預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法常用標(biāo)準(zhǔn)比對

岳園（天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司，天津301616）

預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法常用標(biāo)準(zhǔn)比對

岳園
（天津冶金集團(tuán)中興盛達(dá)鋼業(yè)有限公司，天津301616）

介紹了預(yù)應(yīng)力鋼絞線應(yīng)力松弛試驗(yàn)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，將初始載荷、加載速度及方式、初始力保持時(shí)間、松弛試驗(yàn)周期、1 000 h松弛值判定標(biāo)準(zhǔn)等試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)進(jìn)行比對，指出應(yīng)強(qiáng)化試驗(yàn)操作方法與標(biāo)準(zhǔn)要求的匹配性，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

預(yù)應(yīng)力鋼絞線；應(yīng)力松弛；試驗(yàn)方法；標(biāo)準(zhǔn)；比對

1 引言

應(yīng)力松弛是預(yù)應(yīng)力鋼絞線的重要性能指標(biāo)，因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼材的拉應(yīng)力松弛特性關(guān)系到結(jié)構(gòu)應(yīng)力在未來的可能變化，過于低估可能造成結(jié)構(gòu)安全問題［1］。低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線最明顯的質(zhì)量特性就是具有低松弛性能，而其是否為低松弛，是根據(jù)1 000 h松弛值來判定的。獲得1 000 h松弛值必須通過松弛試驗(yàn)來測定［2］。

雖然產(chǎn)品的松弛性能是產(chǎn)品的固有特性，不是檢驗(yàn)出來的，但不同的試驗(yàn)方法對檢測結(jié)果的影響還是存在的。例如：經(jīng)研究，初始應(yīng)力的加載對松弛率就有較大的影響，加載時(shí)的速度控制、初載的欠加或過加、不同標(biāo)準(zhǔn)中要求的“按公稱最大力加載”和“按實(shí)際最大力加載”等，都會(huì)對試驗(yàn)結(jié)果造成較大影響。這就對松弛試驗(yàn)操作人員提出了較高要求，試驗(yàn)員必須嚴(yán)格按照松弛試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、操作規(guī)程進(jìn)行試驗(yàn)，才能保證松弛試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，才能準(zhǔn)確反映預(yù)應(yīng)力鋼絞線的松弛特性，所得試驗(yàn)結(jié)果才有意義［3-4］。

2 等溫應(yīng)力松弛試驗(yàn)原理

等溫應(yīng)力松弛試驗(yàn)是在給定溫度下（除另有其他規(guī)定，通常為20℃），將試樣保持一定長度，從初始力開始，測定試樣上力的變化［5］。

3 國內(nèi)外近年松弛試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

各國對應(yīng)力松弛試驗(yàn)指標(biāo)都給予了較高的關(guān)注，大多數(shù)國家除了在相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中對該指標(biāo)進(jìn)行了最終結(jié)果的規(guī)定以外，還在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中注明了試驗(yàn)方法的關(guān)鍵要求，或者單獨(dú)制定指定了專門的松弛試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，并在每次升版時(shí)對相關(guān)要求進(jìn)行更新。

3.1 我國標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 5224《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線》是我國預(yù)應(yīng)力鋼絞線產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)該領(lǐng)域的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。其中在2015年4月開始實(shí)施使用的2014版與替換的2003版在松弛方面也做出了重要調(diào)整。規(guī)定將松弛試驗(yàn)初始力由特征最大力百分比改為實(shí)際最大力百分比，增加如無特殊要求只進(jìn)行初始力為70%實(shí)際最大力的松弛試驗(yàn)，取消原初始力為60%最大力的要求。

產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中指定的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 21839-2008《預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材試驗(yàn)方法》，本標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)ISO 15630-3：2002《鋼筋混凝土用鋼和預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼試驗(yàn)方法——第3部分：預(yù)應(yīng)力用鋼》（英文版）重新起草，并做出了部分技術(shù)性修改，但修改部分并未涉及松弛試驗(yàn)部分。

3.2 國際標(biāo)準(zhǔn)

目前，ISO國際標(biāo)準(zhǔn)在預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法方面，實(shí)施的是ISO 15630-3：2010（E）《鋼筋混凝土用鋼和預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼試驗(yàn)方法——第3部分：預(yù)應(yīng)力用鋼》，該版本與其替換的2002版在應(yīng)變方面進(jìn)行了部分改動(dòng)包括對引申計(jì)精度的調(diào)整，在試驗(yàn)預(yù)加載0～20%階段加入了加載速度的限制。

