考虑混凝土构件的时间依存性来计算由徐变及收缩引起的变形。然后用计算得到的变形量来考虑钢束张拉应力的损失效应。在每个阶段可以通过图表来确认预应力损失的计算结果。当钢束施加张拉应力，维持其一定的应变时，作用到钢束上的张拉应力随时间的推移逐渐地减小，这个现象称之为松弛。由松弛引起的损失随作用到的初始应力的大小、经历的时间、制品的性质，其结果也是各不相同的。

06混凝土弹性变形引起的损失

给混凝土施加预应力，混凝土受压，其长度变小。这样，锚固于混凝土的钢束的长度也会变小，钢束的张拉应力也随之变小。这样的由弹性变形引起的损失在先张法和后张法都发生，只是其形态略有不同。采用先张法施工的时候，在把张拉力施加到构件的瞬间，钢束就会发生弹性收缩，随之长度变短，这样就产生了预应力损失。后张法是与先张法不同，它是没有专门的固定支架的，而是以已经凝固的混凝土为支撑，来张拉钢束。这样，混凝土构件收缩现象是与先张法相同的，只是因为钢束的张力的测量是混凝土构件弹性收缩后进行的，因此不会有混凝土弹性变形引起的张力损失。

07预应力钢筋与孔道间壁之间的摩擦引起的预应力损失

弯道引起的摩擦力。管道偏差引起的摩擦力。张拉曲线钢筋时，由于预应力钢筋和孔道壁之间的法向正应力引起摩擦阻力；预留孔道施工中某些发生凸凹不平，偏离设计位置，张拉钢筋时，预应力钢筋和孔道壁之间产生法向正应力引起摩阻力。

减少预应力损失的方法

选用强度高，刚度大，稳定性良好的台座，从而减少台座发生变形，滑移和倾覆。使用自身和自锚能力均好的夹具，同时应使锥销的强硬度大于预应力筋的强硬度。在先张拉法中尽量少使用垫板，因为每增加一块垫板，锚具变形和钢筋内缩值就增加1mm。尽可能增加(在条件允许下)台座的长度。

选用强度高的混凝土。因为强度高的混凝土对采用先张法的构件可以提高钢筋与混凝土之间的粘结力；对采用后张法的构件可提高锚固端的局部承压承载力。采用高标号水泥，减少水泥用量，降低水灰比；采用级配较好的骨料，加强混凝土的振捣，提高混凝土密实性，从而减少混凝土的收缩徐变。

在允许范围内，尽可能采用粒径较大，表面粗糙的粗骨料，从而增强混凝土与钢筋之间的粘结力。混凝土预应力的大小，取决于预应力钢筋张拉压力的大小，当采用高强度的钢筋(钢丝)时，由于超拉张，钢筋(钢丝)因强度不足产生断裂，从而引起预应力损失。

尽量采用塑性良好的钢筋(钢丝)增强张拉应力，当去除张拉应力后，钢筋(钢丝)的收缩量与钢筋(钢丝)塑性有关,塑性好，收缩量大，从而产生预压力大。在先张法构件中，当采用高强度钢筋(钢丝)时，在其表面应刻痕或压波，采用普通钢筋时，最好是变形钢筋，从而增强混凝土与钢筋(钢丝)之间摩擦。

施工中为了减少应力松弛等原因造成的预应力损失，一般要进行超拉张，先控制张拉应力为1.05σ-1.1σ，持续荷载2-5min然后卸掉荷载，再施加张拉应力至σ，同时尽量使用热轧钢筋，少用碳素钢丝，从而减少由于应力松弛引起预应力损失值。对于较长的构件可在两端张拉，则在计算孔洞的长度时可以按构件一半长度计算，两端张拉可以减少由于摩擦引起的损失。

在有弯道的构件中，预应力钢丝表面应该尽可能光滑，必要时可以涂上油脂，从而减少由于弯道引起摩擦阻力。在预留孔道时，严格按照规范操作，尽可能减少孔道表面的凸凹不平，从而减少预应力损失。由于预应力筋对混凝土的挤压，使环形构件的直径有所减小，预应力筋中的拉应力就会降低，从而引起预应力损失。故尽可能采用较大直径的环形构件，从而减少预应力损失。

预应力产生气泡的原因

1、原材料

对于用水量及水灰比偏高的混凝土产品，其气泡现象比较多发。在水泥生产时要添加一定的助磨剂，而助磨剂往往会诱发过多的气泡，同时水泥的碱度太高、颗粒过细，也会导致含气量的增加，继而使气泡产生的概率增大，这是由于混凝土中夹藏的水泡一经蒸发便会诱发气泡的产生。

若混凝土中出现较多的大气泡，一般是由减水剂中的引气成分所致。普通的减水剂尤其是聚羧酸系及磺化木质素系减水剂，其中会夹杂一些表面活性成分，具备较强的引气性，当使用的减水剂较多时，便会引发较多的气泡；此外，当使用松香类引气剂作为外加剂时，生成的气泡也会有所增加。

