预应力钢丝质量控制对混凝土轨枕静载抗裂强度的影响.doc

预应力钢丝质量控制对混凝土轨枕静载抗裂强度的影响1钢丝螺旋肋外形尺寸对轨枕静载抗裂强度的影响钢丝质量对于静载抗裂强度有着重大影响。钢丝质量包括钢丝的极限抗拉强度、非比例伸长应力、松弛率、弹性模量、伸长率、弯曲次数以及外型尺寸,螺旋肋几何尺寸等因素保证的。在其他指标均符合国标要求的基础上,钢丝螺旋肋几何尺寸显得尤为重要。众所周知,使用螺旋肋钢丝生产的混凝土制品,使钢丝与混凝土之间有良好的啮合,提高了钢丝与砼间的握裹强度。螺旋肋的外形又是怎样影响钢丝与混凝土间的握裹强度的呢?在生产过程中我们发现螺旋肋导程大、螺旋肋高度小的钢丝生产的轨枕静载抗裂强度偏低。为此,我们进行了如下对比试验:精心挑选了螺旋肋导程分别是45mm/360、42mm/360、38mm/360、37mm/360的钢丝分别用于同一班生产同型号(新型)轨枕,又在同一养护池进行同条件养护、基本同时进行轨枕静载抗裂强度试验。对比试验自2003年9月10日至15日连续进行六个批次,试验结果见表1。表1螺旋肋导程六批轨枕静载抗裂强度的平均值(kN)轨下截面(左)枕中截面轨下截面(右)45mm/360172 134 17442mm/360190 138 18538mm/360196 145 19037mm/360207 144 195由试验结果看出:随钢丝螺旋肋导程的减小,混凝土轨枕静载抗裂强度有规律地提高。这是因为:螺旋肋导程和螺旋肋的高度与宽度,对钢丝与混凝土的握裹力有极大的影响,肋间的混凝土称为啮合齿,它的强弱决定了锚固性能,同时,减小螺旋肋导程,增加螺旋肋的高度,减小螺旋肋的宽度,可以增大螺旋肋钢丝与混凝土啮合齿的啮合面积,这样在螺旋肋间形成了连续不断的螺旋状混凝土啮合齿,这样的啮合齿不易被挤碎切断,因而增加了螺旋肋钢丝与混凝土间的握裹强度。根据我厂的试验结果,为保证轨枕静载抗裂强度,钢丝螺旋肋导程应严格控制在42mm/360以下。2钢丝有效伸长值对轨枕静载抗裂强度的影响我厂新型轨枕在2003年10月12、13、15日曾连续三个班次出现同一轨下截面两侧的开裂荷载相差较大的情况,见表2。表2生产日期模节号静载抗裂强度(kN)轨下截面(左)枕中截面轨下截面(右)10月12日01506A侧:190B侧:172A侧:147B侧:146A侧:190B侧:16910月13日03001A侧:170B侧:205A侧:148B侧:150A侧:169B侧:19610月15日03208A侧:170B侧:200A侧:126B侧:130A侧:180B侧:216同一根轨枕同一截面两侧承载能力产生如此大的差异,原因不会是由混凝土引起的,从理论上来讲,经强制式搅拌机充分拌和的半干硬性混凝土,在质量管理2004年第4期铁道技术监督同一根轨枕中混凝土各组分的分布应该是相对均匀的。所以,主要原因应该来自于钢丝,即是由轨枕两侧钢丝应力不同引起的,而每根钢丝间应力不同又是由各钢丝有效伸长值不同造成的。2.1由于每根轨枕的8根预应力钢丝采用编组后整组张拉,在钢丝镦头尺寸均匀、挂筋板正常情况下,张拉后同组钢丝的长度是基本相同的,若组内钢丝在原始定长时下料长度不同,会导致每根钢丝的伸长值不同,从而造成各根钢丝上的应力不同。钢丝定长下料过程中,8根连续定长切断的钢丝长度误差是很小的。但定长切断机工作一段时间后,由于钢丝走行速度较快,定位块回弹有时不到位或移位,导致钢丝下料长度逐渐产生误差。在编组过程中,一组钢丝可能来源于不同的钢丝盘;即使来源于同一盘钢丝,也有可能一组钢丝并非使用连续下料的8根钢丝(每盘钢丝下料量为150根左右),随机抽检8根钢丝组内误差偶有超出2mm的。因此应经常检查定长切断机定位块的位置。2.2挂筋板与钢丝镦头接触面磨损情况也影响钢丝定长,挂筋板表面热处理不均匀时,硬度会不一致,导致有的挂筋板被磨压出窝来,造成钢丝有效长度不同,导致每根钢丝的伸长值不同,从而造成各根钢丝上的应力不同。故应同步使用同一批次生产的挂筋板,且挂筋板表面硬度要达到设计要求。更换挂筋板宜采用一次性更换。生产过程中应杜绝不合格挂筋板继续使用。2.3螺旋肋钢丝采用自锚形式,因镦头过程中易导致镦头直径及镦头长度的误差,故采用恒压一次镦头完成作业。经试验镦头直径在9.8mm10.5mm,镦头长度在7.8mm8.5mm之内,镦头作业完成后,8根钢丝两镦头间有效长度误差仍在2mm以内。由于天气等原因镦头机油泵的压力不足会导致镦头直径、长度的变化从而导致钢丝有效长度发生变化。发生过同一组钢丝在镦头过程中镦头机出现故障,造成钢丝有效长度误差超过2mm的现象。3钢丝张拉工艺对静载抗裂强度的影响众所周知,张拉力的控制是保证混凝土获得规定预压应力的关键,就先张预应力钢丝而言,预应力损失主要包括钢丝应力松弛损失、温差引起的损失、混凝土收缩引起的损失。为弥补应力损失可能造成的应力不足,我们曾采取了超张拉进行试验,但发现静载时不但没有明显改观,反而导致产生大批水平裂纹。为了克服超张拉带来的不利影响,我们安装使用了自动张拉设备,采用自动张拉之后,在静停一分钟保载过程中,随钢丝应变及液压油路压力损失造成的预应力损失,可以很直观的从自控仪表上显示出来,经统计计算,预应力损失在7kN左右,自动张拉的优点就在于及时补足了总张拉力的损失,克服了手动张拉造成的超张拉或张拉力不足的问题,保证了张拉力值的准确。4放松钢丝张拉力工艺对静载抗裂强度的影响实际检测7mm螺旋肋钢丝锚固长度在300400mm范围内,若采取直接切割钢丝方式放松应力,其锚固长度一般会超过400mm,这样就有可能到达轨下截面处,极大影响了轨下截面的抗裂性能,因此,应缓慢放松钢丝张拉力。在通常的放张过程中,用液压千斤顶控制油路进行放松,放张的速度较快不易控制,放松效果不是很好,模型两端部轨枕的静载抗裂强度受影响较大,故我们在放张液压控制回路中加装了一叠加式双单向节流阀(Z 2FS10-20型),这样放张千斤顶张拉拧松螺母钢丝回弹时,千斤顶前缸内始终有一供油压力阻碍着钢丝的快速回弹,这样就真正做到了缓慢放松应力,减少轨枕裂纹的出现概率,同时尽可能少的破坏混凝土啮合齿,尽可能少的破坏螺旋肋钢丝与混凝土的握裹强度,从而减少了轨枕的静载抗裂强度的损失,相对提高了轨枕的静载抗裂强度。5结束语为保证轨枕静载抗裂强度,对预应力钢丝的质量与工艺控制应注意以下几点:5.1预应力钢丝螺旋肋导程应控制在42mm/360以内;5.2应保证轨