CN108136616A - 预制预应力混凝土板及制造方法和预制预应力混凝土构件制造方法 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一侧面提供一种预制预应力混凝土板，其特征在于，包括：板形的混凝土体和；预张拉(pre‑tenstion)后随着所述混凝土体的长度方向埋入后粘结于所述混凝土体的剖面下部预应力筋，所述预应力筋的两端部从所述混凝土体的端部的具有一定距离地非粘结于所述混凝土体。

Description

预制预应力混凝土板及制造方法和预制预应力混凝土构件制 造方法

技术领域

本发明涉及一种预制预应力混凝土板及其制造方法，更具体而言，其特征在于，阻止直接传递于混凝土的预应力筋的部分拉伸力，从而增加承受拉伸力的混凝土剖面，由此减少拉伸应力而防止混凝土板产生水平拉伸裂缝。

另外，本发明涉及一种预制预应力混凝土构件的制造方法，更具体而言，其特征在于，利用早强型水泥制造混凝土构件，并考虑混凝土构件养生时产生水化热而选定蒸汽养生方案，从而早龄期可以发展强度，并可以减少能量消耗。

背景技术

预应力混凝土空芯板是将空芯部(hollow core)长度方向设置于腹板，并将预应力筋设置于腹板下部后导入预应力(prestress)的混凝土楼板结构。腹板的空芯部，虽然具有减少板的重量和材料费用的优点，但是因腹板剖面的减少而具有剪切变脆弱的缺点。另一方面，如图1所示，空芯混凝土板因板剖面的缩小，随着预应力导入于板下部，从而在空芯混凝土板端部的附近产生混凝土内拉伸应力，由此可产生水平拉伸裂缝(split crack)。水平拉伸裂缝，除了预应力筋附近的压实不良等施工上原因以外，也可能因过度的张拉力而产生的超过混凝土强度的过度拉伸应力(或者破裂应力，bursting stress)，或者导入张拉力时混凝土强度不足够等的结构上原因而产生。

如果产生水平拉伸裂缝，空芯混凝土板的剪切强度会减少，导入拉伸应力时，产生更多量的滑移。

另一方面，预制预应力混凝土构件是指在工厂等地方，在预先将预应力筋进行张拉的状态下，浇筑且养生混凝土后解除张拉，并将预应力(prestress)导入于混凝土构件的混凝土构件。

现有的预制预应力混凝土构件应用一种水泥构成的普通混凝土而制成。普通混凝土，龄期，在龄期的7日和28日，发挥设计抗压强度的70％和几乎相当于100％的抗压强度，但是，预制预应力混凝土构件，为了增大生产量而需要早拆模，因此，在龄期1日，需要确保抗压强度的70％。据此，为了促进普通混凝土的水化反应而在混凝土构件进行蒸汽养生。

现有的蒸汽养生，基本上由3小时混凝土浇筑、3小时预养期、3小时蒸汽供给上升期、6小时最高蒸汽温度保持期、3小时蒸汽供给下降期、3小时拆模以及运输而构成。

但是，蒸汽养生工序中蒸汽供给时间需要3小时+6小时+3小时＝12小时的过度的时间，由此具有过度消耗的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题

本发明提供一种预制预应力混凝土板及其制造方法，其特征在于，阻止直接传递于混凝土的预应力筋的部分拉伸力，从而增加承受拉伸力的混凝土剖面，由此减少拉伸应力而防止混凝土板的水平拉伸裂缝的产生。

此外，本发明提供一种预制预应力混凝土构件的制造方法，其特征在于，利用早强型水泥制造混凝土构件，并考虑混凝土构件养生时产生水化熱而选定蒸汽养生方案，从而早龄期可以发展强度，且可以减少能量消耗。

技术方案

根据本发明的一侧面，提供一种预制预应力混凝土板，其特征在于，包括：

板形的混凝土体；预张拉(pre-tenstion)后，随着所述混凝土体的长度方向埋入并粘结于所述混凝土体的剖面下部的预应力筋，但所述预应力筋的两端部从所述混凝土体的端部一定距离地非粘结于所述混凝土体。

在所述混凝土体，随着所述混凝土体的长度方向可以形成贯穿的空芯部(hollowcore)。

所述预制预应力混凝土板，为了所述预应力筋的滑移(slip)插入端部且，还可以包括埋入于所述混凝土体的非粘结用套筒(sleeve)。

所述预应力筋可以包括预应力钢绞线，且所述预应力钢绞线的非粘结长度(1_u)可以选择为满足下面的[公式9]。

[公式9]

在此，

n＝钢绞线数量；

Y_sc＝剖面的图中心至水平拉伸裂缝的距离(mm)；

P_i，h/4＝x＝h/4的预应力筋的张拉力(N)；

A_x＝在平面x-y的板的截面积(mm²)；

I_x＝在平面x-y的空芯板的截面2次矩(mm⁴)；

P_i＝导入张拉力后的钢绞线的张拉力(N)；

h＝板的高度(mm)；

e＝混凝土剖面的图中心至钢绞线的距离(mm)；

r＝空芯部剖面的半径(mm)；

l_tr＝钢绞线的传递长度(mm)；

f_ct＝混凝土体的拉伸强度；

根据使用荷载的所述预应力钢绞线的最大非粘结长度1_u，s可以根据以下的[公式10]计算。

[公式10]

在此，

L＝混凝土体的长度(mm)；

f_ci＝导入预应力时的混凝土强度(MPa)；

I＝混凝土体剖面的剖面2次矩(mm²)；

w_s＝使用荷载(N/mm)；

y_t＝混凝土剖面的图中心至最外端混凝土的距离(mm)；

根据使用荷载的所述预应力钢绞线的最大非粘结长度1_u，s可以根据以下的[公式11]计算。

[公式11]

