后张设备及其方法 【技术领域】
本发明一般涉及混凝土用的预应力体系。本发明特别是涉及适合用于预应力混凝土板的后张设备及其方法。
背景技术
众所周知，混凝土用作建筑材料，其本身的抗压强度较高，而抗拉强度较差。在许多建筑应用场合，特别需要采用可同时抵抗压力和拉力地材料。由于混凝土一般不能抵抗拉力，这样必须在混凝土中采用某种类型的抗拉钢筋。为此，传统的作法是采用变形的钢筋，一般称为“rebar”，其特别用于增强混凝土板。当与混凝土结合时，该钢筋能够使混凝土用作可同时抵抗拉力和压力的建筑材料。
预应力混凝土是传统的钢筋增强混凝土的合理延伸，其通过在混凝土内部施加预应力的高强度钢实现增强作用，由此在混凝土内部形成主动拉力增强，与此相反，传统的，钢筋增强的混凝土所产生的是被动增强。正如本领域的普通技术人员所公知的那样，人们已发现上述主动增强大大扩大了混凝土可使用的应用范围。
预应力混凝土体系可分为两种基本类型，其为先张预应力体系和后张预应力体系。在先张预应力体系中，经常称为“力筋”的高强度钢绞线与混凝土粘接，并在混凝土硬化之前，对其进行张拉。正如预应力混凝土领域的普通技术人员所知道的那样，很难通过先张混凝土建造连续的结构。
后张预应力体系可分为粘接和无粘接体系。在粘接和无粘接后张体系中，力筋包括1根或多根绞线，每根绞线一般包括多根高强度的钢丝。该绞线定位于在混凝土内部的管道内，在使混凝土硬化或对其进行养护之后，对每根绞线施加应力(处于拉伸状态)。在粘接后张体系中，向封装绞线的管道灌注砂浆，以便将绞线粘接于或锁定于管道内部。在无粘接后张体系中，不在管道内部放置砂浆而将绞线包覆，并将其锁定。反之，该绞线上涂有润滑油，其仅仅通过因将绞线的两端固定于两端的锚具上而产生的拉力而保持不动或锁定。对于无粘接后张体系，由于绞线不与混凝土粘接，这样比如，因为着火，实际破坏，甚至腐蚀造成的一个或两个锚具的功能损失一般会使施加到每根绞线上的整个预应力损失掉。因此，当今对于无粘接后张体系，要求采用辅助增强钢筋以便对后张体系提供冗余可靠性。非常独特的，粘接后张体系可使每根绞线沿其长度范围连续粘接或锁定，就其整个长度范围，一般其不将绞线的预应力施加于待损失的每根绞线上，这是因为绞线的预应力集中的问题，其是比如由锚具的局部或完全损失造成的。
预应力的后张体系的早期的建筑应用采用粘接后张体系，人们认为该体系是对混凝土施加预应力的较为传统的方法。在二十世纪六十年代，人们将预应力混凝土应用于作为结构体系的，比如建筑物和停车库中的较薄的混凝土板中。对于该应用场合，人们研制了单绞线无粘接后张体系，其一般称为“单绞线体系”，在这里首先对单绞线力筋涂敷润滑油，之后以塑料对其封装。由采用该单绞线体系而可造成的可能缺点是可能会产生腐蚀，其是由在冬季所采用的化冰的盐造成的。该情况特别会发生于停车库，在这里，车辆携带有化冰的盐、冰和雪，该化冰的盐融化而通过裂缝进入混凝土中，由此该化冰的盐对绞线中的预应力钢丝造成侵蚀。目前一般人们认为，某些缺陷会发生于这种单绞线体系中，这些缺陷在上述单绞线体系中的中间结构接逢处会是较严重的。在该结构接逢处，必须从无粘接绞线上去除塑料封装层，以便施加应力，并且与中间锚具连接。该中间结构接逢还在混凝土中形成相应的裂缝或缝隙，并且人们还知道其形成腐蚀成分，比如撒有盐的水通过其而进入混凝土中，并且造成对单绞线体系的腐蚀的通道。
