预应力混凝土钢绞线-讲义.doc

预应力混凝土用钢绞线1、概述、定义钢绞线是钢厂用优质碳素结构钢经过冷加工，再经回火和绞捻等加工而成的，塑性好、无接头、使用方便，专供预应力混凝土结构使用的钢材。、钢绞线产品标准GB/T5224-2003预应力混凝土用钢绞线、钢绞线的分类有以下3类A、标准型钢绞线-由冷拉光圆钢丝捻制成的钢绞线。B、刻痕钢绞线-由刻痕钢丝捻制成的钢绞线。C、模拔型钢绞线-捻制后再经冷拔成的钢绞线。、钢绞线的结构有以下3种A、12结构 B、13结构 C、17结构DadA阿AADaddDa图1 钢绞线结构图 、钢绞线的代号有以下5种A、用两根钢丝捻制的钢绞线 12B、用三根钢丝捻制的钢绞线 13C、用三根刻痕钢丝捻制的钢绞线 13D、用七根钢丝捻制的标准型钢绞线 17E、用七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线 (17)C、钢绞线的标记应包括下列5项内容：预应力钢绞线，结构代号，公称直径，强度级别，标准号示例：A、公称直径为15.20mm，强度级别为1860MPa的七根钢丝捻制的标准型钢绞线其标记为：预应力钢绞线17-15.20-1860-GB/T5224-2003B、公称直径为8.74mm，强度级别为1670MPa的三根刻痕钢丝捻制的钢绞线其标记为：预应力钢绞线13-8.74-1670-GB/T5224-2003C、公称直径为12.70mm，强度级别为1860MPa的七根钢丝捻制又经模拔的钢绞线其标记为：预应力钢绞线(17)C12.70-1860-GB/T5224-2003、钢绞线的尺寸、外形、质量及允许偏差钢绞线的尺寸及允许偏差、每米参考质量应符合GB/T5224-2003表13的规定。钢绞线的外形见图1。钢绞线的盘重：每盘卷钢绞线质量不小于1000kg,允许有10%的盘卷质量小于1000kg,但不能小于300kg。钢绞线的盘径：盘卷内径不小于750mm，卷宽为75050mm或60050mm。表1 钢绞线尺寸及允许偏差、每米参考质量(GB/T5224-2003表1至表3的内容)钢绞线结构公称直径钢绞线直径允许偏差/mm钢绞线测量尺寸A/mm测量尺寸A允许偏差/mm中心钢丝直径加大范围/%不小于钢绞线参考截面积S0/mm2每米钢绞线参考质量/(g/m)备注钢绞线直径D0/mm钢丝直径d/mm125.002.50+0.15-0.05/9.8277.15.802.9013.21048.004.00+0.25-0.1025.119710.005.0039.330912.006.0056.5444136.202.90/5.41+0.15-0.0519.81556.503.005.6021.21658.604.007.46+0.20-0.1037.72968.744.057.5638.630310.85.009.3358.946212.96.0011.284.8656138.744.057.5638.6303179.50/+0.30-0.15/2.554.843011.1074.258212.70+0.40-0.2098.777515.20140110115.70150117817.80191150017c12.7011289015.20165129518.0022317502、技术要求、牌号和化学成分制造钢绞线用钢有供方根据产品规格和力学性能确定，牌号和化学成分应符合YB/T146或YB/T170的规定，也可采用其他的牌号制造。成份不作为交货条件。、制造A.制造钢绞线用盘条应为索氏体化盘条，经冷拉后捻制成钢绞线。捻制刻痕钢绞线的钢丝应符合GB/T5223中相应条款的规定。B.钢绞线的捻距为钢绞线公称直径的1216倍。模拔钢绞线其捻距应为钢绞线公称直径的1418倍。钢绞线内不应有折断、横裂和相互交叉的钢丝。C.钢绞线的捻向一般为左(S)捻，右(Z)捻需在合同中注明。D.捻制后，钢绞线应进行连续的稳定化处理。E.成品钢绞线应用砂轮锯切割，切断后应不松散，如离开原来位置，可以用手复原到原位。F.成品钢绞线只允许保留拉拔前的焊接点。、力学性能表2 12结构钢绞线力学性能标准(GB5224-2003)钢绞线结构钢绞线公称直径D0 / mm抗拉强度Rm / MPa不小于整根钢绞线的最大力Fm / kN不小于规定非比例延伸力Fp0.2 / kN不小于最大力总伸长率(L0400mm)Agt / %不小于应力松弛性能初始负荷相当于公称最大力的百分数/%1000h后应力松弛率r(%)不大于125.00157015.413.9对所有规格3.5对所有规格607080对所有规格1.02.54.5172016.915.2186018.316.5196019.217.35.80157020.718.6172022.720.4186024.622.1196025.923.38.00147036.933.2157039.435.5172043.238.9186046.742.0196049.244.310.00147057.852.0157061.755.5172067.660.8186073.165.8196077.069.31212.00147083.174.8157088.779.8172097.287.5186010594.5注：规定非比例延伸力Fp0.2 值不小于整根钢绞线公称最大力Fm的90%。