CN118048794A - 一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线及其制备方法，包括预应力钢绞线、缓粘结胶粘剂层和护套，所述缓粘结胶粘剂层位于所述预应力钢绞线和所述护套之间，所述缓粘结胶粘剂层包括若干个环形凸部和环形凹部，若干个所述环形凸部和所述环形凹部交错连接。有益效果：本发明的低摩阻缓粘结预应力钢绞线，通过缓粘结胶粘剂在预应力钢绞线和护套间的间距构造，给预应力钢绞线的滑动提供了有效空间，降低了因预应力钢绞线与护套的接触而产生的摩擦。

Description

一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线及其制备方法

技术领域

本发明涉及缓粘结预应力技术领域，具体来说，涉及一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线及其制备方法。

背景技术

缓粘结预应力钢绞线是由高强预应力钢绞线、带有规则横肋与纵肋的护套及在预应力钢绞线和护套间填充密实的可按设定时间逐渐固化的缓粘结胶粘剂构成。在对预应力钢绞线张拉施工时，因缓粘结胶粘剂具有的触变性，预应力钢绞线在缓粘结胶粘剂层内可自由滑动。在张拉过程中，预应力钢绞线受到张拉力的作用且与管道壁接触时产生摩擦力造成预应力损失。该损失以摩擦系数κ（考虑缓粘结预应力钢绞线套壁（每米）局部偏差对摩擦的影响系数）和μ（缓粘结预应力钢绞线中预应力钢绞线与护套内壁之间的摩擦系数）表征。

国内现行的缓粘结预应力钢绞线的产品标准中对κ和μ指标的规定有2个类，一类为0.004≤κ≤0.012、0.06≤μ≤0.12；另一类为κ≤0.006、μ≤0.12。而当前国内市场上的缓粘结预应力钢绞线产品的κ和μ指标为0.004≤κ≤0.006、0.09≤μ≤0.12。

不同κ值和μ值的缓粘结预应力钢绞线在不同曲率下预应力损失差异极大，即建立的有效应力差异极大。现以缓粘结钢绞线按半径3.61m环向布置2圈使用环锚张拉的结构（缓粘结钢绞线在混凝土中的长度为45.365m）为例，在锚下张拉控制应力为1395MPa时不同曲率下的常规缓粘结预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力值表见图一。

由此可见，在相同的张拉力下，κ值和μ值越小，建立的有效应力越大。为此，开发一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，这种缓粘结预应力钢绞线须具有3个月以上的适用期，在适用期内具有稳定且极低的κ值和μ值。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线。

包括预应力钢绞线、缓粘结胶粘剂层和护套，所述缓粘结胶粘剂层位于所述预应力钢绞线和所述护套之间，所述缓粘结胶粘剂层包括若干个环形凸部和环形凹部，若干个所述环形凸部和所述环形凹部交错连接。

可选的，所述缓粘结胶粘剂层以下重量份数的原料制成：环氧树脂30-50份、固化剂1-15份、润滑剂5-20份、填料40-60份。

可选的，所述环氧树脂由双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂混合而成，所述双酚A型环氧树脂和所述双酚F型环氧树脂的比例为4:1。

可选的，所述固化剂为采用室温固化的低粘度改性胺类固化剂，粘度值为1000-2000mpa.s，25℃，所述低粘度改性胺类固化剂为环氧树脂与胺类化合物的加成物，所用的环氧树脂粘度值≤1500mpa.s，25℃，所述胺类化合物为甲酰胺、双氰胺、杂环胺的一种或几种。

可选的，所述润滑剂由有机润滑脂、无机润滑粉、调配液均匀混合而成，所述有机润滑脂、所述无机润滑粉和所述调配液的混合比例为3:2:1。

可选的，所述润滑脂为脂肪酸锂皂的复合锂基润滑脂；所述润滑粉为二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨中的一种或几种；所述调配液为正丁醇、苯乙烯、二甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三乙酯中的一种或几种。