因此最好采用作为建筑材料的预应力混凝土用的粘接后张体系。当采用粘接后张混凝土体系时，力筋节段经常通过中间锚具串接在一起，该中间锚具有时称为连接器，其一般用于中间结构接逢处。为了提供将砂浆浇注到每个上述力筋节段的管道中的装置，现有的粘接后张体系对串接在一起的每个力筋节段采用压浆管道，每个压浆管道从混凝土内部的管道穿过混凝土，而延伸至该混凝土的外部区域，该区域经常穿过混凝土板或混凝土梁的顶面。显然，该压浆管道会对混凝土的饰面处理操作造成极大的妨碍。另外，该压浆管道可用作腐蚀成份，比如撒有盐的水的通道，其容易与预应力管道和其内所接纳的外表形成有砂浆层的绞线相接触，从而可能会对绞线造成腐蚀，特别是在压浆管道未实现适合的密封的情况下。相互连接的粘接后张体系的另一问题在于锚具和管道之间的连接一般不通过除胶带或摩擦式密封件以外的任何其它材料实现，于是该连接不会形成足够的防水密封。
对于现有的后张体系，改进的粘接后张设备和方法的技术领域有很大的改进余地。
本发明的描述
本发明提供一种新型的后张设备及其方法。该后张设备包括至少两个后张主体部，它们通过中间锚头串接在一起，在这里每个主体部包括力筋，该力筋包括用于在中间锚头和相对的端锚头之间实现后张拉的一对绞线。该中间锚头为中间锚具中的一部分，上述端锚头为端锚具的一部分。每对绞线中的一个端部与中间锚头连接，每对绞线中的另一个端部与端锚头中的一个连接。每根绞线最好包括多根扭绞在一起的钢丝。在中间锚头和每个端锚头之间，每对绞线封装于由一个或多个管道节段形成的管道内。在对每根力筋进行张拉之后，每个管道用于接纳粘接剂，最好是砂浆，从而每根力筋可粘接于每个相应的管道内部。按照本发明，通过在管道、中间和端锚具之间实现牢固和可靠密封的夹紧式配合方式，而不是主要采用摩擦式或插头插座式配合和密封方式，使管道与中间和端锚具装配在一起。
该后张设备还包括通道装置，其靠近上述第一主体部的端锚头，其形成将砂浆浇注到上述主体部中的一个中的管道内的通道。该设备还包括转移装置，其形成使砂浆从一个主体部中的管道流到另一主体部中的管道内用的通道。按照此方式，根据本发明的方法，可将砂浆通过管道装置，送入一个主体部中的管道内，该砂浆可通过转移装置流向相邻主体部中的管道内。在多于两个的主体部串接的场合，每个这样连接的主体部可包括上述转移装置，其可用作下述通道，该通道使砂浆流向并通过每个主体部中的管道。
于是，本发明的目的在于提供一种新型的后张设备及其方法‘
本发明的另一目的在于提供一种后张设备及其方法，该设备和方法使砂浆流过该设备从而将绞线粘接，而不需要或采用曝露于和/或通过设置有上述设备的混凝土结构的顶部或底部表面的压浆管道。
本发明的还一目的在于提供一种后张设备及其方法，其在管道、中间和端锚具之间采用夹紧式配合，从而实现牢固和可靠的密封。
随着本说明书描述的进行，当结合下面以最佳方式给出的附图时，显然容易得出本发明上面所描述的本发明的一些目的，以及其它的目的。
附图简述
图1为本发明的后张设备的一个实施例的透视图；
图2为本发明的后张设备中的端锚具的分解透视图；
图3为本发明的后张设备中的中间锚具的分解透视图；
图4为通过砂浆封装和粘接于管道内的一对绞线的一部分的隔开的局部剖开的透视图；
图5为位于相互连接的混凝土板内部的本发明的后张设备的的一个实施例的示意图。
实施本发明的最佳方式
本发明提供一种新型的后张设备及其方法。图1表示本发明的粘接的后张设备的一个实施例，该设备由标号10表示。为了进行说明而不造成限定，该设备10包括2个主体部20A和20B，当其中一个与另一个通过构成共用中间锚具30的一部分的锚头IA连接时，这2个主体部20A和20B串接在一起。但是，根据本发明可想到，本发明的后张绞线设备可包括象主体部20A和20B那样串接在一起的多于2个的主体部，在这里，多个中间锚具，比如中间锚具30可将多个主体部串接在一起。