在此，

L＝混凝土体的长度(mm)；

I＝混凝土体剖面的剖面2次矩(mm²)；

y_t＝混凝土体剖面图中心至最外端混凝土的距离(mm)；

φ＝强度减少系数；

f_c＝混凝土设计强度(MPa)；

w_u＝设计荷载(N/mm)；

此外，根据本发明的另一侧面提供一种预制预应力混凝土板的制造方法，作为预制预应力混凝土板的制造方法包括：相应于要制造的所述预制预应力混凝土板的数量将多个非粘结用套筒插入于预应力筋，并将所述预应力筋设置于张拉台(tensioning bed)后张拉所述预应力筋的步骤和；为了使所述非粘结用套筒位于相应于要制造的所述预制预应力混凝土板的各端部的位置，设定并固定所述非粘结用套筒的位置的步骤和；分别相应于要制造的多个预制预应力混凝土板，将在所述张拉台未凝固的混凝土浇筑并养生后形成混凝土体步骤和；所述混凝土养生后，就解除所述预应力筋的锚固并将所述预应力导入混凝土体的步骤。

所述形成混凝土体的步骤，通过随着所述张拉台的长度方向移动的挤压式浇筑机挤压成形的方式而进行。

将所述混凝土浇筑并养生的步骤以后，还可以包括将相互邻接的所述混凝土体之间的预应力筋切割的步骤。

另一方面，根据本发明的又一个侧面提供一种预制预应力混凝土构件的制造方法，作为预制预应力混凝土构件的方法，其包括：

将预应力筋设置于张拉台(tensioning bed)张拉所述预应力筋的步骤和；将包括早强型水泥(early strength type cement)的未凝固的早强型混凝土浇筑的步骤和；考虑根据要制造的所述预制预应力混凝土构件的剖面的水化热产生而选定蒸汽养生方案的步骤和；根据所述蒸汽养生方案将所述早强型混凝土蒸汽养生后形成混凝土体的步骤和；所述蒸汽养生之后解除所述预应力筋的固锚固并将预应力导入混凝土体的步骤。

选定所述蒸汽养生方案的步骤包括：

准备多个蒸汽养生方案的步骤和；根据所述各个预备蒸汽养生方案的所述早强型混凝土的预测抗压强度以及计算能量系数的步骤和；所述早强型混凝土的预测抗压强度是为了所述早拆模的设计抗压强度的70％以上的和将所述能源系数中最低的选定为最佳蒸汽养生方案的步骤。

所述早强型混凝土的预测抗压强度可以用以下的[公式12]计算。

[公式12]

在此，

S_uT＝根据养生中最高温度的最终强度(MPa)；

β＝早期强度修改系数；

A＝频率因子(frequency factor，day^-1)；

E＝根据养生中最高温度和强度的活性能量(J/moL)

R＝异常气体常数(J/mol/K)；

T_r＝基准温度(℃)；

t_rq＝考虑养生方案的早强型混凝土的等价龄期(day)；

t_or＝早强型混凝土强度发展开始的时间(day)；

T＝剖面内温度(℃)；

考虑计算所述早强型混凝土的预测抗压强度的[公式12]的养生方案的早强型混凝土的等效龄期t_eq，将要制造的所述预制预应力混凝土构件的剖面分割为多个单位要素并计算所述单位要素的剖面内的温度(℃)后按单位要分别素将剖面内温度的平均值作为剖面内温度而计算。

所述各单位要素剖面内的温度(℃)可以通过根据所述水化热的热传递模式的以下的[公式13]而可以计算。

[公式13]

在此是

T＝剖面内温度(℃)；

k＝传递系数(W/m/℃)

Q_H＝每单位体积产生的能量

＝水化热(W/m³)；

c＝物体的比热J/kg/℃)；

ρ＝密度(kg/m³)；

所述每单位体积产生的水化热Q_H

在此，

H_u＝Hc_em·p_cem+461·p_SLAG+h_FA·p_FA；

ρ＝密度(kg/m³)；

C_c＝石灰物质的量(g/m³)；

p_cem＝对全部石灰物质的水泥重量比；

p_SLAG＝对全部石灰物质的矿渣重量比；

H_cem＝水泥的全部单位水化热(J/g)；

h_FA＝粉煤灰的水化热(J/g)；

α(t_e)＝在等效龄期t_eq(hr)的水化热；

τ＝水化时间系数(hr)；

β＝水化形式系数；

α_u＝极限水化率。

有益效果

根据本发明提供的实施例，阻止直接传递于混凝土的预应力筋的部分拉伸力，从而增加承受拉伸力的混凝土剖面，由此减少拉伸应力而防止混凝土板的水平拉伸裂缝的产生。

另一方面，本发明的另一实施例的预制预应力混凝土构件的制造方法，利用早强型水泥制造混凝土构件，并考虑到混凝土构件养生时产生水化热而选定蒸汽养生方案，从而在早龄期可以发展强度，且可以减少能源消耗。

附图说明

图1是为了说明产生水平拉伸裂缝的预制预应力空芯混凝土板的图。

图2是简要显示根据本发明的一实施例预制预应力混凝土板的正面的图。

图3是简要显示根据本发明的一实施例预制预应力混凝土板的侧面的图。

图4是放大显示图3的A部分的图。

图5是显示无非粘结区间的预制预应力混凝土板的剖面的图。

图6是显示无非粘结区间的预制预应力混凝土板的自由体图(free bodydiagram)。

图7是显示根据具有非粘结区间的本发明的一实施例的预制预应力混凝土板的自由体图(free body diagram)。

图8是显示根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土板制造方法的顺序图。

图9至图12是显示根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土板制造方法的流程图。

图13是简要显示使用于根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土板制造方法的挤压式浇筑机的流程图。

