專利名稱：一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于建筑材料領(lǐng)域，具體涉及一種用于防止預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中錨固端部位因局部應(yīng)力過(guò)大而開(kāi)裂的方法。
背景技術(shù)：
混凝土構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中，錨固端處于局部應(yīng)力集中狀態(tài)，錨固端混凝土容易出現(xiàn)縱向裂縫，進(jìn)而危及結(jié)構(gòu)的安全性。輕集料混凝土(或稱輕質(zhì)混凝土)由于具有自重輕，比強(qiáng)度高等性能優(yōu)勢(shì)，在大跨度結(jié)構(gòu)與橋梁工程中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。但是，輕集料強(qiáng)度低、脆性突出，抗拉強(qiáng)度低，因此輕集料混凝土構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力時(shí)對(duì)構(gòu)件端部的進(jìn)行抗裂設(shè)計(jì)非常必要。
目前，為防止混凝土構(gòu)件預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程中出現(xiàn)錨固端局部開(kāi)裂，一般通過(guò)在錨固端設(shè)置抗裂鋼筋來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于輕集料混凝土構(gòu)件，由于輕集料混凝土的抗拉強(qiáng)度低，因此在預(yù)應(yīng)力過(guò)程中僅僅通過(guò)抗裂鋼筋設(shè)計(jì)難以達(dá)到防止裂縫產(chǎn)生的目的，還必須對(duì)錨固端材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，它能有效地防止錨固端開(kāi)裂。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，其特征是包括如下步驟1)按設(shè)計(jì)圖紙和設(shè)計(jì)規(guī)范扎鋼筋籠，放置波紋管和預(yù)應(yīng)力鋼筋；2)制備混凝土a).按設(shè)計(jì)要求和規(guī)范制備輕集料混凝土；b).制備次輕混凝土；3)澆注混凝土先在兩端澆注次輕混凝土，后在中間澆注輕集料混凝土；所述兩端澆注次輕混凝土的長(zhǎng)度L，按式1計(jì)算L＝(0.8～1.2)B 式1L為構(gòu)件端部使用次輕混凝土的合理長(zhǎng)度，單位m；B為構(gòu)件端部高度，單位m，構(gòu)件越長(zhǎng)，L取上限，構(gòu)件越短，L取下限；4)澆注混凝土后養(yǎng)護(hù)3-7天，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70-80％時(shí)，按規(guī)范進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；5)錨固。
所述的次輕混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、輕集料、碎石和FDN萘系高效減水劑組成，每一立方混凝土各組份用量(Kg/m3)為水180～170、水泥400～450、粉煤灰50～80、砂640～690、輕集料280～320、碎石350～380，F(xiàn)DN萘系高效減水劑為水泥用量的0.7～0.8％。
所述的次輕混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、輕集料、碎石和FDN萘系高效減水劑組成，每一立方混凝土各組份用量(Kg/m3)為水170～160、水泥450～500、粉煤灰50～80、砂660～690、輕集料240～280、碎石380～400，F(xiàn)DN萘系高效減水劑為水泥用量的0.8～1.0％。
所述的次輕混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、硅灰、砂、輕集料、碎石和FDN萘系高效減水劑組成，每一立方混凝土各組份用量(Kg/m3)為水160～150、水泥480～500、粉煤灰50～80、硅灰20～30、砂680～710、輕集料200～240、碎石400～420，F(xiàn)DN萘系高效減水劑為水泥用量的1.0～1.2％。