正如参照后面的其它附图所描述的那样，并且正如图2和3清楚地表示的那样，每个主体部20A和20B最好包括力筋，其分别由一对绞线S1、S2和S3、S4构成，在这里，每对绞线的一端与中间锚头IA固定，其另一端与端锚头，比如相对的端锚头EA和EA’固定。端锚头EA和EA’分别为端锚具60、60’的一部分，该端锚具60、60’位于后张设备10的两个端部，而中间锚头30位于它们之间。上述主体部20A中的绞线S1和S2穿过位于端锚具60和中间锚具30之间的带肋管道D1，主体部20B中的绞线S3和S4穿过位于中间锚具30和端锚具60’之间的带肋管道D2。该管道D1和D2可为任何适合的长度以便将绞线S1、S2和S3、S4分别封装于两端的锚具之间，该管道D1和D2相互连通，并且与后面将要描述的后张设备10中的其它部件中的通道相配合，以便形成完整的管道，该管道将位于两端的锚头之间的每对绞线封装起来。虽然在本优选实施例中，每个主体部仅仅采用两根绞线，但是可想到，对于每个主体部，可采用多于2根的绞线。虽然上述后张设备10中所采用的每根绞线最好包括将在后面进一步描述的螺旋形钢丝，但是最好后张设备10中的其它部件由非金属材料，比如塑料的某些适合类型的材料形成，尽管按照本发明可想到，中间锚头IA、端锚头EA和EA’、支承板装配件(将在后面进行描述)适合由金属制成。
图1表示处于装配状态的端锚具60和60’，图2为本发明的端锚具60的分解图。由此可知道，端锚具60和60’具有相同的结构。参照图1和2，端锚具60和60’分别包括端锚头EA和EA’，这一点已在前面描述。每个端锚头EA和EA’用于分别与一对绞线S1、S2和S3、S4固定，这样每对绞线的一端可通过端锚头固定就位。具体参照图2，端锚头EA形成一对最好至少基本呈锥状的通道62A和62B，该通道开口朝向端锚头EA的两个端部。位于最靠近后张设备10的端部的端锚头EA的端部处的通道62A的开口的直径最好大于位于端锚头EA的另一端的通道62A和62B的开口。按照此方式，其内分别穿有绞线S1和S2的锥状部件64A和64B可分别与通道62A和62B相嵌合，以便分别绞线S1和S2的一个端部固定就位。如图1所示，端盖66和66’分别装配和固定于端锚头EA和EA’的端部，从而端盖66和66’完全覆盖和保护每个端锚头的通道以及其内的绞线。如图2所示，垫板68可用于端盖66和端锚头EA之间从而当端盖66固定于端锚头EA上时，至少基本上实现流体密封。
端锚具60和60’分别包括支承板装配件70和70’，它们中的每个形成一对绞线穿过的通道，该支承板装配件70和70’分别在一端形成支承板72和72’，在另一端形成带肋管道节段，比如支承板装配件70的管道节段76。支承板72和72’分别可以至少基本上流体密封的方式固定于端锚头EA和EA’的端部，其分别与端盖66和66’相对。最好支承板72和72’采用较薄的设计，从而每块板容易嵌合于约为140mm(5.5英寸)的混凝土板中。管道节段76和支承板装配件70’中的管道节段(图中未示出)用于分别按照至少基本上流体密封的方式，与管道D1和D2嵌合，并相互连接。
支承板装配件70和70’也分别形成作为压浆管道GV和GV’的，在优选实施例中所示的通道，其分别用于使粘接剂，特别是砂浆通过开口74和74’，以便使砂浆通过每个支承板装配件，并且与所穿过的成对的绞线相接触。虽然砂浆通管道GV和GV’是按照最好位于支承板装配件70和70’的一侧的方式示出的，但是可知道，它们可以其它方式定位。位于开口74和74’处的砂浆管道GV和GV’的内侧分别带有螺纹以便以螺纹方式与堵头(图中未示出)，甚至延长管(图中未示出)嵌合，这一点将在后面进行描述。