3.3 美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

在預(yù)應(yīng)力鋼絞線方面，美國執(zhí)行的是ASTM A416/A416M《預(yù)應(yīng)力混凝土用未涂層7股鋼絞線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》。該標(biāo)準(zhǔn)相對于其他國家標(biāo)準(zhǔn)，更新速度較快，現(xiàn)在該標(biāo)準(zhǔn)正在使用的是12a版本，但由于各生產(chǎn)單位按照國內(nèi)外使用單位的要求，仍在依據(jù)其他年號(hào)版本生產(chǎn)產(chǎn)品，使得現(xiàn)在在檢試驗(yàn)方面，美標(biāo)的12a版、10版、06版甚至05版標(biāo)準(zhǔn)存在同時(shí)使用的情況。其中05版、06版、10版對松弛試驗(yàn)方面的要求并沒有變化，只是在12a版本中減少了部分要求。

3.4 英國標(biāo)準(zhǔn)

英國在預(yù)應(yīng)力鋼絞線方面實(shí)施的標(biāo)準(zhǔn)是BS 5896《預(yù)應(yīng)力混凝土用高強(qiáng)度鋼絲和鋼絞線規(guī)范》。該標(biāo)準(zhǔn)的1980版自發(fā)布以來，使用了30余年，直至2012年才被發(fā)布的新版本BS 5896-2012所替代，但由于使用習(xí)慣不易更改，現(xiàn)在國內(nèi)外鋼絞線領(lǐng)域兩個(gè)版本的標(biāo)準(zhǔn)仍在被同時(shí)使用中。

3.5 歐盟標(biāo)準(zhǔn)

歐盟的相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)pr EN 10138-3：2009（E）中，對松弛試驗(yàn)只規(guī)定了要使用實(shí)際最大力的比例值作為初始載荷，以及1 000 h的松弛率上限數(shù)值，其余未提及的部分需要依照ISO 15630-3標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3.6 澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)

澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS/NZS 4672.1：2007《預(yù)應(yīng)力鋼材》是一個(gè)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中指出，其未提及的試驗(yàn)要求需參考ISO 15630-3標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3.7 日本標(biāo)準(zhǔn)

日本相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是JIS G3536《PC鋼絲和PC鋼絞線》，當(dāng)前使用的版本是2014版，此版與被替換的2008版，在松弛部分的最大區(qū)別為，新版中允許試驗(yàn)只進(jìn)行120 h，剩余部分由相關(guān)公式進(jìn)行推算。

4 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)比對

4.1 初始載荷

初始載荷通常為一個(gè)力值的百分?jǐn)?shù)（具體比對情況見表1）。對于這個(gè)力值的選取，歸納各標(biāo)準(zhǔn)要求基本可以分為兩大類：一是取松弛試樣的實(shí)際最大力，或者其附近2個(gè)試樣最大力的平均值；二是取標(biāo)準(zhǔn)中要求的該規(guī)格產(chǎn)品最大力的下限值（特征值）。對于百分?jǐn)?shù)的選取，一般要求的比例為60%、70%、80%，各標(biāo)準(zhǔn)使用其中某項(xiàng)或多項(xiàng)各自進(jìn)行判定要求。

表1 常用預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)比對-初始載荷依據(jù)

由表1對比可以看出，國標(biāo)和英標(biāo)，在改版后都將初始載荷確定為了實(shí)測力值，使試驗(yàn)結(jié)果相對于被測試件更有針對性。

4.2 加載速度及方式

各標(biāo)準(zhǔn)對于初始載荷的加載速度及加載方式也基本可以分為兩大類：一是，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行連續(xù)加載，直至初始載荷達(dá)到規(guī)定力值；二是，在初始載荷的0～20%階段按需要的速度加載，20%～80%階段連續(xù)或分3個(gè)或多個(gè)階段加載，加載過程在6 min內(nèi)完成，80%～100%階段需要連續(xù)加載并在2 min內(nèi)加載完成。具體比對情況見表2。

經(jīng)比對可以看出，各標(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定使用上述第一類方法進(jìn)行加載的占40%，相對較多。但由于ISO國際試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用第二類方法進(jìn)行加載，故若未提及加載方式的30%產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)ISO國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，則使用第二類方法進(jìn)行加載的標(biāo)準(zhǔn)就達(dá)到了60%，預(yù)計(jì)第二類加載方法將成為試驗(yàn)發(fā)展趨勢。

表2 常用預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)比對-加載速度及標(biāo)準(zhǔn)號(hào)

4.3 初始力保持時(shí)間

除去未提及初始力保持時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)外，其余標(biāo)準(zhǔn)基本可以分為兩大類：一是固定時(shí)長；二是初始力加載完成后，不進(jìn)行力的保持，直接開始進(jìn)行松弛試驗(yàn)。目前為止，要求不進(jìn)行初始力保持的標(biāo)準(zhǔn)只有澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)。具體比對情況見表3。

