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预应力混凝土用钢材
一、概念
1. 预应力混凝土用钢材是指中、高强度钢丝;钢绞线;钢棒和高强精轧螺纹钢筋,广泛应用于预应力混凝土构件,大大改善了预应力混凝土结构性能。
(1) 预应力钢丝是采用直径13mm的82B盘条通过拉拨工艺而成的钢丝,具有强度高、塑性好、松弛性能低以及屈服强度高等特点,强度级别有1570MPa、1860MPa、1960MPa等。主要应用于水泥制品。
高强度预应力钢丝包括消除应力钢丝;消除应力光圆;螺旋肋钢丝及刻痕钢丝。直径有φ3、φ4、φ5、φ6、φ7多种,
(2) 预应力混凝土用钢绞线是采用82B盘条通过拉拨工艺而成φ5钢丝,然后再由多根钢丝以一定的捻距捻制而成。其中有二股、三股及七股钢绞线。捻向又分左捻和右捻。(),强度级别有1570MPa、1860MPa、1960MPa等三种。广泛应用于工业、民用建筑、桥梁、核电站、水利、港口设施等建设工程。
(3) 预应力混凝土用钢棒(Steel Bar for Prestressed Concrete) (简称“预应力钢棒”或PC钢棒) (YB/T111-1997)
预应力钢棒是盘条经机械除锈后,经螺旋模变形20%形成螺旋槽,然后进入热处理生产线加工而成,淬火温度和回火温度是影响预应力钢棒性能的最重要工艺参数。日本、韩国等称之为“PC钢棒”。预应力混凝土用钢棒在我国唐钢(称之为“乌龙棒”),预应力混凝土用钢棒现已成为我国预应力钢材中的一个新品种。主要应用于电线杆和管桩。
(4) 高强精轧螺纹钢筋是在采用热轧方法生产的不带纵向肋的螺纹钢筋。其特点是在其任意截面处都可拧上带有内螺纹的连接器或锚具,避免了焊接。连接锚固简便,张拉锚固安全可靠,施工方便,是发展预应力混凝土构件的新型材料。预应力混凝土用高强度精轧螺纹钢筋,常用的直径有φ28和φ32两种。其强度等级有:JL540、JL735、JL800等强度系列。
2. 预应力混凝土用钢材主要考核参数
2002年我国对预应力混凝土用钢丝、钢绞线国家标准进行了重新修订。同时,金属材料拉伸试验方法也进行了重要修订,对力学性能指标的定义和表示符号参照国际标准进行了重新规定。由于钢材力学性能具有屈服现象,冷脆现象,时效现象这三大特点。因此,预应力混凝土用钢材的主要考核参数除几何尺寸以外,主要考核其强度;延性;弹性模量和松驰性能。目前预应力混凝土用钢材产品标准规定的力学性能指标有:
①弹性模量;
②规定非比例延伸力或规定非比例延伸强度;
③最大力或抗拉强度;
④最大力总伸长率;
⑤松弛性能。
其中,①~④项通过拉伸试验测定。
(1) 弹性模量(E)
钢材在弹性范围内服从虎克定律,即变形与受力成正比。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量,。因此,E值是度量材料对弹性变形的抗力,是原子间距在外力作用下可逆变化的结果。经过冶炼轧制、热处理、冷拔加工等若干工艺制成的预应力钢材具有其固有的弹性模量。
(2) 规定非比例延伸强度(Rp)
非比例延伸率等于规定的引伸计标距百分率时的应力。使用的符号应附以下脚注说明所规定的百分率,,%时的应力,即屈服强度。
(3) 抗拉强度(Rm)
试验期间任一时刻的最大力(Fm) 除以试样原始横截面积(So)之商。
(4) 最大力总伸长率(Agt)
延伸率是钢材的变形能力,与抗震耗能及构件的破坏形态(脆性、韧性)有关,是不亚于强度的重要性能。原标准用断后伸长率来评定钢材的延性性能。新标准规定“最大力下的总伸长率”(Agt),即试样的均匀伸长率包括弹性和塑性伸长作为钢材延性的真正指标。
(5) 应力松驰性能
钢材在长期保持拉应力时,出现应力逐渐缓慢下降的现象为应力松弛。这种损失量相对初应力的比例就是应力松弛率。通过特殊加工可以改善这种特性,实现更低的松弛率,这就是低松弛概念的基本含义。
二、检测依据
《金属材料室温拉伸试验方法》GB/T 228-2002
《预应力混凝土用钢绞线》GB/T 5224-2003
《预应力混凝土用钢丝》GB/T 5223-2002
《金属应力松弛试验方法》GB/T10120—1996
《预应力混凝土用钢棒》YB/T 111-1997
《无粘结预应力钢绞线》JG161-2004
《公路桥涵施工技术规范》JTJ 041-2000
《预应力混凝土用无涂层消除应力七丝钢绞线标准技术条件》ASTM A416-02a(美国)
三、仪器设备及环境
1、拉伸试验机
试验机应选择适宜的量程并要求试验力准确度满足1级精度。
GB/T228-2002 中对1级准确度的试验机试验力准确度规定:从每级的20%开始,示值精度为±1%。因此,试样的最大力在试验机量程的30%~70