在預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程中，錨固端混凝土出現(xiàn)開(kāi)裂的關(guān)鍵原因有兩點(diǎn)一是局部應(yīng)力過(guò)大，混凝土承壓能力不足，抗拉強(qiáng)度低；二是輕集料混凝土彈性模量低(26～30GPa)，在預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中產(chǎn)生的變形較大，開(kāi)裂趨勢(shì)增強(qiáng)。工程經(jīng)驗(yàn)表明，預(yù)應(yīng)力施加過(guò)程中，錨固端混凝土局部壓應(yīng)力可達(dá)到50MPa以上，拉應(yīng)力可達(dá)到4MPa以上，輕集料混凝土往往抗壓強(qiáng)度可達(dá)到，但抗拉強(qiáng)度較低，一般只有2～3MPa。相比輕質(zhì)混凝土，普通混凝土與次輕混凝土的抗拉強(qiáng)度高，但是普通混凝土容重達(dá)到2400kg/m3以上，較輕集料混凝土重許多，如果在構(gòu)件端部使用普通混凝土將使構(gòu)件的自重增加，降低構(gòu)件承載能力。并且，普通混凝土與輕集料混凝土的變形性能差別大(如C50普通混凝土彈性模量為40GPa左右，LC50輕集料混凝土彈性模量為26GPa左右)，如果在端部使用普通混凝土，端部與中間部位兩種混凝土在溫度應(yīng)力作用下將形成應(yīng)力梯度，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力，危及結(jié)構(gòu)使用的安全性。而如果在端部使用抗拉強(qiáng)度較輕集料混凝土高、自重較輕集料混凝土增加較小、彈性模量高于輕集料混凝土，但變形性能較輕集料混凝土相對(duì)接近的次輕混凝土對(duì)于錨固端局部防裂將具有非常顯著的效果。
本發(fā)明的特點(diǎn)是在輕集料混凝土(輕質(zhì)混凝土)構(gòu)件端部使用高強(qiáng)的次輕混凝土。次輕混凝土既不同于普通混凝土，也不同于輕集料混凝土，其容重介于普通混凝土與輕集料混凝土之間，為1950～2200kg/m3，該混凝土的抗拉強(qiáng)度較輕集料混凝土高，脆性低。采用次輕混凝土既可使構(gòu)件的自重增加較小，不影響結(jié)構(gòu)的承載能力，又可以起到防止預(yù)應(yīng)力過(guò)程端部開(kāi)裂的作用。本發(fā)明通過(guò)在構(gòu)件兩端采用抗拉強(qiáng)度高、抗裂能力強(qiáng)的次輕混凝土，防止了大型預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中因局部應(yīng)力過(guò)大導(dǎo)致的端部開(kāi)裂問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明方法的結(jié)構(gòu)示意中1-次輕混凝土，2-輕集料混凝土，3-預(yù)應(yīng)力鋼筋。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，包括如下步驟1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，按設(shè)計(jì)規(guī)范扎鋼筋籠，放置波紋管與預(yù)應(yīng)力鋼筋3；2)制備混凝土a).按現(xiàn)有技術(shù)制備輕集料混凝土；如輕集料混凝土LC50，其組成配比見(jiàn)下表LC50輕集料混凝土配合比

b).制備次輕混凝土CC50，其組成配比見(jiàn)下表CC50次輕混凝土配合比

次輕混凝土的技術(shù)指標(biāo)如下力學(xué)性能28d抗壓強(qiáng)度50-80MPa，抗拉強(qiáng)度4.0MPa以上。
干表觀密度1950-2200kg/m3彈性模量30-35GPa；抗?jié)B等級(jí)P8以上；抗凍等級(jí)≥F300；坍落度160～200mm；擴(kuò)展度370～680mm；28d干縮率≤200×10-6。
所用原材料水泥32.5、42.5、52.5普硅水泥(或硅酸鹽水泥，礦渣水泥、粉煤灰水泥)、細(xì)集料砂(河砂、細(xì)度模數(shù)2.4-3.1)或機(jī)制砂(細(xì)度模數(shù)2.4-3.5)粗集料輕集料(粒徑5-20mm、表觀密度1200-1500kg/m3，堆積密度700-1100kg/m3，筒壓強(qiáng)度≥6MPa，吸水率小于2％～8％)、普通碎石(壓碎值小于13％，強(qiáng)度大于80MPa)外加劑FDN萘系高效減水劑，減水率大于20％。
配合比計(jì)算在輕集料混凝土配合比的基礎(chǔ)上，通過(guò)摻加一定量的碎石按照體積比例取代輕集料，配制CC50次輕混凝土碎石取代率n的適宜范圍為20％～30％，配制CC60～80高強(qiáng)次輕混凝土碎石取代率n的適宜范圍為30％～50％。碎石取代輕集料的計(jì)算方法見(jiàn)式2。
碎石摻加量為Q，混凝土中原輕集料用量為M，碎石取代輕集料的體積率為n％。則碎石的摻加量Q按式2計(jì)算Q＝2650·n％·M/1450式2
混凝土輕集料實(shí)際用量按式3計(jì)算M0＝M×(1-n％)式33)澆注混凝土先在兩端澆注次輕混凝土1，后在中間澆注輕集料混凝土2；所述兩端澆注次輕混凝土的長(zhǎng)度L，按式1計(jì)算L＝(0.8～1.2)B 式1L為構(gòu)件端部使用次輕混凝土的合理長(zhǎng)度，單位m；B為構(gòu)件端部高度，單位m，構(gòu)件越長(zhǎng)，L取上限，構(gòu)件越短，L取下限；4)澆注混凝土后養(yǎng)護(hù)3-7天，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70-80％時(shí)，按規(guī)范進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；5)按常規(guī)方法錨固。