可选的，所述填料为硅藻土、碳酸钙、石英粉、碳酸镁中的一种或几种。

可选的，所述缓粘结胶粘剂层中的所述环形凹部的厚度≥1mm。

可选的，钢绞线的摩擦系数为0.0007≤κ＜0.004、0.01≤μ＜0.09。

根据本发明的另一方面，提供了一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线中的缓粘结胶粘剂制备方法，包括以下步骤：

将有机润滑脂、无机润滑粉、调配液按比例放在捏合机内，均匀混合形成润滑剂，搅拌时间不少于20分钟；

润滑剂混合完成后，在捏合机内部加入环氧树脂进行混合搅拌，润滑剂与环氧树脂均匀混合形成一级混合料，搅拌时间不少于30分钟；

将固化剂加入捏合机内部，固化剂和一级混合料混合搅拌形成二级混合料，搅拌时间不少于30分钟；

将填料加入捏合机内部，填料与二级混合料均匀搅拌形成缓粘结胶粘剂，搅拌时间不少于30分钟。

本发明的有益效果为：

本发明的低摩阻缓粘结预应力钢绞线，通过缓粘结胶粘剂在预应力钢绞线和护套间的间距构造，给预应力钢绞线的滑动提供了有效空间，降低了因预应力钢绞线与护套的接触而产生的摩擦。

本发明的低摩阻缓粘结预应力钢绞线，通过润滑剂的使用令缓粘结胶粘剂具有优异润滑属性和触变属性，提升了预应力钢绞线在缓粘结胶粘剂内的自由滑动效果，进一步实现了低摩阻的技术指标，同时还可降低缓粘结预应力钢绞线的成本。

本发明的低摩阻缓粘结预应力钢绞线，具有较小的摩擦系数，并且在布置大曲率预应力筋的混凝土结构中可建立较高的有效应力，具有显著的技术优势，保障了其在大曲率预应力筋结构领域中的应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是常规缓粘结预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力值表；

图2是根据本发明实施例的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线的缓粘结胶粘剂层与预应力钢绞线直径之间的关联表；

图4是根据本发明实施例的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线的制备工艺流程图；

图5是根据本发明实施例的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线的预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力值表一；

图6是根据本发明实施例的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线的预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力值表二；

图7是根据本发明实施例的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线的不同摩擦系数状态下缓粘结预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力曲线图；

图8是根据本发明实施例的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线中的缓粘结胶粘剂制备方法流程图。

图中，1、预应力钢绞线；2、缓粘结胶粘剂层；3、护套；a、环形凹部；b、环形凸部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以缓粘结预应力钢绞线按半径3.61m环向布置2圈使用环锚张拉的结构（缓粘结预应力钢绞线在混凝土中的长度为45.365m）为例，根据本发明的实施例，提供了一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线。

包括预应力钢绞线1、缓粘结胶粘剂层2和护套3，所述缓粘结胶粘剂层2位于所述预应力钢绞线1和所述护套3之间，所述缓粘结胶粘剂层2包括若干个环形凸部b和环形凹部a，若干个所述环形凸部b和所述环形凹部a交错连接。

可选的，所述缓粘结胶粘剂层2以下重量份数的原料制成：环氧树脂30-50份、固化剂1-15份、润滑剂5-20份、填料40-60份。

可选的，所述环氧树脂由双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂混合而成，所述双酚A型环氧树脂和所述双酚F型环氧树脂的比例为4:1。

可选的，所述固化剂为采用室温固化的低粘度改性胺类固化剂，粘度值为1000-2000mpa.s，25℃，所述低粘度改性胺类固化剂为环氧树脂与胺类化合物的加成物，所用的环氧树脂粘度值≤1500mpa.s，25℃，所述胺类化合物为甲酰胺、双氰胺、杂环胺的一种或几种，所述固化剂包含N-氨乙基哌嗪、多乙烯多胺、五乙烯六胺的一种或几种。

可选的，所述润滑剂由有机润滑脂、无机润滑粉、调配液均匀混合而成，所述有机润滑脂、所述无机润滑粉和所述调配液的混合比例为3:2:1。

可选的，所述润滑脂为脂肪酸锂皂的复合锂基润滑脂；所述润滑粉为二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨中的一种或几种；所述调配液为正丁醇、苯乙烯、二甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三乙酯中的一种或几种。

