预应力钢绞线与锚夹具检测应用分析

吴冰清

南京交通工程检测有限责任公司 江苏 南京 210000

摘要：预应力筋材料早已经从以往阶段下的冷拉钢筋、冷拔钢丝等演变为强度理想的预应力钢绞线，与此同时，预应力锚固体系也演变成大吨位群锚体系，张拉设备配套愈发健全。毫无疑问，基建行业层出不穷的新型预应力工艺，推动了预应力混凝土设计、施工技术的发展，也推动了基建工程行业的进步。但日前基建领域预应力钢绞线与锚夹具检测工作仍然存在一定的不足，直接影响工程质量与效益。基于此，本文对预应力钢绞线与锚夹具检测应用予以细致研究，总结问题，提出建议，期望以此为后续阶段预应力钢绞线、锚夹具试验检测实践提供参照。

关键词：锚夹具；检测；预应力钢绞线

引言：为保障预应力工程材料质量，我国自1985年开始就陆续出台了一系列规范预应力技术应用的文件，一定程度上，推动了预应力行业的发展。但纵观日前预应力钢绞线、锚夹具检测实践可以发现，相关文件和标准也存在一定的不足，影响预应力技术应用效果。本文即在简要探讨预应力钢绞线和锚夹具概念的基础上，结合日常试验检测实践，提出完善预应力钢绞线、锚夹具试验检测技术的建议，以此提升预应力钢绞线与锚夹具检测水平。

1概念阐述

1.1预应力钢绞线

预应力钢绞线实际上指的就是由2、3、7或19根强度较高的钢丝构成的一种绞合钢缆，技术人员在对其进行稳定化处理后，即可将其应用于预应力混凝土等实践中。预应力钢绞线具有强度和松弛性良好的特征，抗拉和屈服强度适宜。立足钢丝数量角度，可将预应力钢绞线划分为2丝、3丝、7丝和19丝钢绞线；立足表面形态角度，可将预应力钢绞线划分为光面、刻痕、模拔和涂环氧树脂等钢绞线类型，在此基础上，还可按照预应力钢绞线直径、强度级别和原材料等不同，对其进行科学分类。日前，预应力钢绞线在后张、先张预应力混凝土工程、提升工程、桥梁工程中广泛应用。

1.2锚夹具

锚夹具指的是锚具和夹具，所谓锚具，主要是指预应力混凝土中所应用的一种永久性锚固装置，将其应用于后张法构件，即可保持预应力筋拉力，又可将其传递于混凝土内部[1]。当前，我国国内广泛应用的锚具主要分为如下两种规格：（1）M15—N锚具，其中M表示锚具，15代表为国标15.20mm钢绞线，N表示的则为具体穿载的钢绞线数量；（2）M13—N锚具，M和N分别代表锚具、具体穿载的钢绞线数量，13代表规格为12.78mm的钢绞线。所谓夹具，又名卡具，通常指的是在机械制造环节用以固定加工对象接受检测的装置，从广义角度而言，凡在工艺过程中用以安全、方便安装工件的装置，都可将其称之为夹具。从夹具构成来看，一般包括定位元件、夹紧装置、分度装置、连接元件以及夹具体等。

2锚夹具检测

2.1硬度

我国所颁布的GB/T14370-2015《预应力筋用锚具、夹具和连接器》与行业标准JGJ85-2010《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》文件明确提出：锚具、夹片硬度为必检项目，相关主体要细致对其加以检查。但从文件内容来看，其并未就检测合格范围作出细致的规定，只提出“按产品设计规定的表面位置和硬度范围”作为检测原则。在锚板方面，不同生产厂家因生产条件和技术水平存在差异，导致其所生产的锚板设计允许的硬度范围也有所不同，但通常来说，各厂家所生产的锚板普遍较宽，且检验合格范围通常由生产厂家确定，故检验结果往往为全部合格。基于此，应细化对不同材质硬度范围的规定，强化试验检测实践环节数据的统一性。

相对于锚板来说，各检测单位在夹片硬度检验方面存在的分歧更多，例如：部分检测单位在进行夹片硬度检验工作时，会应用到HRC标尺，而部分检测单位则应用HRA标尺。在检测部位方面，部分检测单位重视检测夹片端面硬度情况，而部分检测单位却着重检测夹片圆锥面硬度。由此可见，生产厂家在出厂标准方面的不同，无形中造成了检测指标混乱的局面。

本文认为，在检测指标方面，最好应用HRA标尺，夹片表面具有的厚度约为0.2mm的硬化层使HRC标尺难以满足试验标准就试样所作出的要求。而在检测部位方面，部分检测单位对夹片端面硬度进行检测是有失科学性的，究其原因主要可归结于两方面：一方面，夹片小端支撑面小，在压力作用下，夹片很容易出现倾斜情况，进而导致数据分散，形成测量误差。另一方面，夹片大端断面存在的加工刀痕会直接影响端面光洁度，影响测试数据重复性。因而可知，对夹片圆锥面硬度加以检测更具合理性，建议检测单位应用专业的辅助工具准确开展检测试验工作。

2.2静载锚固性能

在锚具质量试验检测环节，静载锚固性能试验最为关键，通过静载锚固性能试验检测，检测人员可全面掌握锚板、夹片和锚固能力情况[2]。但静载锚固性能试验需要较长的时间，试验成本相对较高，且试验检测操作受检测人员操作能力影响明显。