图14是显示根据本发明的又一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的顺序图。

图15至图17是显示根据本发明的又一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的流程图。

图18是显示根据本发明的又一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的蒸汽养生方案的图。

图19是显示根据本发明的又一实施例的预制预应力混凝土构件制造制造方法的混凝土构件的剖面图。

图20是显示根据本发明的又一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的蒸汽养生方案的图。

具体实施方式

本发明可以进行各种转换且可以具有多种实施例，因此将特定实施例通过图举例，并在发明内容中进行具体说明。然而，这应理解为不是对本发明的特定实施方式的限定，而是包括包含于本发明的宗旨以及技术范围的所有转换、等价物至代替物。在说明本发明的实施例中，如果将涉及本发明的一般技术的具体说明判断为可能使本发明的宗旨变得模糊，就省略其详细说明。

以下，将根据本发明的预制预应力混凝土板及其制造方法和预制预应力混凝土构件制造方法的实施例，参照附图进行说明，参照附图说明中，相同或者对应的构成要素赋予相同的图符号，并省略对此的重复的说明。

图2是简要显示根据本发明的一实施例的预制预应力混凝土板的正面的图，图3是简要显示根据本发明的一实施例的预制预应力混凝土板的侧面的图，图4放大显示图3的A部分的图。此外，图5是显示无非粘结区间的预制预应力混凝土板的剖面的图，图6是无非粘结区间的预制预应力混凝土板的自由体图(free body diagram)。此外，图7是根据具有非粘结区间的本发明的一实施例的预制预应力混凝土板的自由体图(free body diagram)。

图1至图7中，显示了混凝土板10、混凝土体12、未凝固的混凝土13、预应力筋14、水平拉伸裂缝(split crack)15、空芯部16、非粘结区间17、非粘结用套筒(sleeve)18、预应力钢绞线19。

根据本实施例的预制预应力混凝土板10包括：

板形的混凝土体12和；预张拉(pre-tenstion)后随着混凝土体12的长度方向埋入混凝土体12的剖面下部且粘结的预应力筋14，但是预应力筋14的两端部从混凝土体12的端部具有一定距离地未粘结于混凝土体12。

埋入于混凝土体12的预应力筋14的两端部从混凝土板10的两端部具有一定距离地非粘结，因此阻止直接传递于混凝土12的预应力筋14的部分拉伸力，从而阻止混凝土体12的剖面内产生的拉伸力的同时扩大未粘结部分的混凝土面积，与此同时，相对地减少拉伸应力的大小(拉伸应力＝拉伸力/混凝土面积)，由此可以减少产生于预应力筋14附近的水平拉伸裂缝(split crack)(15)。

混凝土体12制作成相比于宽度b、高度h低的板形，由此形成混凝土板10的本体。混凝土体12，可以将未凝固的混凝土13在模子中浇筑并养生后形成，或者可以将未凝固的混凝土13用挤压式浇筑机浇筑后利用挤压式工法形成。另一方面，在混凝土体12形成随着混凝土体12的长度方向贯穿的多个空芯部(hollow core)16，由此形成混凝土板10的本体。

在以下，以宽度方向形成的多个空芯部16的空芯混凝土板10为中心进行说明。

预应力筋14预张拉(pre-tension)后随着混凝土体12的长度方向埋入于混凝土体12的剖面下部后且粘结于混凝土体12。

混凝土的拉伸强度是抗压强度的1/10～1/13的程度，由于非常小，在混凝土板的上部荷载作用时，拉伸应力产生于混凝土板的下部，从而产生弯曲裂缝，并且拉伸应力超过混凝土的拉伸强度的情况下，发生破坏。为了如此地通过荷载抵消产生于混凝土板的拉伸应力，用预应力筋可以预先给混凝土体的剖面下部抗压应力，将如此地预先导入抗压应力的混凝土称为预制预应力混凝土(prestressed concrete)。

作为将预应力导入于预应力筋14的方法，根据预应力筋14的张拉时期可分为预张拉(pre-tension)方式和后张拉方式(post-tension)，根据本实施例的预制预应力混凝土板10通过预张拉方式张拉力导入于混凝土体12。预张拉方式是一种将压缩的预应力导入混凝土的方法，其特征在于，在给预应力筋14拉伸力后完成张拉的状态下，浇筑混凝土且养生混凝土后将预应力筋14的拉伸力释放，通过混凝土和预应力筋14的粘结导入预应力。

作为为了将预应力导入于混凝土体12的预应力筋14可以使用预应力钢丝、预应力钢绞线19等。本实施例中，公开了将多个股线搓捻并形成的预应力钢绞线19作为预应力筋14使用的形式。

通过预张拉方式将预应力导入于混凝土体12的过程中，预应力筋14随着混凝土体12的长度方向埋入于混凝土体14的剖面下部后粘结于混凝土体12的端面下部，如图4所示，本发明中，预应力筋14的两端部从混凝土体12的两端部分别以一定距离非粘结于混凝土体12的方式而构成。即，为了不使预应力筋14的两端部粘结于混凝土体12而将非粘结区间17配备于预应力筋14的端部。

本实施例中，为了将非粘结区间17形成于预应力筋14的端部，在将管形状的非粘结用套筒(sleeve)18插入于预应力筋14两端的状态下，为了使预应力筋14埋入于混凝土体12而将混凝土浇筑并养生后构成为导入张拉力时不使张拉力从非粘结用套筒18的内部向预应力筋14的端部传递。

