CN101326325A - 高强度pc钢绞线及其制造方法和使用该绞线的混凝土结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种预应力绞线以及使用所述预应力绞线的混凝土结构，所述绞线比公知的预应力绞线具有更高的强度并且更加适于实际应用。本发明的预应力绞线比公知的预应力绞线具有更高的强度并且更加适于实际应用，其具有7根钢丝结构，其中1根芯部钢丝和6根外围钢丝绞合在一起，并且调节为外径是15.0mm到16.1mm，总横截面积等于或大于135mm2，以及0.2％或0.1％永久伸长时的负荷等于或大于266kN。

Description

高强度PC钢绞线及其制造方法和使用该绞线的混凝土结构
技术领域
本发明涉及一种由多根冷拔钢丝绞合制成的高强度预应力绞线、制造该高强度预应力绞线的方法以及使用该高强度预应力绞线的混凝土结构。
背景技术
在国内应用的情况下，通常通过如下方式制造预应力绞线，即：将满足日本工业标准(JIS)G 3502的钢丝冷拔，绞合钢丝，并进行发蓝处理以便去除最终制造步骤中的残余应变。通常使用的是满足JIS G 3536的预应力绞线。在非国内使用的情况下，预应力绞线是由满足适当标准(例如，prEN10138)的钢丝制成的，并且使用的是满足适当标准的预应力绞线。如果可以增大这些预应力绞线的强度，则可以增强混凝土结构的结构设计灵活性和强度。即，可以使用直径较小的预应力绞线，并可以增大预应力绞线的插入间距。
例如，在专利文献1中披露了一种预应力绞线，如同JIS G 3536中所规定的，该预应力绞线包括19根绞合的钢丝，并且具有19.3mm的标准直径。所披露的预应力绞线虽然具有与该标准中规定的绞线相同的绞线构造和外径，并且总横截面积基本等于该标准中规定的名义横截面积，但是该预应力绞线(PC绞线)的拉伸负荷大大超过该标准中规定的下限。
[专利文献1]日本专利No.3684186
但是，当应用于专利文献1所述的预应力绞线的拉伸负荷明显增大时，虽然可以防止拔丝过程中的应变时效导致韧性降低，但是极其难以获得0.2％永久伸长时的负荷值和松驰值，基于此可以将绞线归类为JIS G 3536标准中规定的低松驰绞线。此外，所披露的预应力绞线0.2％永久伸长时的负荷值较低，其不适于实际应用，并且从预应力绞线在目前混凝土结构中的应用状况判断，这种不能表现出低松驰产品所需的松驰值的预应力绞线的存在价值低。
发明内容
本发明要解决的问题
本发明的一个目的是提供一种高强度预应力绞线并且提供一种使用所述预应力绞线的混凝土结构，所述绞线比公知的预应力绞线具有更高的强度并且更加适于实际应用。
解决问题的手段
为了解决上述问题，由绞合的7根钢丝制成本发明的高强度预应力绞线，其中1根是芯部钢丝，6根是外围钢丝。所述预应力绞线的外径为15.0mm到16.1mm，总横截面积不小于135mm2，0.1％或0.2％永久伸长时的负荷不小于266kN。
对于JIS G 3536标准中规定的标准直径15.2mm或者非国家标准(例如prEN10138)中规定的15.7mm的7根钢丝绞线，通过制造构造和外径与标准中规定的绞线相同并且总横截面积基本等于规定的名义横截面积的预应力绞线，并且通过将0.2％或0.1％永久伸长时的负荷值控制为超过标准下限值(222kN)20％或更多，可以使预应力绞线具有更高强度并且比公知的绞线更加适合于实际应用。这里需要注意的是，总横截面积的范围限制在上述范围的原因是，如果总横截面积小于135mm2，则每根芯部和外围钢丝就难以保持所需的拉伸强度。另外，如果0.1％或0.2％永久伸长时的负荷小于266kN，则预应力绞线的强度将仅仅略高于公知的绞线，并且对使用预应力绞线的混凝土结构的强度和结构设计灵活性的增强程度更低。
在上述的构造中，通过控制松驰值使其在1000小时松驰实验之后不超过2.5％，所述预应力绞线能满足JIS G 3536或非国家标准(例如，prEN10138)中规定的低松驰绞线的数值，从而使得所述预应力绞线可以应用到更广泛的应用领域。
合适的是，芯部钢丝的直径为5.35±0.3mm，外围钢丝的直径为5.15±0.25mm。如果芯部钢丝或外围钢丝的直径在此范围之外，则难以形成具有可接受外径的预应力绞线，即，JIS G 3536标准中规定的标准直径15.2mm，或者非国家标准(例如，prEN10138)中规定的15.7mm。
合适的是，使用含碳量等于或大于0.90wt％的钢丝作为芯部钢丝和外围钢丝。含碳量小于0.90wt％的钢丝难以保持预应力绞线所需的强度。
为了制造具有上述结构的高强度预应力绞线，将芯部钢丝和外围钢丝绞合，接着进行拉伸处理。在拉伸处理之后或者与此同时，在等于或低于430℃的温度下对钢丝进行发蓝处理，从而容易地将松驰值抑制在等于或低于2.5％，并且使0.2％或0.1％永久伸长时的负荷等于或大于266kN。
如果将具有上述结构的高强度预应力绞线应用在混凝土结构中，则结构的强度以及结构设计灵活性比公知结构更强。
本发明的优点
如上所述，本发明的预应力绞线具有比公知绞线高的强度，从而适于实际应用，这是因为0.2％永久伸长时的负荷值超过JIS标准下限，0.1％永久伸长时的负荷值超过非国家标准(例如prEN10138)极限。而且，通过控制松驰特性满足JIS标准或非国家标准(例如prEN10138)的规定值，则预应力绞线可以应用到更广泛的应用领域。
制造本发明高强度预应力绞线的方法确保制造出具有上述特性的预应力绞线。
而且，因为本发明的混凝土结构使用具有上述特性的高强度预应力绞线，本发明的混凝土结构具有比公知结构更高的强度和结构设计灵活性。
附图说明
图1是曲线图，示出一个实施例的预应力绞线的加热温度和拉伸负荷之间的关系以及加热温度和0.2％永久伸长时的负荷之间的关系。
图2是示出该实施例的预应力绞线的加热温度与松驰值之间关系的曲线图。
具体实施方式
下面将参考附图描述本发明的一个实施例。此实施例的高强度预应力绞线具有7根钢丝的结构，包括绞合在一起的1根芯部钢丝(直径5.25mm)以及6根外围钢丝(直径5.05mm)。预应力绞线的外径是15.35mm，预应力绞线的总横截面积为142mm2。预应力绞线的绞线构造、外径和总横截面积是根据JIS G 3536中规定的具有15.2mm标准直径的7根钢丝绞线。芯部钢丝和外围钢丝是含有以下成分的钢丝：0.90-1.3wt％(重量百分比)的C、0.5-1.2wt％的Si、0.1-1.0wt％的Mn、0.05-1.5wt％的Cr，其余是Fe和不可避免的杂质。0.2％永久伸长时的负荷值控制在等于或大于266kN，在1000小时松驰试验之后的松驰值控制在等于或小于2.5％。
制造预应力绞线的方法如下。首先，将含有上述成分的单股钢丝(直径13.0mm)进行钢丝韧化处理，从而控制其强度为1490-1550MPa，接着用具有9个模具的连续拔丝机进行冷拔，从而将单股钢丝制成使芯部钢丝和外围钢丝具有所需的直径。接着，将芯部钢丝和外围钢丝绞合，对所绞合的钢丝进行拉伸处理，以及在等于或低于430℃的温度对所绞合的钢丝进行发蓝处理。拉伸处理是通过在钢丝绞合过程中设置的两个绞盘之间对绞合钢丝施加恰当拉伸负荷来执行的。在发蓝处理中，将所绞合的钢丝在加热炉中高频加热2-3秒，接着通过水冷槽。当所绞合的钢丝在加热炉和水冷槽之间时，使绞线空冷几秒。
图1和图2示出在上述制造方法中的发蓝处理过程中加热温度的影响的实验结果。图1示出加热温度与0.2％永久伸长时的负荷(下面称为“0.2％负荷”)之间的关系以及加热温度与拉伸负荷之间的关系。图2示出加热温度和松驰值之间的关系。这里，加热温度是使用辐射测温计在绞线表面测量的，松驰值是在1000小时松驰试验之后测量的。
从图1和2中可以明显看出，当发蓝处理过程中的加热温度在300℃到380℃时，绞线的0.2％负荷和松驰值都是稳定的。但是，当加热温度超过380℃时，0.2％负荷开始下降，并且当温度超过400℃时，松驰值开始增大。但这里需要注意，当加热温度等于或低于450℃时，0.2％负荷不低于266kN，当加热温度等于或低于430℃时，松驰值可以抑制为等于或低于2.5％。
因此，在实际制造过程中，如上所述，将发蓝处理过程中的加热温度控制在等于或低于430℃(优选的是，等于或低于380℃)。例如，当加热温度等于380℃时，根据图1和2所示的结果，0.2％负荷是302kN。此数值比JIS G 3536中对标准外径15.2mm的7根钢丝绞线规定的标准下限(222kN)超出36％。而且，松驰值是1.70％，此数值比JIS G 3536中对低松驰绞线规定的标准上限(2.5％)低30％或30％以上。另外，在等于或低于430℃的加热温度下处理的绞线的拉伸负荷比JIS G 3536中规定的标准下限(261kN)超出20％或20％以上。
此外，当制造使用上述预应力绞线的混凝土结构时，结构的强度和结构设计灵活性都大大增强。

