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工地试验室测试钢绞线力学性能的方法探究作者:陈吉生,宋必红,董明荣,虞嘉海,CHENJi-sheng,SONGBi-hong,DONGMing-rong,YUJia-hai作者单位:陈吉生,CHENJi-sheng(绍兴市市政公用工程质量监督检测中心),宋必红,董明荣,虞嘉海,SONGBi-hong,DONGMing-rong,YUJia-hai(绍兴市市政公用工程质量监督站)刊名:工程质量A版英文刊名:QUALITYOFCIVILENGINEERINGANDCONSTRUCTION年,卷(期):2007,(8)被引用次数:0次参考文献(4条)1.GB/T5224-2003.预应力混凝土用钢绞线20032.GB/T5223-2002.预应力混凝土用钢丝20023.GB/T228-2002.金属材料室温拉伸试验方法20024.JTJ041-2000.公路桥涵施工技术规范2000相似文献(10条)1.学位论文欧阳平混凝土中锈蚀钢筋力学性能及粘结性能的研究2005钢筋锈蚀是引起混凝土结构耐久性劣化的主要原因之一。锈蚀使钢筋的力学性能以及钢筋与混凝土的粘结性能发生退化,严重地降低了钢筋在混凝土结构中的作用,甚至导致混凝土结构的坍塌破坏。研究锈蚀钢筋力学性能和粘结性能的退化规律对于已建混凝土结构的耐久性评估具有重要的意义。该文在既有研究的基础上,通过锈蚀钢筋(包括变形钢筋和钢绞线)力学性能试验和钢绞线粘结性能试验,结合有限元分析,对锈蚀钢筋的力学性能和粘结性能的退化规律进行了研究。锈蚀钢筋试件均采用电化学快速锈蚀方法获得,快速锈蚀试验结果表明:采用法拉第定律计算的锈蚀率比实测锈蚀率偏大,这是因为钢筋电化学腐蚀过程中的“差数效应”、钢筋脱钝时间和铁离子化合价取值等因素影响的缘故;锈后钢筋的形态随锈蚀率的不同主要呈点状锈坑、沟状锈坑、半面锈蚀和全面锈蚀等四种形式,最大锈蚀深度与锈蚀重量损失率成正比关系。通过拉伸试验测定锈蚀钢筋试件的名义屈服强度、名义极限强度和极限延伸率等力学性能指标,试验结果表明:随着锈蚀程度的增加,锈蚀钢筋的名义屈服强度等力学指标近似线性降低;钢绞线锈蚀后的力学性能降低严重,脆性破坏特征明显。有限元分析和试验结果表明,变形钢筋名义屈服强度和名义极限强度降低的主要原因是钢筋截面损失,而应力集中影响不大,但伸长率的降低除与钢筋截面损失有关外还与应力集中有很大关系。提出了锈蚀钢筋的力学本构关系。通过拉拔试验分别对埋置于混凝土中的锈蚀钢绞线和埋置于波纹管内水泥浆中的锈蚀钢绞线的粘结性能进行了研究。试验结果表明:钢绞线在浆体中的粘结强度小于在混凝土中的粘结强度;钢绞线的粘结强度与混凝土或浆体的抗拉强度成正比关系;在轻度锈蚀的情况下,随着锈蚀率的增加,钢绞线的粘结强度有所提高。2.期刊论文张金柱.李伟.ZHANGJin-zhu.LIWei线材质量对PC钢丝钢绞线力学性能的影响-贵州工业大学学报(自然科学版)2006,35(1)通过对四种不同线材在同一生产线、相同工艺参数条件下生产的钢丝钢绞线力学性能的实验研究,分析线材的原始性能、显微组织与制品的强度和塑性之间的关系,结果表明在此条件下线材的质量是影响制品的力学性能的关键因素.3.学位论文罗素梅钢绞线生产关键技术研究2004钢绞线是以线材为原料,通过在常温下拉拔获得断面直径小于或等于φ5.0mm的钢丝,并将多根冷拉钢丝绞合在一起而得到的一种产品.按钢丝表面状态可将其分为光面钢丝钢绞线和镀层(镀锌、镀锡、镀铜、镀铝、镀锌-铝合金等)钢丝钢绞线两大类.其中镀锌钢丝钢绞线主要应用于电力行业中电杆的栓系、高压输电线路的避雷线、钢芯铝绞线用线芯以及电讯行业中通讯线路架设等,要求其具有可靠的力学性能和优异的抗腐蚀性能,钢丝表面采用热浸镀锌.在新疆,中高碳热镀锌钢丝钢绞线的生产是一片空白,因此开发并生产该产品有较好经济效益和市场前景,八钢通过充分的市场调研和可行性分析,确定了年产7000吨的中高碳热镀锌钢丝钢绞线项目,产品主要规格为:钢丝φ1.67~φ3.80mm及钢绞线1×7-φ5.40~φ9.60mm.钢绞线生产流程为连铸—高线—拉拔—热镀锌—绞线.八钢钢绞线在生产中存在的主要问题是:在十连拔过程中,发生不易拉拔、断丝等情况,钢丝尺寸参数不稳定,抗拉强度、延伸率等机械性能指标波动大,给镀锌和绞线工艺的确定带来了困难,从而影响了产品质量和生产的正常进行.