非粘结用套筒18是在其内部形成贯穿部的管形状，为了使预应力筋14滑移，在张拉台的端部插入的情况下，埋入于混凝土体。

以下，参照图5以及图6，对根据本实施例的预制预应力混凝土板10的防止水平拉伸裂缝15的效果仔细进行观察。

图6作为预制预应力混凝土板10的自由体图是在混凝土板10的内部长度方向形成空芯部16，并作为预应力筋14使用的预应力钢绞线19的形式。

此时，假定使水平拉伸裂缝15产生的y方向拉伸力T位于x＝h/4。(h：Nilson(1987)."Design of Prestressed Concrete 2nd edition."ohn Wiley&Sons，Incorporated.)或者，以水平拉伸裂缝15的长度与传递长度l_tr相似之处为依托，假定与拉伸力T形成平衡的压缩力在x＝l_tr进行作用。

在图6显示的自由体图中，如果应用对x方向力量和矩的平衡条件，就可以将拉伸力T和剪切力T用以下的[公式1]和[公式2]计算。

[公式1]

[公式2]

在此，

n＝钢绞线数量；

P_i＝导入张拉力后的钢绞线的张拉力(N)；

Y_sc＝剖面的图中心至水平拉伸裂缝的距离(mm)；

h＝板的高度(mm)；

r＝空芯部剖面的半径(mm)；

e＝混凝土体剖面中心至钢绞线的距离(mm)；

A_x＝在平面x-y的板的截面积(mm²)；

I_x＝在平面x-y的空芯板的截面2次矩(mm⁴)；

通过以所述[公式1]和[公式2]计算的拉伸力T和剪切力T所获得的拉伸应力σ_y和剪切应力τ，如以下的[公式3]和[公式4]。

[公式3]

[公式4]

在此，

此外，在拉伸应力σ_y和剪切应力τ进行作用的x＝h/4的y-z平面，进行作用的压缩应力σ_x如以下的[公式5]。

[公式5]

在此，

n＝钢绞线数量；

P_i，h/4＝x＝h/4的预应力筋的张拉力(N)；

e＝混凝土剖面的图中心至钢绞线的距离(mm)；

Y_sc＝剖面中心至水平拉伸裂缝的距离(mm)；

A_x＝在平面x-y的板的截面积(mm^z)；

I_x＝在平面x-y的空芯板的剖面2次矩(mm⁴)；

利用[公式3]、[公式4]、[公式5]计算的主应力σ₁如[公式6]

[公式6]

如果通过所述[公式6]获得的主应力σ₁大于构成预制预应力混凝土板10的混凝土体12的拉伸强度f_ct，就产生水平拉伸裂缝15。

通过所述[公式6]获知，随着拉伸应力σ_y和剪切应力τ的增加而主应力σ1增加，从而如图7所示，在混凝土体12的两端部设置预应力筋14非粘结的非粘结区间17，从而拉伸力T和剪切力τ进行作用的面积和由此减少拉伸应力和剪切应力并可以减少主应力σ₁。

随着增加非粘结长度lu而修改的和如以下的[公式7]和[公式8]。

[公式7]

[公式8]

在此，

l_u＝预应力筋的非粘结的长度(mm)；

应用修改的[公式7]以及[公式8]可以将预应力筋14端部的非粘结长度l_u计算为满足以下的[公式9]。

[公式9]

应用满足所述[公式9]的预应力筋14的非粘结长度l_u将拉伸力筋14的端部非粘结于混凝土体13，由此减少主应力σ₁的大小，从而防止水平拉伸裂缝15的产生。

另一方面，有必要对根据于预应力筋14的端部的非粘结所导致的内力降低的混凝土板10的稳定性的进行研究。

根据使用荷载的预应力筋14的最大非粘结长度l_u,s如[公式10]，根据极限荷载的预应力筋14的最大非粘结长度l_u,u如[公式11]。

[公式10]：根据使用荷载的预应力筋14的最大非粘结长度

[公式11]：根据极限荷载的预应力筋14的最大非粘结长度

在此，

L＝混凝土体的长度(mm)；

f_ci＝导入预应力时的混凝土强度(MPa)；

I＝混凝土体剖面的剖面2次矩(mm²)；

w_s＝使用荷载(N/mm)；

y_t＝混凝土剖面的图中心至最外端混凝土的距离(mm)；

φ＝强度减少系数；

f_c＝混凝土设计强度(MPa)；

w_u＝设计荷载(N/mm)；

在满足所述的[公式9]的预应力筋14的非粘结长度1_u大于所述[公式10]或者[公式11]的值的情况下，使用荷载或者极限荷载进行作用时，在安全性上可能产生问题，因此应考虑增加混凝土的强度或者张拉力的减少和混凝土板10的剖面的大小的增加。

图8是根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土板制造方法的顺序图，图9至图12是根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土板制造方法的流程图。此外，图13是简要显示使用于根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土板制造方法的挤压式浇筑机30的图。

图9至图13中，显示了混凝土板10、混凝土体12、未凝固的混凝土13、预应力筋14、非粘结用板18，张拉台(tensioning bed)20、锚固22、锚具23、可动端26、千斤顶(jack)28、挤压式浇筑机30、料斗32、模具部34、柱体37。

根据本实施例预制预应力混凝土板制造方法，作为制造预制预应力混凝土板制造方法10的方法，其特征在于，包括：

相应于预制预应力混凝土板制造方法10数量而将多个非粘结用板18插入于预应力筋14，并将预应力筋14设置于张拉台20(tensioning bed)后张拉预应力筋的步骤和；为了使所述非粘结用套筒18位于相应于要制造的所述预制预应力混凝土板10的各端部的位置而设定并固定所述非粘结用套筒18的位置的步骤和；分别相应于要制造的多个预制预应力混凝土板并在张拉台20浇筑并养生未凝固的混凝土后形成混凝土体12的步骤和；混凝土养生之后解除所述预应力筋14的固定，从而将预应力导入于混凝土体12的步骤。