可选的，所述填料为硅藻土、碳酸钙、石英粉、碳酸镁中的一种或几种。

可选的，所述缓粘结胶粘剂层2中的所述环形凹部的厚度≥1mm。

可选的，钢绞线的摩擦系数为0.0007≤κ＜0.004、0.01≤μ＜0.09。

根据本发明的另一方面，提供了一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线中的缓粘结胶粘剂制备方法，包括以下步骤：

步骤S101，将有机润滑脂、无机润滑粉、调配液按比例放在捏合机内，均匀混合形成润滑剂，搅拌时间不少于20分钟；

步骤S103，润滑剂混合完成后，在捏合机内部加入环氧树脂进行混合搅拌，润滑剂与环氧树脂均匀混合形成一级混合料，搅拌时间不少于30分钟；

步骤S105，将固化剂加入捏合机内部，固化剂和一级混合料混合搅拌形成二级混合料，搅拌时间不少于30分钟；

步骤S107，将填料加入捏合机内部，填料与二级混合料均匀搅拌形成缓粘结胶粘剂，搅拌时间不少于30分钟。

其中，缓粘结胶粘剂层2与预应力钢绞线直径之间的关联表如图3所示，且，所述缓粘结胶粘剂层2中的环形凸部b和环形凹部a两者的厚度数据是通过对不同厚度的缓粘结预应力钢绞线进行摩擦系数试验而实测得出的，具体方法为：

摩擦系数测定方法：k值采用直线布筋测定，混凝土试件长度不应小于8 m，预应力筋不应少于3根；值采用曲线布筋测定，构件长度不应小于5 m，转角不应小于π/3(rad)，预应力筋不应少于3根，在张拉端及固定端分别安装精度不低于0.5%量程、量程不大于1000kN的压力传感器，张拉时测量张拉端拉力 F₁，和固定端拉力 F₂，每根缓粘结预应力钢绞线调换张拉端各作 1次，共 2次，取算术平均值。

k值根据直线筋实测数据应按公式一进行计算：

公式一：

；

式中：

F₁：张拉端拉力，单位为牛（N)；

F₂：固定端拉力，单位为牛（N)；

k：考虑缓粘结预应力筋套壁（每米）局部偏差对摩擦的影响系数；

x: 从张拉端至计算截面的曲线长度，单位为米（m)。

μ值根据曲线筋实测数据及直线筋得到的k值应公式二计算：

公式二：

；

式中：

F₁：张拉端拉力，单位为牛（N)；

F₂：固定端拉力，单位为牛（N)；

k：考虑缓粘结预应力筋套壁（每米）局部偏差对摩擦的影响系数；

x：从张拉端至计算截面的曲线长度，单位为米（m)；

θ：从张拉端至计算截面曲线部分切线夹角的总和，单位为弧度（rad)；

μ：缓粘结预应力筋与护套壁之间的摩擦系数。

在应用时，低摩阻缓粘结预应力钢绞线的制备工艺如图4所示，且，为保障缓粘结胶粘剂层在预应力钢绞线和护套间涂裹的饱满度，制备工艺中的主要控制指标为：

牵引机的牵引速度在30米/分钟-80米/分钟；缓粘结胶粘剂涂覆缸内的温度在10℃-15℃、压力在0.5-0.8MPa，以此保障缓粘结胶粘剂的涂裹厚度。

其中，在横肋压制时，护套3的温度须在200℃-210℃，分级冷却分为两级，一级冷却温度在80℃-100℃、二级冷却温度在30℃-50℃。

为了更清楚的理解本发明的上述技术方案，以下通过具体实例对本发明的上述方案进行详细说明。

实施例一

一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，预应力钢绞线的摩擦系数κ=0.001、μ=0.04，预应力钢绞线的直径为15.2mm。

缓粘结胶粘剂层2在预应力钢绞线1和护套3之间的环形凹部a厚度为1.0mm；

缓粘结胶粘剂层2在预应力钢绞线1和护套3之间的环形凸部b厚度为2.0mm。

本实施例的低摩阻缓粘结预应力钢绞线，在不同曲率下的有效应力值见图5的预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力值表一。