图1中的半壳状装配件80和80’分别与带肋管道D1和D2固定，并位于其上，另外分别与支承板装配件70中的带肋管道节段76和支承板装配件70’中的带肋管道部76’(图中未示出)固定，并位于其上。该半壳状装配件80和80’最好固定于管道节段上，并位于其上，从而分别在半壳状装配件80和80’和支承板装配件70和70’之间至少基本上实现流体密封。管道D1和D2(和支承板装配件70和70’)通过半壳状装配件80和80’的固定件夹紧，从而管道D1和D2中的肋和管道节段76和76’中的肋分别不能滑动而穿过半壳状装配件80和80’以避免管道D1和D2和管道节段76和76’分别相互滑动脱开。按照此方式，管道D1和D2和管道节段76和76’最好分别以机械方式相互锁定在一起，而不是主要依靠单独的摩擦方式或滑动式插头和插座密封件。将在后面进一步描述的本发明的另一半壳状装配件也具有上述优点。
图2表示每个半壳状装配件80和80’的结构的一个实例，图2以分解图方式表示半壳状装配件80，在这里，该半壳状装配件80包括半壳顶部82和底部84，它们用于装配于位于结合部的带肋管道D1和带肋管道节段76的延长部上和其周围。如图1清楚地显示，当扣件86A和86B用于使半壳状装配件80保持其装配形式时，扣件86A和86B也为半壳状装配件80的一部分，它们中的每个以嵌合方式固定于顶部82和底部84的结合部上。
中间锚具30位于端端锚具60和60’之间，正如前面所描述的那样，其包括中间锚头IA，该锚头由后张设备10中的两个主体部20A和20B共同使用。图1表示处于装配形式的中间端锚具30，其作为后张设备10的一部分，而图3为中间端锚具30的分解图。正如至少图3局部所示的那样，中间锚头IA形成有两对通道，该通道由标号32A和32B和34A和34B表示。每个通道用于分别与锥状部件36A、36B、36C和36D相嵌合，使其保持不动，在这里每个锥形部件形成绞线的端部穿过的通道，从而其可在中间锚头IA内部保持固定。具体来说，主体部20A中的两根绞线S1和S2的端部分别通过部件36A和36B而定位，以便分别嵌合于中间锚头IA中的通道32A和32B中。同样，主体部20B中的两根绞线S3和S4的端部分别穿过部件36C和36D而定位，以便分别嵌合于中间锚头IA中的通道34A和34B中。于是，中间锚头IA用作主体部20A中的绞线S1和S2的端部以及主体部20B中的绞线S3和S4的端部的锚头。
参照图1和3，中间锚具30包括喇叭套管40，其可与中间锚头IA的端部固定，在这里，垫板42可用于喇叭套管40和中间锚头IA之间以便在喇叭套管40和中间锚头IA之间至少基本上形成流体密封。锁定环44可用于将喇叭套管40固定于中间锚头IA上。喇叭套管40形成内部区域或通道，该区域或通道用于封装主体部20A中的绞线S1和S2，该喇叭套管40的直径从其与中间锚头IA的连接部至喇叭套管中的用于以适当方式与带肋管道D1的端部嵌合的相对的带肋端部，逐渐减少。在喇叭套管40中的其与中间锚头IA连接的相对端部，半壳状装配件80A装配于喇叭套管40中的带肋端部与管道D1的结合部上，与该结合部连接，并保护该结合部，而该管道D1中穿有主体部20A中的绞线S1和S2。半壳状装配件80A分别与端锚具60和60’中的半壳状装配件80和80’相同，其包括适合一起装配于带肋管道D1的端部和喇叭套管4的带肋端部上的顶部82A和底部84A，并且通过相对的扣件86C和86D保持在该装配位置。正如针对端锚具60和60’中的半壳状装配件80和80’所描述的那样，半壳状装配件80A通过下述方式，防止管道D1和喇叭套管40滑动而脱开，该方式为：装配于管道D1的肋部和喇叭套管40的端部上，并且防止这两者产生滑动。