以下，参照图9以及图12，仔细观察根据本实施例的预制预应力混凝土板制造方法。

首先，如图9所示，相应于要制造的预制预应力混凝土板制造方法10的数量而将多个非粘结用板18插入于预应力筋14并将预应力筋14设置于张拉台20(tensioning bed)后张拉预应力筋的步骤(S100)。(通过对预应力筋14的一次的施加预应力而制造一个预制预应力混凝土板10或者可以制造多个预制预应力混凝土板10。

本实施例中，公开了通过对预应力筋14的一次的施加预应力而制造3个单位预制预应力混凝土板10的方法。

多个预应力筋14配置于(参照图2)混凝土板10的下部后将压缩的张拉力筋导入于混凝土板10，对各预应力筋14其两端部分别必须形成非粘结区间17，因此按单位混凝土板10分别需要2个的非粘结用套筒18。参照图9，通过一次的施加预应力必须制造3个单位的预制预应力混凝土板10，因此按各预应力筋14分别插入总共6个的非粘结用套筒18。

张拉台20(tensioning bed)作为将预应力筋14的两端锚固后拉伸并张拉预应力筋14的装置，通过锚具将预应力筋14的一端固定于张拉台20的固定端22，且通过锚具24将预应力筋14的另一端固定在对置于张拉台20的固定端22而存在的可动端26后启动千斤顶(jack)28并牵引预应力筋14，预应力筋14就伸长且张拉。在预应力筋14张拉的状态下，为了预应力筋14埋入而在张拉台20浇筑并养生未凝固的混凝土形成混凝土体12后，将预应力筋14的锚固解除并将预应力导入于混凝土体12。

非粘结用套筒18的设置顺序：将非粘结用套筒18插入于预应力筋14后，将预应力筋14的两端分别锚固于张拉台20的固定端22以及可动端26或者将预应力筋14的一端设置于张拉台20的固定端22或者可动端26后，将非粘结用套筒18插入于预应力筋14并可以将预应力筋14的另一端固定于张拉台20。本实施例中，如图9所示，将预应力筋14的一端固定于固定端22后通过预应力筋14的另一端插入多个非粘结用套筒18后将预应力筋14的另一端固定于可动端26。如果预应力筋14的另一端锚固于张拉台20的可动端26，就启动可动端26的千斤顶28并牵引预应力筋14后张拉预应力筋14。

以下，如图10所示，为了使粘结用套筒18位于相应于要制造的预制预应力混凝土板10的各端部的位置而设定并固定粘结用套筒18的位置(S200)。各非粘结用套筒18应配置于混凝土套筒10的端部，因此确认要制造的单位混凝土板10的端部的位置并考虑到混凝土的浇筑位置而将非粘结用套筒18移动后将非粘结用套筒18固定于预应力筋14。此时，为了不使未凝固混凝土13向非粘结用套筒18内部浸入而可以进行缠胶带处理。

以下，如图11所示，分别相应于要制造的多个预制预应力混凝土板10并在张拉台20浇筑并养生未凝固的混凝土后形成混凝土体12(S300)。为了使预应力筋14埋入于一定位置而模子相应于要制造的混凝土板10形成在张拉台20的上部，并在模子将未凝固的混凝土13浇筑或者在张拉台20上部将挤压式浇筑机30向张拉台20的长度方向移动，且相应于要制造的形成混凝土板10而将混凝土以挤压成形的方式浇筑后，用一定时间养生后在张拉台20的上部混凝土体12。本实施例中，如图11所示，公开了为了形成3个的混凝土体12，利用挤压式浇筑机30将混凝土浇筑并养生的形式。

图13是简要显示用于混凝土的挤压成形的挤压式浇筑机30的图，如果通过漏斗32投入未凝结的混凝土13，就未凝固混凝土13流入于挤压式浇筑机30内部的模具部34后形成一定形状，以此同时，将挤压式浇筑机30移动后形成具有一定剖面的长线形的混凝土体12。空芯部16长度方向形成于混凝土板10的内部时，可以在挤压式浇筑机30内部的模具部34形成空芯部用柱体36。

以下，如图12所示，养生混凝土后将预应力筋14的锚固解除并将预应力导入混凝土体12(S400)。养生单位混凝土板10的混凝土体12后将预应力筋14的锚固慢慢解开并将压缩的预应力导入于混凝土12。

以下，如图12所示，将相互邻接的混凝土体12之间的预应力筋14切割(S500)。如果随着解除预应力筋14的张拉，对各混凝土体12导入预应力，就将相互邻接的混凝土体12之间的预应力筋14切割并制造单位预制预应力混凝土板10。

另一方面，图14是使用于根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的顺序图，图15至图17是根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的流程图。此外，图18是显示根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的蒸汽养生方案的图。

图15至图17中，显示了张拉台112、千斤顶(jack)114、锚具116，122、可动端120、固定端120、早强型混凝土123、预应力筋124、准早强型混凝土125、混凝土体126。

根据本发明的预制预应力混凝土构件的制造方法，其包括：将预应力筋14设置于张拉台(tensioning bed)并张拉预应力筋124的步骤和；将包括早强型水泥(earlystrength type cement)的未凝固的早强型混凝土浇筑的步骤和；考虑根据要制造的预制预应力混凝土构件的剖面的水化热产生而选定蒸汽养生方案的步骤和；根据蒸汽养生方案将早强型混凝土123蒸汽养生后形成混凝土体126的步骤和；蒸汽养生之后解除所述预应力筋124的锚固后将预应力导入混凝土体126的步骤。

