10.2.1 预应力混凝土材料

1．混凝土

预应力混凝土结构构件所用的混凝土，需满足下列要求：

（1）强度高。与普通钢筋混凝土不同，预应力混凝土必须采用强度高的混凝土。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。

（2）收缩、徐变小。以减少因收缩、徐变引起的预应力损失。

（3）快硬、早强。可尽早施加预应力，加快台座、锚具、夹具的周转，以加快施工进度。

因此，《混凝土规范》规定，预应力混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C30。对采用钢绞线、钢丝作预应力钢筋的构件，特别是大跨度结构，混凝土强度等级不宜低于C40。

2．钢材

我国目前用于预应力混凝土构件中的预应力钢材主要有钢绞线、钢丝、预应力混凝土用螺纹钢筋3大类。

（1）钢绞线

常用的钢绞线是由直径5～6mm的高强度钢丝捻制成的。用三根钢丝捻制的钢绞线，其结构为1Χ3，公称直径有8.6mm、10.8mm、12.9mm。用七根钢丝捻制的钢绞线，其结构为1Χ7，公称直径有9.5～21.6mm。钢绞线的极限抗拉强度标准值可达1960N/mm²，在后张法预应力混凝土中采用较多。

钢绞线经最终热处理后以盘或卷供应，每盘钢绞线应由一整根组成，如无特殊要求，每盘钢绞线长度应不低于200m。成品的钢绞线表面不得带有润滑剂、油渍等，以免降低钢绞线与混凝土之间的粘结力。钢绞线表面允许有轻微的浮锈，但不得锈蚀成目视可见的麻坑。

（2）钢丝

预应力混凝土所用钢丝包括消除应力钢丝和中等强度预应力钢丝。按外形分有光面钢丝、螺旋肋钢丝；按应力松弛性能分则有普通松弛即I级松弛及低松弛即Ⅱ级松弛两种。钢丝的公称直径有5、7、9mm，消除应力钢丝的极限抗拉强度标准值可达1860N/mm²。中等强度预应力钢丝的极限强度可达到1270 N/mm²。钢丝表面不得有裂纹、小刺、机械损伤、氧化铁皮和油污。

（3）预应力混凝土用螺纹钢筋

预应力螺纹钢筋是采用热轧、轧后余热处理或热处理等工艺生产的预应力混凝土用螺纹钢筋。其公称直径有18、25、32、40、50mm，极限拉抗强度标准值可达1230N/mm²。

10.2.2 张拉控制应力σ_com

张拉控制应力的定义：

张拉控制应力是指预应力钢筋在进行张拉时所控制达到的最大应力值。其值为张拉设备（如千斤顶油压表）所指示的总张拉力除以预应力钢筋截面面积而得的应力值，以σ_com表示。

张拉控制应力的取值，会直接影响预应力混凝土的使用效果。如果张拉控制应力取值过低，则预应力钢筋经过各种损失后，对混凝土产生的预压应力将过小，从而不能有效地提高预应力混凝土构件的抗裂度和刚度。

如果张拉控制应力取值过高，则可能会引起以下问题：

（1）在施工阶段会使构件的某些部位受到拉力（称为预拉力）甚至开裂，对后张法构件还可能造成端部混凝土局压破坏；

（2）构件出现裂缝时的荷载值与极限荷载值很接近，从而使构件在破坏前无明显的预兆，构件的延性较差；

（3）为了减少预应力损失，有时需进行超张拉，如果张拉控制应力取值过高，则有可能在超张拉过程中使个别钢筋的应力超过它的实际屈服强度，使钢筋产生较大塑性变形或脆断。

张拉控制应力值的大小与施加预应力的方法有关，对于相同的钢种，先张法取值高于后张法。这是由于先张法和后张法建立预应力的方式不同。先张法是在浇灌混凝土之前在台座上张拉钢筋，故在预应力钢筋中建立的拉应力就是张拉控制应力σ_com。后张法是在混凝土构件上张拉钢筋，在张拉的同时，混凝土被压缩，张拉设备千斤顶所指示的张拉控制应力已扣除混凝土弹性压缩所损失的钢筋应力。

张拉控制应力值大小的确定，还与预应力筋的钢种有关。由于预应力混凝土采用的都为高强度钢筋，其塑性较差，故控制应力不能取太高。

10.2.3 预应力损失

根据制作、设计和施工的特点，预应力混凝土可以有不同的分类。

什么叫预应力损失？

预应力混凝土构件在制造、运输、安装、使用的各个过程中，由于张拉工艺和材料特性等原因，使钢筋中的张拉应力逐渐降低的现象，称为预应力损失。

引起预应力损失的因素很多，主要有如下6种：

1．张拉端锚具变形和预应力筋内缩引起的预应力损失σl1

2．摩擦损失σ_l2

3．温差损失σ_l3

4．应力松弛损失σ_l4

5．收缩徐变损失σ_l5

6．环形构件用螺旋式预应力钢筋作配筋时所引起的预应力损失σ_l6