在混凝土构件的配制过程中，若材料配比不当、粗集料过多，或碎石料中含有较多的针片状料粒，会造成细料不足以填补粗料空隙，从而诱发气泡的产生。

2、工艺

工艺原因是导致表面气泡的主要原因，比如搅拌不匀的情况下，局部外加剂偏多，该部位就会产生较多气泡；但过度搅拌又会造成内部气泡整体增多，同样会造成不利影响。

预制混凝土构件大都采用钢模成型，为方便进行脱模，通常向钢模表面刷一些脱模剂，这样一来，在进行捣振操作时，由于水沿混凝土表面及上面游走，即便脱模剂是水性的，依旧会吸附较多的气泡，从而使振捣中产生的气泡不能及时沿表面排出，从而产生表面气泡。

在混凝土拌合浇筑时，通常会混入少量空气，这部分空气不能自行溢出只能通过振捣排出，因此振捣操作的好坏是影响气泡数量的重要因素。如果出现超振、欠振、漏振，均会导致表面气泡的增多。超振会造成内部的小气泡逐渐重组为大气泡，而欠振、漏振会导致混凝土分布不均、结构不密实，继而产生局部空洞或无规则的大气泡。

混凝土表面气泡的体积对温度的变化比较敏感，若处理不当就会在混凝土表面留下较大的孔洞，特别是昼夜温度浮动较大时，附着在混凝土表面的气泡体积随环境温度的变化而变化，当混凝土浆体的强度较小时，包裹着气泡的浆体会随气泡而流动变形而混凝土浆体的强度达到一定程度，不再受气泡的影响，又恰逢气泡体积较大时，就会在混凝土表面产生较大的孔洞。此外，脱模剂粘度对环境温度也比较敏感，当模具温度偏低时，脱模剂粘度降低，从模具表面向下流淌，使底层表面聚集了的大量脱模剂，阻碍了底层气泡的排出，造成较多的表面气泡。

预防措施

1、混凝土原材料方面

（1）严格按照要求检验采用水泥的标号、品种以及性能。如果预制混凝土生产厂家的水泥供应商有很多家，则应优先选择含碱量低、表面起泡出现较少的水泥。并且水泥的标号应与预制混凝土配合比的标号相适应。此外，应严格控制外加剂的使用，严格保证混凝土的含气量不超过4%。目前，市场中销售的外加剂品牌丰富，厂家应多选几款进行试验，以选用具有优质化学成分的外加剂。

（2）在规范许可的范围内，可采用大粒径的骨料来配制混凝土。这是由于骨料粒径的增大可有效减少混凝土的用水量，进而使得混凝土的沁水及收缩减少。然而，如果骨料的粒径过大，很容易造成混凝土离析。所以，要合理选择骨料鸡胚，是粗、细骨料的比例适中。石子的规格可结合具体的施工条件进行选择，在选择时应尽量选用那些级配好、粒径大的石料，以降低水泥和水的用量，减小混凝土的沁水性、收缩性，并且还能有效减少水泥水化时产生的热量。

2、工艺方面

（1）施工前要认真检查模板及脱模剂。要保证模板表面的光滑度，选用高质量的脱模剂，以避免对混凝土表面气泡产生粘滞作用。涂抹脱模剂时要保证整体均匀，并且不宜涂抹的太多、太厚。在混凝土刚刚拆模时，要以粘稠度适当的混合浆对麻面、蜂窝等气泡进行处理，再用拆下的模板对其进行抹面、压实。

（2）要高度重视对预制混凝土的振捣。要选择合适的振捣设备，严格掌控振捣时间，合理选择振捣半径和振捣设备的振捣频率，全程关注振捣过程，保证振捣后混凝土的密实度，坚决避免漏振、欠振以及过振现象的发生。捣振应该采取“快插慢拔”的方式，“快插”有利于上下层混凝土获得均匀一致的振捣时间，“慢拔”有利于混凝土浆体填充振捣棒留下的空间，防止形成空隙，特别是对于硬性混凝土，“慢拔”尤为重要，“慢拔”不仅有利于凝土浆体的聚合填实，更能够促进气泡的逸出。

（3）热量分布不均要采取措施以有效减少温度变化对于预制混凝土表面气泡的影响。预制混凝土的运输、浇筑要满足相关施工要求，比如：在夏季施工时，要对混凝土的粗、细骨料采取遮阳或降温的措施；施工中采取泵送混凝土时，宜采用搅拌运输车运送混凝土。此外，在冬季施工时要注意采取一定保暖措施，尤其是预制混凝土的模具。混凝土构件的成型过程也是一个水化反应的过程，水化反应会放出一定的热量，造成结构温差变大，引发开裂、气泡等问题，因此要加强构件的养护，养护时尽量采用蒸汽式养护。对于不具备蒸汽养护条件的，要尽量维持混凝土构件表面湿润，并控制好模具温度，防止形成温度梯度。