以下，参照图15至图18，仔细观察根据本实施例的预制预应力混凝土构件制造方法。

首先，如图15所示，将预应力筋124设置于张拉台20(tensioning bed)后张拉预应力筋124(S1100)。通过对预应力筋124的一次的施加预应力而制造一个预制预应力混凝土构或者可以制造多个预制预应力混凝土构件。

本实施例中公开了通过对预应力筋124的一次的施加预应力制造3个单位预制预应力混凝土板10的方法。

张拉台112(tensioning bed)作为将预应力筋124的两端锚固后拉伸并张拉预应力筋124的装置，通过锚具将预应力筋124的一端固定于张拉台112的固定端120，且通过锚具122将预应力筋124的另一端固定在对置于张拉台112的固定端120而存在的可动端118后启动千斤顶(jack)114并牵引预应力筋124，预应力筋124就伸长且张拉。预应力筋124在张拉的状态下，为了使预应力124筋埋入而在张拉台112浇筑并养生未凝固的混凝土123形成混凝土体126后，将预应力筋124的锚固解除并将预应力导入于混凝土体126。

此外，如图16所示，浇筑包括早强型水泥的未凝固的早强型混凝土123(S1200)。为了预应力筋124埋入于一定位置将模子(未图示)根据预制预应力混凝土构件的形状而设置于张拉台112的上面，在模子浇筑包括早强型水泥的未凝固早强型混凝土123。

早强型水泥是(early strength type cement)比普通水泥细度高且硅酸三钙(C₃S(Alite))成分多的水泥，是短时间就可以发展强度的水泥。这种早强型水泥根据发展速度可分为准早强、早强、超早强水泥。根据混凝土配合比设计将早强型水泥、水、骨料、掺合料、外加剂等配合后制造未凝固早强型混凝土，并使预制预应力混凝土构件的生产周期缩短的同时，为了确保导入预应力所需的混凝土抗压强度而应促进水化反应，因此使用早强型水泥而制造早强型混凝土123。

本实施例中，公开了使用准早强水泥(semi-high early strength cement)制造未凝固准早强混凝土125，并将准早强混凝土125浇筑后形成混凝土件的方法。

使用早强水泥时，根据后述的蒸汽养生方案，蒸汽养生变为最小或者可能被排除。即，浇筑准早强混凝土125时，龄期初期，迅速地产生水化反应的同时产生水化热，考虑这种水化热选择蒸汽养生方案，因此蒸汽养生变为最小或者在未蒸汽养生的情况下，初期也有发展抗压强度的情况。

此外，考虑根据要制造的预制预应力混凝土构件的剖面的水化热产生而选定蒸汽养生方案(S1300)。蒸汽养生方案的选定，养生早强型混凝土123前，在任意步骤中进行也可以。考虑要制造的预制预应力混凝土构件的设计时的蒸汽养生而选定蒸汽养生方案也可以。

在要制造的混凝土构件大的情况下，在混凝土养生过程中产生水化热，这种水化热在混凝土构件的剖面分布相互不同地产生。据此，蒸汽养生是利用高温养生混凝土估算实际要制造的混凝土构件的内部水化热温度，并考虑此而决定蒸汽养生方案。

蒸汽养生方案，如图18所示，可分为预养期(delay period)、升温期(temperatureincrease period)、恒温期(constant temperature period)、降温期(temperaturedecrease period)、冷却期(cooling period)，将升温期的温度上升比率k_a、恒温期的最大保持温度T_max、降温期的温度下降比率k_d、蒸汽通入结束时间t_e作为4个设计变量而表示蒸汽养生方案。

图18中，t_de表示蒸汽养生开始时间，t_cs表示高温保持期的开始时间，t_ce表示高温保持期的结束时间，t_ce表示蒸汽养生结束时间，T_r表示蒸汽养生基准温度。

根据研究，人所周知，预养期应优选为2小时至6小时内，预养期不充分时，微细裂缝会产生于混凝土，并在混凝土内对空隙率以及空隙大小分布产生不利影响，在过度的情况下，妨碍为了促进混凝土的水化反应而有效使用蒸汽。

观察蒸汽养生方案，首先，准备多个预备蒸汽养生方案。多个预备蒸汽养生方案与上述的4个设计变量不同，由使用者任意决定并生成。

以下，计算根据各个的预备蒸汽养生方案的早强型混凝土123的预测抗压强度以及能量系数。早强型混凝土123的预测抗压强度，考虑水化热而进行蒸汽养生时，作为预测的抗压强度通过以下的[公式12]计算。

[公式12]

在此，

S_uT＝根据养生中最高温度的最终强度(MPa)；

β＝早期强度修改系数；

A＝频率因子(day^-1)；

E＝根据养生中最高温度和强度的活性能量(J/moL)；

R＝异常气体常数(J/mol/K)；

T_r＝基准温度(℃)；

t_eq＝考虑养生方案的早强型混凝土的等价龄期(day)；

t_or＝早强型混凝土强度发展开始的时间(day)；

T＝剖面内温度(℃)。

另一方面，能量系数(℃.hour)是为了相对地表示根据蒸汽养生方案而消费的能源量的系数。可以视为为了提升或者保持蒸汽温度而消费燃料，由此在图18，将画斜线的面积视为能源系数，并通过该面积的相对比较可以评价蒸汽养生方案的能源消费。

以下，早强型混凝土123的预测抗压强度，将为了早拆模的设计抗压强度的70％以上的和能源值中最低的作为最佳蒸汽养生方案而选定。为了预制预应力混凝土构件的快速生产周期应早拆模，但是达到设计抗压强度的70％，才可以早拆模。据此，对各个预备蒸汽养生方案的混凝土预测抗压强度以及能源系数进行计算，将其中预测抗压强度达到设计抗压强度的70％的预备蒸汽养生方案中，能源系数最小的作为最佳蒸汽养生方案。