实施例二

一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，预应力钢绞线的摩擦系数κ=0.0007、μ=0.035，预应力钢绞线的直径为21.8mm。

缓粘结胶粘剂层2在预应力钢绞线1和护套3之间的环形凹部a厚度为1.2mm；

缓粘结胶粘剂层2在预应力钢绞线1和护套3之间的环形凸部b厚度为3.0mm。

本实施例的低摩阻缓粘结预应力钢绞线，在不同曲率下的有效应力值见图6的预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力值表二。

对比分析：

将图1和图5、图6三张数据表图中的数据进行汇总，绘制不同摩擦系数的缓粘结预应力钢绞线在不同曲率下的有效应力曲线图，如图7所示。

通过对上述数据的分析可以看出：摩擦系数越小，在同样的曲率下建立的有效应力越大。实施例二的低摩阻缓粘结预应力钢绞线与表1中的2种常规缓粘结预应力钢绞线相比较，在360°的有效应力分别为1066MPa、573MPa、874MPa，则低摩阻缓粘结预应力钢绞线用量可对应降低46.2%和18%。因此，从实际工程应用的角度考虑，低摩阻缓粘结预应力钢绞线可有效降低预应力钢绞线的使用量，进而可以控制整体工程的造价。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，包括预应力钢绞线（1）、缓粘结胶粘剂层（2）和护套（3），所述缓粘结胶粘剂层（2）位于所述预应力钢绞线（1）和所述护套（3）之间，所述缓粘结胶粘剂层（2）包括若干个环形凸部（b）和环形凹部（a），若干个所述环形凸部（b）和所述环形凹部（a）交错连接。

2.根据权利要求1所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，所述缓粘结胶粘剂层（2）以下重量份数的原料制成：环氧树脂30-50份、固化剂1-15份、润滑剂5-20份、填料40-60份。

3.根据权利要求2所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，所述环氧树脂由双酚A型环氧树脂和双酚F型环氧树脂混合而成，所述双酚A型环氧树脂和所述双酚F型环氧树脂的比例为4:1。

4.根据权利要求3所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，所述固化剂为采用室温固化的低粘度改性胺类固化剂，粘度值为1000-2000（mpa.s，25℃），所述低粘度改性胺类固化剂为环氧树脂与胺类化合物的加成物，所用的环氧树脂粘度值≤1500（mpa.s，25℃），所述胺类化合物为甲酰胺、双氰胺、杂环胺的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，所述润滑剂由有机润滑脂、无机润滑粉、调配液均匀混合而成，所述有机润滑脂、所述无机润滑粉和所述调配液的混合比例为3:2:1。

6.根据权利要求5所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，所述润滑脂为脂肪酸锂皂的复合锂基润滑脂；所述润滑粉为二硫化钼、聚四氟乙烯、石墨中的一种或几种；所述调配液为正丁醇、苯乙烯、二甲苯、邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三乙酯中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，所述填料为硅藻土、碳酸钙、石英粉、碳酸镁中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，所述缓粘结胶粘剂层（2）中的所述环形凹部的厚度≥1mm。

9.根据权利要求1所述的一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线，其特征在于，钢绞线的摩擦系数为0.0007≤κ＜0.004、0.01≤μ＜0.09。

10.一种低摩阻缓粘结预应力钢绞线中的缓粘结胶粘剂制备方法，其特征在于，用于权利要求6所述的低摩阻缓粘结预应力钢绞线，包括以下步骤：

将有机润滑脂、无机润滑粉、调配液按比例放在捏合机内，均匀混合形成润滑剂，搅拌时间不少于20分钟；

润滑剂混合完成后，在捏合机内部加入环氧树脂进行混合搅拌，润滑剂与环氧树脂均匀混合形成一级混合料，搅拌时间不少于30分钟；

将固化剂加入捏合机内部，固化剂和一级混合料混合搅拌形成二级混合料，搅拌时间不少于30分钟；

将填料加入捏合机内部，填料与二级混合料均匀搅拌形成缓粘结胶粘剂，搅拌时间不少于30分钟。