在中间锚头IA中的与喇叭套管40相对的端部上设置有支承板装配件70A，其用于与中间锚头IA固定。该支承板装配件70A可具有与端锚具70A中的支承板装配件相同的结构，因此其形成支承板72A和使砂浆通过的压浆管道GV”。分别类似于端锚具60和60’中的支承板装配件70和70’，端支承板72A中的与支承板装配件70A相对的端部形成带肋管道节段76A，该管道节段76A中可穿有主体部20B中的绞线S3和S4。管道节段76A可与带肋管道D2连接，从而穿过管道部80A的绞线S3和S4可连续从该管道节段76A穿过，并且穿入管道D2中，这样绞线S3和S4受到保护，并且不外露。另一半壳状装配件80B可装配于管道节段76A和管道D2的结合部上，与该结合部连接，并且保护该结合部，因此可在半壳状装配件80B和支承板装配件70A和管道D之间至少基本上实现流体密封。与后张设备10中另一半壳状装配件相同，半壳状装配件80B包括适合一起装配的顶部82B和底部84B，在这里它们可通过相对的扣件86E和86F保持上述的装配关系。正如针对另一半壳状装配件所描述的那样，半壳状装配件80B通过下述方式，防止管道D2和管道节段76A滑动而脱开，该方式为：它们装配于管道D2的肋部和管道节段76A上，防止这两者产生滑动。
中间锚具30还包括转移装置，该装置形成下述通道，该通道用于在中间锚头IA周围，使喇叭套管40和支承板装配件70A中的压浆管道GV”之间连通。在图1和3中以其优选实施例的方式示出了该转移装置，其作为压浆管50，从其与喇叭套管40的流体密封连接部处延伸至压浆管道GV”处，在这里管50以流体密封的方式与该压浆管GV”固定连接。一个或多个相互连接的节段，比如弯头部52可与该管50固定，并且可与其以螺纹方式相嵌合。于是，该管50形成开口通道，通过该通道，从绞线S1和S2周围的喇叭套管40内部流出的砂浆可在中间锚头IA周围，流入压浆管道GV”，并流向支承板装配件70A中的内部通道，以便将绞线S3和S4包围。在优选实施例中，上述管50由塑料形成。根据本发明可想到，可采用在这里所描述的多个压浆管来形成在所采用的单独的中间锚周围供砂浆穿过的通道。
图4更加清楚地表示封装于本发明的带肋管道内部的一对绞线。为了便于说明，图4示出了绞线S1和S2以及管道D1，虽然容易理解，主体部20A和20B中的管道D1和D2分别具有相同的结构，另外分别具有相同的封装绞线S1、S2和S3和S4。图4表示在塑料管道D1内部平行布置，并间隔开的绞线S1和S2，在这里，绞线S1和S2通过砂浆G，按照上述状态粘接，该砂浆最好为适合用于将后张设备10中的绞线粘接的工业用的高性能砂浆。图4还清楚地表示作为优选实施例的绞线S1和S2，其包括由7根扭绞在一起的钢丝。
虽然可知道，后张设备10可具有适合增强各种尺寸和形状的混凝土结构的任何实际的适合尺寸，但是该后张设备10最好具有特别适合增强混凝土板，比如一般用于制作停车库和其它结构的混凝土板。图5为位于混凝土板C内部的后张设备10的实施例的示意图，此时除了其两端部，该后张设备10可完全由混凝土板C包住，该两端部通过混凝土板C的两端的表面曝露在外面，并且用于下述场合，该场合指正如前面所描述的那样，将砂浆浇注于后张设备10中。但是可想到，该后张设备10可由多个混凝土板包住，并穿过这些混凝土板，这些混凝土板串接地装配或连接在一起，虽然它们仍仅仅将后张设备10中的两个端部曝露。
如图5所示，后张设备10在混凝土板C内部，沿其长度范围呈曲线状，此时，正如后张设备领域的普通技术人员所知道的那样，由于其所提供的强度和支承的优点，优选了该曲线形式。端锚具60和60’以示意方式画在混凝土板C的两个端部，而中间锚具30位于它们之间。在图中，浇注接缝PJ位于中间锚具30处，而常规的做法是其位于相互连接的力筋或主体部的连接部。正如本领域的普通技术人员所知道的那样，当需要包住后张设备10时，在沿其长度范围中的任何实际的适合位置，会在混凝土板C中形成缝隙，另外可以压靠方式形成或连接多个不同的混凝土板。在图中以示意方式分别表示有管道D1和D2，其长度大大超过端锚具60、60’和中间锚具30的长度，这一点对于后张设备10来说，是经常出现的情况。