另一方面，为了计算早强型混凝土123的预测抗压强度，有必要计算考虑到养生方案的早强型混凝土123的等效龄期t_eq。

观察所述[公式12]的等效龄期t_eq，早强型混凝土123的养生过程中需要根据水化热的剖面内温度T。

本实施例为了计算根据混凝土构件的剖面形状的剖面内温度而将要制造的预制预应力混凝土构件的剖面虚拟分割为多个单位要素，并按单位要素分别计算剖面内温度(℃)后，按所述单位要素分别将剖面内温度的平均值作为全部混凝土构件的剖面内温度T而计算考虑到养生方案的准早强混凝土125的等效龄期t_eq。

通过这种方式考虑根据混凝土构件剖面的水化热变化而选定蒸汽养生方案。

每单位要素的剖面内温度用以下的水化热热传递模式的方程式的[公式13]而可以计算。

[公式13]

在此，

T＝剖面内温度(℃)；

k＝传递系数(W/m/℃)

Q_H＝每单位体积产生的能量

＝水化热(W/m³)；

c＝物体的比热J/kg/℃)；

ρ＝密度(kg/m³)；

另一方面，所述的[公式13]中，每单位体积产生的水化热Q_H可以用以下的[公式14]而计算。

[公式14]，

在此，

H_u＝H_cem·p_cem+461·p_sLAG+h_FA·p_FA；

ρ＝密度(kg/m³)；

C_c＝石灰物质的量(g/m³)；

p_cem＝对全部石灰物质的水泥重量比；

p_SLAG＝对全部石灰物质的矿渣重量比；

H_cem＝水泥的全部单位水化热(J/g)；

h_FA＝粉煤灰的水化热(J/g)；

α(t_e)＝在等效龄期t_eq(hr)的水化热；

τ＝水化时间系数(hr)；

β＝水化形式系数；

α_u＝极限水化率。

根据上述的方法，如果选定预备蒸汽养生方案中最佳蒸汽养生方案，就可以根据选定的蒸汽养生方案将早强型混凝土123蒸汽养生后形成混凝土体126(S1400)。为了蒸汽养生准备可以收容准早强混凝土125的养生室，并通入蒸汽后可以进行蒸汽养生。蒸汽通过锅炉生成，并将生成于锅炉的蒸汽通入于养生室。蒸汽的通入根据所述蒸汽养生方案实施。在无其他养生室的情况下，为了不使蒸汽泄露将混凝土123用防水膜覆盖后通入蒸汽并进行蒸汽养生。

以下，如图16所示，混凝土被养生后将预应力筋124的锚固解除并将预应力导入混凝土体126(S1500)。如果早强型混凝土123养生成所定的抗压强度，就可以拆模子并将预应力筋124的锚固解除后将预应力导入于混凝土体126。如图14所示，本实施例中，通过对预应力筋124的一次的施加预应力制造3个单位预制预应力混凝土构件，因此养生单位预制预应力混凝土构件的混凝土体126后，就将预应力筋12的锚固慢慢解开并将压缩的预应力导入于混凝土126。如果随着预应力筋124的张拉解除对各混凝土体126导入预应力，就将相互邻接的混凝土体126之间的预应力筋124切割并制造单位预制预应力混凝土构件。

图19是依据根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法而制造的混凝土构件的剖面图，图20是显示根据本发明的另一实施例的预制预应力混凝土构件制造方法的蒸汽养生方案的图。

图20显示，要将具有图19中所示的400×800mm²的长方形剖面和设计抗压强度40MPa的预制预应力混凝土构件制作为准早强混凝土时，根据所述方法选定的蒸汽养生方案(图20中Rec)。图20中，NC显示根据一般的3-6-3日程的蒸汽养生方案，但是可以知道相比于普通蒸汽养生方案时，能量系数小，由此可以节约养生过程中的能量使用费用。

在以上，对本发明的实施例进行了说明，但是本发明的宗旨不限定于本说明书中提供的实施例，了解本发明的宗旨的本领域技术人员，在相同的宗旨范围内，可以通过构成要素的附加、变更、删除、追加等容易提供另一实施例，这也是属于本发明的宗旨内。

Claims (14)

1.一种预制预应力混凝土板，其特征在于，包括：

板形的混凝土体和；

预张拉后随着混凝土体的长度方向埋入后粘结于所述混凝土体的剖面下部的预应力筋；

但是所述预应力筋的两端部从所述混凝土体端部具有一定距离地非粘结于混凝土体。

2.根据权利要求1所述的预制预应力混凝土板，其特征在于，

在所述混凝土体形成随着混凝土体的长度方向贯穿的空芯部。

3.根据权利要求1所述的预制预应力混凝土板，其特征在于，

所述预制预应力混凝土板，为了使所述预应力筋的滑移插入端部且还可以包括埋入于所述混凝土体的非粘结用套筒。

4.根据权利要求2所述的预制预应力混凝土板，其特征在于，

所述预应力筋可以包括预应力钢绞线，

所述预应力钢绞线的非粘结长度(l_u)可以选择为满足下面的[公式]，

[公式]