表3 13结构钢绞线力学性能标准(GB5224-2003)钢绞线结构钢绞线公称直径D0 / mm抗拉强度Rm / MPa不小于整根钢绞线的最大力Fm / kN不小于规定非比例延伸力Fp0.2 / kN不小于最大力总伸长率(L0400mm)Agt / %不小于应力松弛性能初始负荷相当于公称最大力的百分数/%1000h后应力松弛率r(%)不大于136.20157031.128.0对所有规格3.5对所有规格607080对所有规格1.02.54.5172034.130.7186036.833.1196038.834.96.50157033.330.0172036.532.9186039.435.5196041.637.48.60147055.449.9157059.253.3172064.858.3186070.163.1196073.966.58.74157060.654.5172064.558.1186071.864.610.80147086.677.9157092.583.3172010190.9186011099.0196011510412.9014701251131570133120172014613118601581421960166149138.74157060.654.5167064.558.1186071.864.6注：规定非比例延伸力Fp0.2 值不小于整根钢绞线公称最大力Fm的90%。表4 17结构钢绞线力学性能标准(GB5224-2003)钢绞线结构钢绞线公称直径D0 / mm抗拉强度Rm / MPa不小于整根钢绞线的最大力Fm / kN不小于规定非比例延伸力Fp0.2 / kN不小于最大力总伸长率(L0500mm)Agt / %不小于应力松弛性能初始负荷相当于公称最大力的百分数/%1000h后应力松弛率r(%)不大于179.50172094.384.9对所有规格3.5对所有规格607080对所有规格1.02.54.5186010291.8196010796.311.1017201281151860138124196014513112.7017201701531860184166196019317415.2014702061851570220198167023421117202412171860260234196027424715.701770266239186027925117.8017203272941860353318(17)c12.70186020818715.20182030027018.001720384346注：规定非比例延伸力Fp0.2 值不小于整根钢绞线公称最大力Fm的90%。A、钢绞线的力学性能应符合上表24的规定。B、供方每一交货批钢绞线的实际强度不能高于其抗拉强度级别200MPa。C、钢绞线弹性模量为(19510)GPa，但不作为交货条件。D、根据供货协议，可以提供表24以外的强度级别的钢绞线。E、允许使用至少100h的测试数据推算确定1000h的松弛率值。、表面质量A、除非需方有特殊要求，钢绞线表面不得有油、润滑脂等物质。钢绞线允许有轻微的浮锈，但不得有目视可见的锈蚀麻坑。B、钢绞线表面允许存在回火颜色。、钢绞线的伸直性取弦长为1m的钢绞线，放在一平面上，其弦与弦内侧最大自然矢高不大于25mm。、疲劳性能和偏斜拉伸性能经供需双方协商，并在合同中注明，可对产品进行疲劳性能试验和偏斜拉伸试验3、拉伸试验、试样1）、组批规则钢绞线应成批验收，每批钢绞线由同一牌号、同一规格、同一生产工艺捻制的钢绞线组成，每批质量不大于60t。2）、试样数量从每批钢绞线中取试件一组,从中任取3盘，每盘取试件1根。如每批少于3盘，则应逐盘进行检验。3)、取样方法从每捆钢绞线的任一端切取样品，但发现钢丝有接缝的任何试样都应作废，并应选取新的试样。试件长度:试件的长度取决于标距的长度和夹具的长度。17结构钢绞线的标距500mm；12和13结构钢绞线的标距400mm。因此一般试样截取长度为L500+200mm。、试验设备钢绞线的最大力标准值在15.4384kN范围,根据所检测的钢绞线的规格，一般选用微机控制、电液伺服的300kN或600kN钢绞线拉伸试验机，钢绞线拉伸试验机不同于普通的万能材料试验机。钢绞线拉伸试验机配有钢绞线专用夹具，夹持长度一般为175mm(普通的万能试验机一般不超过100mm)；配有引伸计或其他测微装置，能够检测非比例延伸率为0.2%时的应力。、试验检测参数和试验方法标准试验检测参数有：-整根钢绞线的最大力(Fm)-规定非比例延伸力(Fp0.2)-最大力总伸长率(Agt)试验方法标准有：-预应力混凝土用钢绞线(GB/T5224-2003)第8.4条-金属材料 室温拉伸试验方法(GB/T228-2002)、试验检测方法A、规定非比例延伸力(Fp0.2)。定义：非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的力。