预应力混凝土用钢绞线试验方法的技术探讨
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【摘要】为了满足结构安全性要求，钢绞线的力学性能检测是值得重视的方面之一。本文以预应力混凝土钢绞线力学性能试验测试方法为主要研究内容，重点针对试验设备、伸长率以及屈服荷载、极限荷载进行了论述，对于从事相关工作的工程人员有较好参考意义。
【关键词】预应力；钢绞线；试验方法
1.前言
随着预应力混凝土用钢绞线生产规模的不断扩大，相应的规范标准进一步完善，对预应力混凝土用钢绞线的出厂检验和进人工地的现场检验的技术指标都作了明确的规定。因此，预应力混凝土用钢绞线的力学性能试验是反映产品质量的重要环节。预应力混凝土用钢绞线由于其特殊的外表形状和较强的缺口敏感性，给力学性能试验带来一定的难度，甚至影响到试验数据的准确。目前在国外预应力混凝土用钢绞线的力学性能试验也被认为是具有一定难度的试验，国内近几年在此方面积累了大量的实践经验，部分试验室预应力混凝土用钢绞线的力学试验已经接近国际水平。下面将对预应力混凝土用钢绞线力学性能试验方法进行具体的分折和研究。
2.预应力混凝土用钢绞线
2.1试验设备及试件
试验机：预应力混凝土用钢绞线试验所使用的试验机应符合JJG139-83《拉力、压力和万能材料试验机检定规程》的1级试验机要求，试验机应具有调速装置，应能在测力范围和速度范围内灵活调节，试验机应定期由计量部门进行标定，建议不要采用预应力施工中使用的张拉千斤顶进行试验.
引伸计（包括位移传感器和记录仪）引伸计的y量范围应满足试件在定标距内的伸长量并应有一定的余量，引伸计应定期进行标定，标定时引伸计的工作状态应尽可能与试验时的工作状态相同。
试验夹具：预应力混凝土用钢绞线的真实力学性能可用一种试样在试验机两钳口间的自由段内发生断裂的试验方法来测定，由于各种试验机所固有的特性，要制造一种适应所有试验机的万能夹紧装置是不切实际的，因此，必须根据具体的试验机设计制造适合预应力混凝土用钢绞线力学性能试验的专用夹具，设计和制造预应力混凝土用钢绞线力学性能试验专用夹具的原则是：
①.减小夹具对试件表面的损伤。
②.消除试件端部的应力集中截面。
③.使试件各根钢丝在试验过程中受力均匀。
④.在试件被夹持部分采用热镀锡或套接金属材料时，所用熔融金属的温度不宜过{，否则会影响试件的强度和韧性，必须细心控制温度。
试件：试件取样时应使用无齿锯或机械切断，试件表面应无损伤。试件的长度应根据具体试验机的条件并满足标准规定伸长率测定长度，由测试试验单位决定，当试件较弯时，试件两端不允许培合，以避免试样在试验时产生表面各根钢丝受力不均。
2.2关键试验数据的测定
（1）屈服荷载的测定
非比例伸长0.2%时的荷载值的测定
根据国标中规定，预应力混凝土用钢绞线的屈服荷载在仲裁时应测定试件非比例伸长为0.2%时的荷载。根据08228-87《金属拉伸试验方法》中8.1规定非比例伸长应力的测定方法，预应力混凝土用钢绞线非比例伸长0.2%时的荷载值的测定主要有两重方法，图解法和逐级施力法。
①图解法
由于预应力混凝土用钢绞线属于有明显弹性直线段的金属材，因此可按GB228-87中8.1.1的方法测定，其步骤是：先将试件安装在试验机上并施加初始荷载（一般取5-10kN），按适当的标距将引伸计安装在试件上，调整位移初始位置后开始加荷从曲线中观察出荷载已超出屈服荷载时，将引伸计拆下，具体图解方法可参照GB228-87中8.1.1。
②遂级施力法
遂级施力法适用于试验机条件所限无法绘出相关曲线下，采用百分表引伸计或其它方法，经过人工读数的方法，由于预应力混凝土用钢绞线的屈强比较高，因此，试验时的加荷制度与普通试验有所区别。我们通过多年大量的实践，分析总结出一套合理加载方法和加载制度。
（2）伸长率的测定
伸长率是指试件极限破断后试件总伸长率，由于预应力混凝土用钢绞线静载试验极限破断时，试件各根钢丝将延径向膨胀，此时，安装在试件上的引伸计极易被损坏，因此，用引伸计测量极限伸长率是不现实的。
国标GB/T5224-1995《预应力混凝土用钢绞线》（代替085224-85〕及美国标准技术条件ASTMA416-90a《预应力混凝土用无涂层七丝钢绞线标准技术条件》中，对伸长率的测定都有了明确的规定，规定伸长率测定方法为：测定屈服荷载后，卸下引伸计，标明试验机上下工作台之间的距离，继续加载至破坏，此时记录上下工作台的最终距离，两距离相减的值与初始距离之比的百分数，在加上引伸计测屈服时的伸长率。
预应力混凝土用钢绞线力学性能试验中的伸长率测定与普通金属力学性能试验的伸长率测定不同，由于预应力混凝土用钢绞线伸长率的特殊测定方法，因此，在试验中应注意以下几点：
在使用人工测量上下工作台面位置时，试件一根钢丝或几根钢丝破坏后，应及时关闭试验机的进油阀门，迅速测量试验机的上下工作台面位置后，再将回油阀门打裕卸下试件。这样可以避免试验机拉力油缸进回油，使工作台面位置变化，对数据测量造成误差。
试件不宜过短，根据国标GB/T15224-1995（代替085224-85〕中规定，测定1X7结构钢绞线伸长率的标距不得小于500目，测定1X2和1X3结构的钢纹线伸长率的标距不得小于400mm。
试件极限破坏后，伸长率未达到标准值时，应根据破断钢丝的断口分析破断原因，如果断于母材断口有明显颈缩，说明此数据是真实的，如果是由于试验夹紧装置或其它客观原因（如试件表面有伤）等造成，此试验数据不应作为评判依据。
（3）极限荷载的测定
预应力混凝土用钢绞线的极限荷载是指试件任何一根或几根钢丝破断时的荷载，由于预应力混凝土用钢绞线的特殊性能，极限破坏的荷载值经常受到一些客观因素影响，因此，测定极限荷载值时应注意以下几个问题：
由于此种试件的特殊外表面和敏感的缺口效应，试验时试件的夹紧装置是否合理，是完成试验的重要条件。
加荷速度不宜过快，加荷速度过快会使试件被夹持表面受到一个突增的剪应力，使试件被夹持端面的应力集中得不到缓解，使试件过早破坏，建议屈服以后的加荷速度应在10-20MPa。
试件极限破坏后，极限荷载未达到标准值时，应根据破断钢丝的断口分析破断原因，如果断于母材断口有明显颈缩，说明此数据是真实的，如果是由于试验夹紧装置或其它客观原因（如试件表面有伤）等造成，此试验数据不应作为评判依据。
结 论
随着检验设备及相关理论的完善，预应力混凝土钢绞线的检测日趋标准化，要求检测人员正确熟练操作相关检测设备，并对检测数据做出正确描述与归纳。本文通过对适用于预应力混凝土用钢绞线测试方法的分析、比较，有助于解决生产检验和产品验收检验中的常见问题，正确检验预应力混凝土用钢绞线产品。
参考文献
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