在此，

n＝钢绞线数量；

Y_sc＝剖面的图中心至水平拉伸裂缝的距离(mm)；

P_i，h/4＝x＝在h/4的预应力筋的张拉力(N)；

A_x＝在平面x-y的板的截面积(mm²)；

I_x＝在平面x-y的空芯板的剖面2次矩(mm⁴)；

P_i＝导入张拉力后的钢绞线的张拉力(N)；

h＝板的高度(mm)

e＝湿凝土剖面的图中心至钢绞线的距离(mm)；

r＝空芯部剖面的半径(mm)；

l_tr＝钢绞线的传递长度(mm)；

f_ct＝混凝土体的拉伸强度。

5.根据权利要求4所述的预制预应力混凝土板，其特征在于，

根据使用荷载的所述预应力钢绞线的最大非粘结长度(l_u，s)可以根据下面的[公式]计算，

[公式]

在此，

L＝混凝土体的长度(mm)；

f_ci＝导入预应力时的混凝土强度(MPa)；

I＝混凝土体剖面的剖面2次矩(mm²)；

w_s＝使用荷载(N/mm)；

y_t＝混凝土剖面的图中心至最外端混凝土的距离(mm)。

6.根据权利要求4所述的预制预应力混凝土板，其特征在于，

根据使用荷载的所述预应力钢绞线的最大非粘结长度(l_u，s)可以根据下面的[公式]计算，

[公式]

在此，

L＝混凝土体的长度(mm)；

I＝混凝土体剖面的剖面2次矩(mm²)；

y_t＝混凝土剖面的图中心至最外端混凝土的距离(mm)；

φ＝强度减少系数；

f_c＝混凝土设计强度(MPa)；

wu＝设计荷载(N/mm)。

7.一种作为预制预应力混凝土板的制造方法，其特征在于，包括：

相应于要制造的所述预制预应力混凝土板的数量将多个非粘结用套筒插入于预应力筋，并将所述预应力筋设置于张拉台后张拉所述预应力筋的步骤和；

为了使所述非粘结用套筒位于相应于要制造的所述预制预应力混凝土板的各端部的位置而设定所述非粘结用套筒的位置且固定的步骤和；

分别相应于要制造的多个预制预应力混凝土板在所述张拉台将无凝固的混凝土浇筑并养生后形成混凝土体步骤和；

所述导入预应力的步骤。

8.根据权利要求7所述的预制预应力混凝土板制造方法，其特征在于，

所述形成混凝土体的步骤，通过随着所述张拉台的长度方向移动的挤压式浇筑机挤压成形的方式而进行。

9.根据权利要求7所述的预制预应力混凝土板制造方法，其特征在于，

将所述混凝土浇筑并养生的步骤之后，还可以包括将相互邻接的所述混凝土体之间的预应力筋切割的步骤。

10.一种预制预应力混凝土构件制造方法，其包括：

将预应力筋设置于张拉台后张拉所述预应力筋的步骤和；

将包括早强型水泥的未凝固的早强型混凝土浇筑的步骤和；

考虑根据要制造的所述预制预应力混凝土构件的剖面的水化热产生而选定蒸汽养生的步骤和；

根据所述蒸汽养生方案将所述早强型混凝土蒸汽养生后形成混凝土体的步骤和；

所述蒸汽养生之后解除所述预应力筋的固定并将预应力导入混凝土体的步骤。

11.根据权利要求10所述的预制预应力混凝土构件制造方法，其特征在于，

选定所述蒸汽养生方案的步骤包括：

准备多个蒸汽养生方案的步骤和；

根据所述各个预备蒸汽养生方案的所述早强型混凝土的预测抗压强度以及计算能量系数的步骤和；

所述早强型混凝土的预测抗压强度，将为了所述早拆模的设计抗压强度的70％以上的和所述能量系数中最低的选定为最佳蒸汽养生方案的步骤。

12.根据权利要求11所述的预制预应力混凝土构件制造方法，其特征在于，

所述早强型混凝土的预测抗压强度可以用以下的[公式12]计算，

[公式12]

在此，

S_uT＝根据养生中最高温度的最终强度(MPa)；

β＝早期强度修改系数；

A＝频率因子(day^-1)；

E＝根据养生中最高温度和强度的活性能量(J/moL)；

R＝异常气体常数(J/mol/K)；

T_r＝基准温度(℃)；

t_eq＝考虑养生方案的早强型混凝土的等价龄期(day)；

t_or＝早强型混凝土强度发展的开始时间(day)；

T＝剖面内温度(℃)。

13.根据权利要求12所述的预制预应力混凝土构件制造方法，其特征在于，

考虑计算所述早强型混凝土的预测抗压强度的[公式12]的养生方案的早强型混凝土的等效龄期，将要制造的所述预制预应力混凝土构件的剖面分割为多个单位要素，计算所述单位要素的剖面内的温度后按单位要素分别将剖面内温度的平均值作为剖面内温度而计算。

14.根据权利要求13所述的预制预应力混凝土构件制造方法，其特征在于，

所述各单位要素剖面内的温度，通过根据所述水化热的传热模式的以下的[公式13]而可以计算，

[公式13]

在此，

T＝剖面内温度(℃)；

k＝传递系数(W/m/℃)

Q_H＝每单位体积产生的能量

＝水化热(W/m³)；

c＝物体的比热(J/kg/℃)；

ρ＝密度(kg/m³)；

所述每单位体积产生的水化热(Q_H)，

在此，

H_u＝H_cem·p_cem+461·p_SLAG+h_FA·p_FA；

ρ＝密度(kg/m³)；

C_c＝石灰物质的量(g/m³)；

p_cem＝对全部石灰物质的水泥重量比；

p_SLAG＝对全部石灰物质的矿渣重量比；

H_cem＝水泥的全部单位水化热(J/g)；

h_FA＝粉煤灰的水化热(J/g)；

α(t_e)＝在等效龄期t_eq(hr)的水化热；

τ＝水化时间系数(hr)；

β＝水化形式系数；

α_u＝极限水化率。