預應力鋼絞線應力松弛試驗方法常用標準比對

岳園（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

預應力鋼絞線應力松弛試驗方法常用標準比對

岳園
（天津冶金集團中興盛達鋼業有限公司，天津301616）

介紹了預應力鋼絞線應力松弛試驗國內外標準，將初始載荷、加載速度及方式、初始力保持時間、松弛試驗周期、1 000 h松弛值判定標準等試驗標準指標進行比對，指出應強化試驗操作方法與標準要求的匹配性，保證試驗數據的準確性。

預應力鋼絞線；應力松弛；試驗方法；標準；比對

1 引言

應力松弛是預應力鋼絞線的重要性能指標，因為預應力鋼材的拉應力松弛特性關系到結構應力在未來的可能變化，過于低估可能造成結構安全問題［1］。低松弛預應力鋼絞線最明顯的質量特性就是具有低松弛性能，而其是否為低松弛，是根據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來測定［2］。

雖然產品的松弛性能是產品的固有特性，不是檢驗出來的，但不同的試驗方法對檢測結果的影響還是存在的。例如：經研究，初始應力的加載對松弛率就有較大的影響，加載時的速度控制、初載的欠加或過加、不同標準中要求的“按公稱最大力加載”和“按實際最大力加載”等，都會對試驗結果造成較大影響。這就對松弛試驗操作人員提出了較高要求，試驗員必須嚴格按照松弛試驗標準、操作規程進行試驗，才能保證松弛試驗結果的準確性，才能準確反映預應力鋼絞線的松弛特性，所得試驗結果才有意義［3-4］。

2 等溫應力松弛試驗原理

等溫應力松弛試驗是在給定溫度下（除另有其他規定，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 國內外近年松弛試驗標準

各國對應力松弛試驗指標都給予了較高的關注，大多數國家除了在相關產品的產品標準中對該指標進行了最終結果的規定以外，還在產品標準中注明了試驗方法的關鍵要求，或者單獨制定指定了專門的松弛試驗標準，并在每次升版時對相關要求進行更新。

3.1 我國標準

GB/T 5224《預應力混凝土用鋼絞線》是我國預應力鋼絞線產品標準該領域的基礎標準。其中在2015年4月開始實施使用的2014版與替換的2003版在松弛方面也做出了重要調整。規定將松弛試驗初始力由特征最大力百分比改為實際最大力百分比，增加如無特殊要求只進行初始力為70%實際最大力的松弛試驗，取消原初始力為60%最大力的要求。

產品標準中指定的試驗方法標準為GB/T 21839-2008《預應力混凝土用鋼材試驗方法》，本標準是根據ISO 15630-3：2002《鋼筋混凝土用鋼和預應力混凝土用鋼試驗方法——第3部分：預應力用鋼》（英文版）重新起草，并做出了部分技術性修改，但修改部分并未涉及松弛試驗部分。

3.2 國際標準

目前，ISO國際標準在預應力鋼絞線松弛試驗方法方面，實施的是ISO 15630-3：2010（E）《鋼筋混凝土用鋼和預應力混凝土用鋼試驗方法——第3部分：預應力用鋼》，該版本與其替換的2002版在應變方面進行了部分改動包括對引申計精度的調整，在試驗預加載0～20%階段加入了加載速度的限制。

3.3 美國材料與試驗協會標準

在預應力鋼絞線方面，美國執行的是ASTM A416/A416M《預應力混凝土用未涂層7股鋼絞線標準規范》。該標準相對于其他國家標準，更新速度較快，現在該標準正在使用的是12a版本，但由于各生產單位按照國內外使用單位的要求，仍在依據其他年號版本生產產品，使得現在在檢試驗方面，美標的12a版、10版、06版甚至05版標準存在同時使用的情況。其中05版、06版、10版對松弛試驗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 英國標準

英國在預應力鋼絞線方面實施的標準是BS 5896《預應力混凝土用高強度鋼絲和鋼絞線規范》。該標準的1980版自發布以來，使用了30余年，直至2012年才被發布的新版本BS 5896-2012所替代，但由于使用習慣不易更改，現在國內外鋼絞線領域兩個版本的標準仍在被同時使用中。

3.5 歐盟標準

歐盟的相關產品標準pr EN 10138-3：2009（E）中，對松弛試驗只規定了要使用實際最大力的比例值作為初始載荷，以及1 000 h的松弛率上限數值，其余未提及的部分需要依照ISO 15630-3標準執行。