表3 常用預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)-初始力保持時(shí)間對比 /min

4.4 松弛試驗(yàn)周期

關(guān)于松弛試驗(yàn)周期，除去未提及的標(biāo)準(zhǔn)，其余標(biāo)準(zhǔn)的要求基本歸納為兩類：一是，1 000 h全周期試驗(yàn)，對實(shí)測值進(jìn)行判定；二是，使用短周期試驗(yàn)，允許后續(xù)數(shù)據(jù)推算，并將推算所得1 000 h松弛率按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行判定。

當(dāng)前，短周期的標(biāo)準(zhǔn)在實(shí)際試驗(yàn)中可行性較高，占據(jù)絕大多數(shù)，唯一使用1 000h全周期試驗(yàn)的英標(biāo)1980版也已逐漸由2012版所取代。由此可以看出，各版本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展，越來越符合現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)、生產(chǎn)以及客戶的實(shí)際需求。

對比情況見表4。

表4 常用預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)-試驗(yàn)周期對比 /h

4.5 1 000 h松弛值判定標(biāo)準(zhǔn)

各標(biāo)準(zhǔn)涉及的松弛率判定值比較統(tǒng)一。經(jīng)比對發(fā)現(xiàn)以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）只有2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了60% 的1 000 h松弛率標(biāo)準(zhǔn)值，但2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)均為作廢參考的老版本標(biāo)準(zhǔn)；（2）70%的1 000 h松弛率標(biāo)準(zhǔn)值統(tǒng)一為≤2.5%；（3）對于80%的1 000 h松弛率的要求，各標(biāo)準(zhǔn)可以歸納為兩種：≤4.5%和≤3.5%；（4）澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)要求重點(diǎn)檢測80%比例松弛性能，70%比例松弛性能按客戶需求進(jìn)行檢測。對比情況見表5。

表5 常用預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)-1 000 h松弛值判定標(biāo)準(zhǔn)對比 /%

5 結(jié)論

國標(biāo)和英標(biāo)，在改版后都將初始載荷確定為了實(shí)測力值，使試驗(yàn)結(jié)果相對于被檢測試件更具有針對性；在不同階段分別按相應(yīng)要求進(jìn)行加載的試驗(yàn)方法，在多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中被使用，且有增多趨勢，預(yù)計(jì)這種ISO類型的按規(guī)定分階段或連續(xù)加載的方法將可能成為未來相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢；各版本標(biāo)準(zhǔn)的松弛時(shí)長要求，越來越符合現(xiàn)實(shí)試驗(yàn)、生產(chǎn)以及客戶購買的實(shí)際需求。

以上僅是從標(biāo)準(zhǔn)本身技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比對分析。在辨析清楚不同標(biāo)準(zhǔn)的不同操作要求之后，要在進(jìn)行松弛試驗(yàn)之前，仔細(xì)閱讀相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，從試驗(yàn)實(shí)操上徹底排除試驗(yàn)操作混淆的情況，強(qiáng)化試驗(yàn)結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)要求的匹配性，最終保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

［1］段建華.預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的探討［J］.金屬制品，2010（1）：63-66.

［2］蔡冬茜.低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)數(shù)據(jù)線性回歸模型［J］.金屬制品，1996（6）：31-36.

［3］毛愛菊，岳園.預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)及長期松弛值的推算［C］.全國金屬制品信息網(wǎng)第 23屆年會(huì)論文集，2013（3）：333-340.

［4］劉立軍.初始應(yīng)力對預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛率影響的試驗(yàn)研究［J］.金屬制品，2000（1）：41-42.

［5］GB/T 21839-2008，預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材試驗(yàn)方法［S］.

Comparison of Common Standards for Pre-stressed Steel Strand Stress Relaxation Test Method

YUE Yuan
（Tianjin Metallurgy Group Zhongxing Shengda Steel Industry Co.，Ltd.，Tianjin 301616，China）

The paper introduces domestic and international standards for the stress relaxation test of pre-stressed steel strand，compares the test indices of primary load，loading speed and method，primary force holding time，relaxation test period，1 000 h relaxation assessing standard and points out the matching of test method with requirement by the standard should be strengthened to ensure the accuracy of test data.

pre-stressed steel strand；stress relaxation；test method；standard；comparison

10.3969/j.issn.1006-110X.2016.02.018

2015-11-15

2015-12-07

岳園（1987—），女，工程師，主要從事預(yù)應(yīng)力鋼絞線方面的研究工作。