Claims (7)

1.一种具有7根钢丝结构的高强度预应力绞线，在所述绞线中，1根芯部钢丝与6根外围钢丝绞合在一起，
其中，所述绞线的外径为15.0mm到16.1mm，所述绞线的总横截面积等于或大于135mm2，0.2％或0.1％永久伸长时的负荷等于或大于266kN。
2.根据权利要求1所述的高强度预应力绞线，其中，
在1000小时松驰试验之后测量的松驰值等于或小于2.5％。
3.根据权利要求1或2所述的高强度预应力绞线，其中，
所述芯部钢丝的直径为5.35±0.3mm，所述外围钢丝的直径为5.15±0.25mm。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的高强度预应力绞线，其中，
使用含碳量等于或大于0.90wt％的钢丝作为所述芯部钢丝和所述外围钢丝。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的高强度预应力绞线，其中，
所述绞线是通过如下方式制造的，即：将所述芯部钢丝和所述外围钢丝绞合，对所绞合的钢丝进行拉伸，以及在拉伸之后或者拉伸的同时在等于或低于430℃的温度下对所述绞合的钢丝进行发蓝处理。
6.一种制造根据权利要求1到4中任一项所述的高强度预应力绞线的方法，包括：
将所述芯部钢丝和所述外围钢丝绞合；
对所绞合的钢丝进行拉伸处理；以及
在拉伸处理之后或者在拉伸处理同时在等于或低于430℃的温度下对所述绞合的钢丝进行发蓝处理。
7.一种使用权利要求1到5中任一项所述的高强度预应力绞线的混凝土结构。
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