Fp0.2表示规定非比例延伸率为0.2%时的力。1）、根据力-延伸曲线图测定规定非比例延伸力。在曲线图上，划一条与曲线的弹性直线段部分平行，且在延伸轴上与此直线段的距离等效于规定非比例延伸率0.2%的直线。此平行线与曲线的交截点给出相应于所求规定非比例延伸强度的力。采用此方法，准确绘制力-延伸曲线图十分重要。力延伸Fp0.2等效于规定非比例延伸率0.2%图2 规定非比例延伸力(力-延伸曲线图解法)2）、标准推荐方法。如力-延伸曲线图的弹性直线部分不能明确地确定，以致不能以足够的准确度划出这一平行线，推荐采用如下方法：试验时，当已超过预期的规定非比例延伸强度后，将力降至约为已达到的力的10%，然后再施加力直至超过原已达到的力。在过滞后环划一直线。然后经过横轴上与曲线原点的距离等效于所规定的非比例延伸率的点，作平行于此直线的平行线。此平行线与曲线的交截点给出相应于规定非比例延伸强度的力。力延伸Fp0.2等效于规定非比例延伸率0.2%图3 规定非比例延伸力(标准推荐方法)3）、逐步逼近法。适用于具有无明显弹性直线段金属材料的规定非比例延伸强度的测定。试验时，记录力-延伸曲线图，至少直至超过预期的规定非比例延伸强度的范围。在力-延伸曲线上任意故取A0点拟为规定非比例延伸率等于0.2%时的力，在曲线上分别确定力为和的B1和D1两点，作直线B1D1。从曲线原点O(必要是进行原点修正)起截取OC段(OC=0.2%Len,式中为引伸计标距，n为延伸放大倍数),过C点作平行于B1D1的平行线CA1交曲线于A1点。如A1与A0重合，即为相应于规定非比例延伸率为0.2%时的力。如A1点未与A0点重合，需要按照上述步骤进一步逼近。此时取A1点的力，在曲线上分别确定力为和的B2和D2两点，作直线B2D2。过C点作平行于B2D2的平行线CA2交曲线于A2点，如此逐步逼近，直至最后一次得到的交点An与前一次的交点A2n-1重合(见图4)，An的力即为规定非比例延伸率达0.2%时的力。力A0A2A1C2C1B2B1CnLe0.2%延伸图4 规定非比例延伸力(逐步逼近法)4）、可以使用自动装置(例如微处理机)或自动测试系统测定规定非比例延伸力，可以不绘制力-延伸曲线图。B、整根钢绞线的最大力(Fm)。定义：试样在屈服阶段之后，所能抵抗的最大力。对于无明显屈服(连续屈服)的金属材料，为试验期间的最大力。最大力可以从记录的力-延伸或力-位移曲线图，或从测力度盘，读取试验过程中的最大力。如果试验是在计算机控制的具有数据采集系统的试验机上进行，可以采用自动装置采集并记录最大力。C、抗拉强度(Rm)。定义：相应最大力(Fm)的应力。最大力除以试样原始面积得到抗拉强度。试样原始面积取钢绞线的参考面积值(见本讲义表1)。抗拉强度(Rm)用下式计算： 式1式中：Fm-整根钢绞线的最大力(kN) S0-钢绞线的参考面积值(mm2) Rm-抗拉强度(MPa)D、最大力总伸长率(Agt)。定义：最大力时原始标距的伸长与原始标距之比的百分率。它包括弹性延伸和非比例延伸两部分。1）、引伸计法(标准法)：在用引伸计得到的力-延伸曲线图上测定最大力时的总延伸（Lm）. 最大力总伸长率按照式1计算。 式2式中：Lm-最大力时的总延伸(mm) Le-引伸计标距(mm)力Lm总延伸图5 最大力时的总延伸2）、人工测定方法：(标准附录G提供)在试样上标出等分格标记，量取原始标距(L0),准确到0.5mm,试样断裂后，量取断后标距(Lu)。当原始标距(L0)不小于产品标准中的规定值，且测量区的范围距离断裂处至少5d和距离夹头至少为2.5d时，采用式2计算最大力总伸长率(Agt)。 式3式中：L0-原始标距(mm) Lu-断后标距(mm) Rm-抗拉强度(MPa) E-弹性模量(MPa),等于(19510)GPa。3）、如试验是在计算机控制的具有数据采集系统的试验机上进行，直接在最大力点测定总伸长率，可以不绘制力-延伸曲线图，但预加负荷对试样产生的伸长率应加在总伸长内。、注意事项1）、规定非比例延伸力测定时其应力速率应在660MPa/s范围内，在塑性范围和直至规定强度应变速率不应超过0.0025/s。2）、在测定完规定非比例延伸力(Fp0.2)之后测定整根钢绞线的最大力时，应变速率不应超过0.008/s。3）、应使用专用的夹具夹持试样，确保夹持的试样受轴向拉力的作用。4)、在加荷过程中，应特别注意安全。4、应力松弛试验、试样1）、每一合同批(一个订货合同的总量)取试样一组，每组不少于1根。2）、从任一捆钢绞线的任一端切取样品，但发现钢丝有接缝的任何试样都应作废，并应选取新的试样。3）、试验标距长度不小于公称直径的60倍。试样的总长度240cm。4）、试样制备后不得进行任何热处理和冷加工。、试验设备和环境条件1）、拉伸应力松弛试验机应能对试样施加准确地轴向拉伸试验力，试验机的示值误差不应超过1%，试验机力的同轴度不应大于15%，试验机应定期校验。试验机应具有连续自动调节试验力的装置，以便在试验期间保持试样的初始应变或变形或标距的恒定。2）、试验机应安装在无外来冲击、振动和温度稳定的环境中。试验温度应为202。、试验方法标准1）、预应力混凝土用