實(shí)施例2其方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于次輕混凝土的各組份的配比不同。
次輕混凝土CC60CC60次輕混凝土配合比

實(shí)施例3其方法與實(shí)施例1基本相同，不同之處在于次輕混凝土的組份及各組份的配比不同。
次輕混凝土CC80CC80次輕混凝土配合比

權(quán)利要求
1.一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，其特征是包括如下步驟1)按設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范扎鋼筋籠，放置波紋管和預(yù)應(yīng)力鋼筋；2)制備混凝土a).制備輕集料混凝土；b).制備次輕混凝土；3)澆注混凝土先在兩端澆注次輕混凝土，后在中間澆注輕集料混凝土；所述兩端澆注次輕混凝土的長(zhǎng)度L，按下式計(jì)算L＝(0.8～1.2)B，L為構(gòu)件端部使用次輕混凝土的長(zhǎng)度，單位m；B為構(gòu)件端部高度，單位m，構(gòu)件越長(zhǎng)，L取上限，構(gòu)件越短，L取下限；4)澆注混凝土后養(yǎng)護(hù)3-7天，當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70-80％時(shí)，按規(guī)范進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉；5)錨固。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，其特征是所述的次輕混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、輕集料、碎石和FDN萘系高效減水劑組成，每一立方混凝土各組份用量為水180～170Kg/m3、水泥400～450Kg/m3、粉煤灰50～80Kg/m3、砂640～690Kg/m3、輕集料280～320Kg/m3、碎石350～380Kg/m3，F(xiàn)DN萘系高效減水劑為水泥用量的0.7～0.8％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，其特征是所述的次輕混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、砂、輕集料、碎石和FDN萘系高效減水劑組成，每一立方混凝土各組份用量為水170～160Kg/m3、水泥450～500Kg/m3、粉煤灰50～80Kg/m3、砂660～690Kg/m3、輕集料240～280Kg/m3、碎石380～400Kg/m3，F(xiàn)DN萘系高效減水劑為水泥用量的0.8～1.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，其特征是所述的次輕混凝土主要由水、水泥、粉煤灰、硅灰、砂、輕集料、碎石和FDN萘系高效減水劑組成，每一立方混凝土各組份用量為水160～150Kg/m3、水泥480～500Kg/m3、粉煤灰50～80Kg/m3、硅灰20～30Kg/m3、砂680～710Kg/m3、輕集料200～240Kg/m3、碎石400～420Kg/m3，F(xiàn)DN萘系高效減水劑為水泥用量的1.0～1.2％。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于防止預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件在施加預(yù)應(yīng)力過(guò)程中錨固端部位因局部應(yīng)力過(guò)大而開(kāi)裂的方法。一種預(yù)應(yīng)力輕質(zhì)混凝土構(gòu)件錨固端防裂方法，其特征是包括如下步驟1)扎鋼筋籠；2)制備混凝土a).制備輕集料混凝土；b).制備次輕混凝土；3)澆注混凝土先在兩端澆注次輕混凝土，后在中間澆注輕集料混凝土；所述兩端澆注次輕混凝土的長(zhǎng)度L，按下式計(jì)算L＝(0.8～1.2)B，次輕混凝土干容重W，W＝1950～2200kg/m
文檔編號(hào)E04C5/12GK1641125SQ20051001812
公開(kāi)日2005年7月20日 申請(qǐng)日期2005年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月10日
發(fā)明者胡曙光, 丁慶軍, 王發(fā)洲, 劉沐宇, 韓宏偉, 宋繼宏, 徐華 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)