3.6 澳大利亞標準

澳大利亞標準AS/NZS 4672.1：2007《預應力鋼材》是一個產品標準，標準中指出，其未提及的試驗要求需參考ISO 15630-3標準執行。

3.7 日本標準

日本相關的產品標準是JIS G3536《PC鋼絲和PC鋼絞線》，當前使用的版本是2014版，此版與被替換的2008版，在松弛部分的最大區別為，新版中允許試驗只進行120 h，剩余部分由相關公式進行推算。

4 試驗方法標準指標比對

4.1 初始載荷

初始載荷通常為一個力值的百分數（具體比對情況見表1）。對于這個力值的選取，歸納各標準要求基本可以分為兩大類：一是取松弛試樣的實際最大力，或者其附近2個試樣最大力的平均值；二是取標準中要求的該規格產品最大力的下限值（特征值）。對于百分數的選取，一般要求的比例為60%、70%、80%，各標準使用其中某項或多項各自進行判定要求。

表1 常用預應力鋼絞線松弛試驗方法標準比對-初始載荷依據

由表1對比可以看出，國標和英標，在改版后都將初始載荷確定為了實測力值，使試驗結果相對于被測試件更有針對性。

4.2 加載速度及方式

各標準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，按照標準規定的時間進行連續加載，直至初始載荷達到規定力值；二是，在初始載荷的0～20%階段按需要的速度加載，20%～80%階段連續或分3個或多個階段加載，加載過程在6 min內完成，80%～100%階段需要連續加載并在2 min內加載完成。具體比對情況見表2。

經比對可以看出，各標準中明確規定使用上述第一類方法進行加載的占40%，相對較多。但由于ISO國際試驗標準規定使用第二類方法進行加載，故若未提及加載方式的30%產品標準依據ISO國際標準進行，則使用第二類方法進行加載的標準就達到了60%，預計第二類加載方法將成為試驗發展趨勢。

表2 常用預應力鋼絞線松弛試驗方法標準比對-加載速度及標準號

4.3 初始力保持時間

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

表3 常用預應力鋼絞線松弛試驗方法標準-初始力保持時間對比 /min

4.4 松弛試驗周期

關于松弛試驗周期，除去未提及的標準，其余標準的要求基本歸納為兩類：一是，1 000 h全周期試驗，對實測值進行判定；二是，使用短周期試驗，允許后續數據推算，并將推算所得1 000 h松弛率按標準規定進行判定。

當前，短周期的標準在實際試驗中可行性較高，占據絕大多數，唯一使用1 000h全周期試驗的英標1980版也已逐漸由2012版所取代。由此可以看出，各版本標準的發展，越來越符合現實試驗、生產以及客戶的實際需求。

對比情況見表4。

表4 常用預應力鋼絞線松弛試驗方法標準-試驗周期對比 /h

4.5 1 000 h松弛值判定標準

各標準涉及的松弛率判定值比較統一。經比對發現以下幾個特點：（1）只有2個標準規定了60% 的1 000 h松弛率標準值，但2個標準均為作廢參考的老版本標準；（2）70%的1 000 h松弛率標準值統一為≤2.5%；（3）對于80%的1 000 h松弛率的要求，各標準可以歸納為兩種：≤4.5%和≤3.5%；（4）澳大利亞標準要求重點檢測80%比例松弛性能，70%比例松弛性能按客戶需求進行檢測。對比情況見表5。

表5 常用預應力鋼絞線松弛試驗方法標準-1 000 h松弛值判定標準對比 /%

5 結論

國標和英標，在改版后都將初始載荷確定為了實測力值，使試驗結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要求進行加載的試驗方法，在多個標準中被使用，且有增多趨勢，預計這種ISO類型的按規定分階段或連續加載的方法將可能成為未來相關標準的發展趨勢；各版本標準的松弛時長要求，越來越符合現實試驗、生產以及客戶購買的實際需求。

以上僅是從標準本身技術指標進行比對分析。在辨析清楚不同標準的不同操作要求之后，要在進行松弛試驗之前，仔細閱讀相關標準的規定，從試驗實操上徹底排除試驗操作混淆的情況，強化試驗結果與標準要求的匹配性，最終保證試驗數據的準確性。

［1］段建華.預應力鋼絞線松弛試驗方法標準的探討［J］.金屬制品，2010（1）：63-66.

［2］蔡冬茜.低松弛預應力鋼絞線松弛試驗數據線性回歸模型［J］.金屬制品，1996（6）：31-36.

［3］毛愛菊，岳園.預應力鋼絞線松弛試驗及長期松弛值的推算［C］.全國金屬制品信息網第 23屆年會論文集，2013（3）：333-340.

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

［5］GB/T 21839-2008，預應力混凝土用鋼材試驗方法［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，主要從事預應力鋼絞線方面的研究工作。