根据上述的各个图，特别是以装配形式表示后张设备10的图1，容易理解到，当采用后张设备10时，将砂浆转移到中间锚头IA周围的转移装置可完全包覆于混凝土中。还可理解到，每根力筋中的成对的绞线和主体部完全被封装，从而形成从后张设备10的一端延伸至后张设备10的另一端的保护外罩。按照该方式，当将设备10作为后张设备用于混凝土内部时，可将该后张设备10内部的所有绞线与可能出现的腐蚀成份，比如盐水或其它材料隔开，避免受到其影响，该腐蚀材料一般用于在寒冷季节处理道路和/停车面板。每根力筋中的每对绞线在相对的锚头之间，包覆于并封装于下述管道内部，正如前面所描述的那样，该管道由1个或多个节段或部件形成，在这里在其内，在端锚头和中间锚头之间封装有每对绞线的区域的尺寸可改变。比如，由其内穿有绞线S1和S2的中间锚具30中的喇叭套管40所形成的内部区域可大于其内穿有绞线S1和S2的其它通道，比如支承板装配件70A和管道D1中的通道。由封装绞线的每个主体部中的部件所形成的绞线穿过的通道相互不隔开，而是相互保持连通，从而它们可由砂浆完全灌满，以便通过砂浆在中间锚具和端锚具之间，将每对绞线包覆起来。
在后张设备10中的绞线S1、S2、S3和S4就位之后，可对它们进行张拉或施加应力，之后将绞线粘接就位的施加应力操作合格通过之后，一般尽可能快地对其进行灌浆。正如本领域的普通技术人员知道的那样，可通过浇注法，将砂浆通过位于其一端的未堵塞的压浆管道，比如端锚具60中的压浆管道GV或开口送入后张设备10。当需要将砂浆注入到压浆管道GV中时，可将延长管与压浆管道GV固定，该管延伸至所使用的混凝土的外端表面附近或该表面之外。通过压浆管道GV而送入的砂浆完全将端锚头EA和中间锚头IA之间的管道灌满，该管道包括管道D1、由支承板装配件70所形成的内侧通道或管道、由喇叭套管40形成的内侧通道或管道，从而将在上述两者之间延伸的绞线S1和S2完全包覆起来。作为靠近中间锚头IA的砂浆，该砂浆不能穿过该锚头IA，于是砂浆从喇叭套管40排出，进入并通过压砂管50，从中间锚头IA周围流过，流入并通过压浆管道GV”，进入主体部20B中的管道，该管道包括管道D2和由支承板装配件70A和70’所形成的通道或管道。按照此方式，砂浆将绞线S3和S4包覆于位于中间锚头IA和端锚头EA’之间的相连接的主体部20B的管道内部。于是，可知道，每个主体部中的管道可仅仅通过将砂浆通过后张设备10中的一个端部的压浆管道的方式填充。
为了便于将砂浆送入压浆管道GV，与其相对的位于后张设备10的端部的压浆管道GV’可处于打开状态或未堵塞以便通过所浇注的砂浆，使空气排出。由于注入后张设备10中的砂浆最终会从所述相对的端部的压浆管道排出，使相对的端部压浆管打开还可使使用者确定后张设备10填充砂浆到所需的程度。从这方面来说，可将该端部压浆管道堵塞，以及可作为将砂浆送入后张设备10中的压浆管道，并可对砂浆进行养护，以便将每个主体部中的绞线粘接就位。
因此可知道，本发明提供了一种新型的后张设备及其方法。还可知道，本发明提供了一种后张设备及其方法，该设备和方法能够使砂浆很好地穿过，将其内的绞线粘接，不需要或不采用曝露于和/或通过其内设置有后张设备的混凝土结构的顶或底面的压浆管道。此外，可进一步看出，本发明提供的一种后张设备及其方法，在管道、中间与端锚具之间采用夹紧式配合以便实现牢固和可靠的密封。
应知道，在不离开本发明的请求保护范围的情况下，可改变本发明中的各种具体结构。另外，前面的描述仅仅用于说明目的，其不构成限定，本发明的请求保护范围由下面所附的权利要求来限定。