通过具体的试验活动，可将影响锚具静载锚固性能的因素归结为五个方面：（1）钢绞线母材试验最大力直接受试验夹具影响，在断口距夹具钳口30mm以内情况下，试验结果会直接影响锚具静载效率系数计算工作准确性，导致静载效率系数相对偏高；（2）不同钢绞线在“缺口敏感性”方面有所差异，即便钢绞线强度级别相同，但在其厂家存在差异的情况下，同一批锚具的静载锚固性能试验结果也会显著不同；（3）在锚夹具安装环节，如初应力明显不均衡，会使多孔锚具各束钢绞线受力状态受到影响，可能会导致个别钢绞线被提前破坏。因此，检测单位可应用26t小千斤顶，对各束钢绞线进行预紧，为便于操作顺利进行，还可于千斤顶前端增加延长管，但无形中会使操作的复杂性显著提升；（4）在静载锚固性能试验检测进展阶段，加载时间也是一项关键的影响因素，在持荷80％或90％后，加载需缓慢进行，究其原因在于：持荷90％后，钢绞线随之屈服，而钢绞线此时方进入塑性调整状态，因而影响锚具静载锚固效率系数测量准确性；（5）相关标准在抽检数量的规定方面具有模糊性特点，一定程度上，也使施工、监理和检测单位三方主体存在诸多分歧，例如：JGJ85-2010《预应力筋用锚具、夹具和连接器应用技术规程》指出：在锚具进场阶段，相关主体在展开验收工作时，应遵循“同种材料、同一生产工艺的产品可列为同一批量、且应将锚固多根预应力钢材的锚夹具控制在每批1000套以内”原则。此种情况下，则衍生了“同种材料、同种生产工艺但孔数不同的锚具能否进行同一批检测”的问题。基于上述影响因素，我国有关部门要就相关文件标准内容对应予以完善和修订，以此节约试验时间和成本，保障试验检测结果的统一性、准确性。

3预应力钢绞线检测

3.1钢绞线试验夹具

钢绞线试验夹具对钢绞线最大力测定影响显著，与此同时，钢绞线最大力又会影响到锚具效率系数计算结果。不同检测单位在进行试验检测工作时，所应用的夹具夹持长度、牙纹和形式有所不同，对钢绞线产生不同程度的“缺口效应”，不仅会使钢绞线提前被破坏、夹持部位出现断口，还会影响最终的试验结果。相关标准规定“若试样在距钳口2倍钢绞线公称直径内或夹头部位出现断裂，而与标准性能要求不相契合的情况下，可将试验结果判定为无效”。换而言之，即便钢绞线材料检验结果显示合格，但其并未检测出钢绞线在不受到损伤情况下最大力的数值，锚具锚固效率系数也难以准确确定。

针对上述情况，检测单位在后续检测环节，可对夹具加以加工，即：在夹具和试样间垫上黏有金刚砂的铝片，避免夹具牙纹对钢绞线造成损伤，同时也可握裹住试样，避免试样出现打滑情况[3]。与此同时，检测人员需要注意：在拉伸钢绞线时，金刚砂会随之脱落，如落入下钳口转轴内，则可能划伤下钳口，因此可在下钳口覆盖橡胶防护罩，并于试验结束后及时清理金刚砂。

3.2弹性模量

我国相关标准对钢绞线的弹性模量作出了参考值设定，即：要求钢绞线弹性模量在195±10GPa区间范围内，且相关主体在进行交货时可选择不将其作为交货条件。但严格来说，在预应力施工张拉伸长量计算环节，弹性模量作用显著，是一项重要的计算数据，也是试验环节一项必须检测的项目。同时，从钢绞线截面积来看，各检测部门一直对其是为使用标准中的参考值还是实测值存在争议，以GB/T228.1—2010《金属材料室温拉伸试验方法》为根据，应以实测面积为主，但却并不适用于如图1所示的钢绞线截面。因此，在后续阶段，相关标准应对钢绞线截面积测量方法予以明确规定。

图1  钢绞线截面示意图

3.3引伸仪

在我国相关文件中，并未对钢绞线弹性模量测量所遵循的引伸仪标准进行明确的规定，此种情况下，各检测单位在试验检测期间所应用的引伸仪标距存在显著差异，普遍在100mm—600mm区间范围内。但需要注意：钢绞线结构具有特殊性特点，捻距大概在170mm左右，这也意味着只有在引伸仪标距超出200mm的情况下，变形测量方不会受钢绞线结构影响，钢绞线弹性模量测量结果准确性方可得到保障。同时，检测单位也要重点关注引伸仪的夹持方式，通常来说，引伸仪平直的刀口决定了其用橡皮筋固定仅能夹持钢绞线7丝中2丝，但因各丝变形并不均匀，会对钢绞线弹性模量测试产生部分影响，因此，检测单位可应用标距为400mm的、螺纹固定环形卡式引伸仪。

4 结语

总而言之，在后张、先张预应力混凝土工程、提升工程、桥梁工程中，预应力钢绞线和锚具、夹具等有着广泛的应用范围，且其应用的合理与否直接关系工程质量和效益。基于此，要重视预应力钢绞线、锚具和夹具的检测工作，文章即在简单分析预应力钢绞线、锚具、夹具概念的基础上，总结预应力钢绞线、锚具和夹具检测期间存在的影响因素和问题，并简要提出完善建议，期望以此对后续阶段试验检测人员的操作提供思路，进而从整体上推动我国基建工程行业的稳健发展。

参考文献

[1]狄增文.预应力钢绞线张拉在应用过程中的质量控制措施及断丝后处理措施研究[J].冶金与材料,2022,42(04):29-31.

[2]陈胜利,石龙,马林,李长乐.高强度预应力钢绞线用锚板设计及试验研究[J].铁道建筑,2021,61(08):15-17+39.

[3]柳岸然.预应力钢绞线的检测方法分析[J].江西建材,2021(07):52+54.