该课题结合八钢钢绞线试生产过程,对出现的上述问题进行了分析,从钢绞线生产的关键技术:拉拔工艺、热镀锌和绞线工艺这两方面对产生的问题进行了系统研究,从而得出影响镀锌钢绞线产品质量的主要因素是原料条件以及冷拉时的总压缩率Q、部分压缩率P和热镀锌温度等工艺参数.试验在八钢生产现场进行,通过对65号钢盘条的试生产试验和分析研究,确定了钢绞线原料的化学成分:0.62~0.70%C,0.17~0.37%Si,0.5~0.8%Mn,P≤0.040%,S≤0.040%;应控制的主要工艺参数:总压缩率Q为70~80%,部分压缩率P为10~30%,热镀锌温度440~470℃.在确定了拉拔工艺、镀锌和绞线这些关键技术的同时,结合生产热调试,目前钢绞线生产线匹配良好,已具备年产7000吨的生产能力,产品的力学性能和相关的尺寸参数等指标能够满足用户要求,产品质量通过了国家质量监督检验中心的认证.结果表明,该生产工艺是可行的、合理的.4.期刊论文郑亚明.欧阳平.安琳.ZHENGYa-ming.OUYang-ping.ANLin锈蚀钢绞线力学性能的试验研究-现代交通技术2005,2(6)利用电化学快速锈蚀方法获得了混凝土中不同锈蚀程度的钢绞线,并得到了裂缝宽度与锈蚀重量损失率之间的关系.通过静拉伸试验数据的回归分析得出名义极限强度、名义弹性模量和极限延伸率的降低与锈蚀重量损失率之间的关系.5.期刊论文张昊宇.郑文忠.ZHANGHao-yu.ZHENGWen-zhong1860级低松弛钢绞线高温下力学性能-哈尔滨工业大学学报2007,39(6)对4根抗拉强度标准值fptm为1860N/mm2的φs15.2低松弛预应力钢绞线中丝进行了高温下力学性能试验.据试验结果,同时对比已有预应力钢丝高温性能研究成果,得到了高温下该种钢绞线中丝极限强度、弹性模量、比例极限、条件屈服强度的计算公式和蠕变计算公式,可用于预应力结构抗火性能研究.6.学位论文方峰小方坯连铸连轧1860MPa级PC钢绞线用热轧盘条的组织与性能2003先进的生产装备及其控制技术是加快我国钢铁产品结构调整、实现其高性能低成本化的必备条件。就钢的中小规格线材而言,小方坯连铸连轧工艺技术因其无需开坯、热装热送、一火成材等特点而成为当今世界最具竞争力的生产工艺。尽管国内引进了多条具有国际先进水平的小方坯连铸连轧生产线,却因缺乏与之配套的生产工艺控制技术软件,该类生产线在国内只能生产中低档次的钢质盘条,是为与国际先进水平的差距所在。若能改进其生产控制技术,必将以绝对的性价比优势而全面替代当前国内占主流的优质盘条大方坯连铸工艺,有可能成为“连铸替代模铸”后又一次重要的技术进步。1860MPa级PC钢绞线作为第三代高档建筑材料,正被广泛应用于高层建筑、大跨度桥梁等现代化大型建筑中,且随着我国基础设施建设力度的不断加大,其年需求量更呈稳步攀升之势。为保证该钢绞线的实物质量及其大生产的连续性、高效性,其原料--热轧高碳盘条必须满足以下三个要求:一是力学性能的要求;二是通条性好;三是低的拉拔断丝率。国产热轧高碳盘条与国际先进水平的主要差距就表现在高的断丝率上。因为现代化拉丝生产线的生产效率很高,当拉拔断丝率超过5次/100吨就没有工业应用价值了。该指标是PC钢绞线生产厂家根据其生产连续性所提出的新要求,其十分重要却又无法通过对盘条的抽检来完成的,故只能靠后续拉丝生产线上的实物生产去评判,但却为时已晚,于事无补,因对这一客观的问题缺乏深度的理解与系统研究,故长期以来该热轧高碳盘条主要依赖进口。鉴于此,本文以1860MPa级PC钢绞线用热轧盘条的小方坯连铸连轧生产和后续的拉丝形变过程为对象,以降低拉拔断丝率为目标,较为系统地研究了小方坯连铸连轧及拉丝形变过程,通过大量的统计分析、形貌分析、微观分析、力学分析和综合分析,发现了影响这一复杂工程问题的主要矛盾和控制拉拔断丝率的重要依据,并提出了相应的解决方案。主要创新成果如下:采用小方坯连铸试制出力学性能满足要求的1860MPa级PC钢绞线用Ф13mm热轧盘条,分析了冷拉拔至Ф5mm左右的钢丝过程中盘条的组织和珠光体组织的变形情况。结果表明,形变后的钢丝,横截面上晶粒显著细化,而在纵截面上品粒逐渐被拉长呈纤维状;其抗拉强度则随着形变量的增加而不断增加;形变前的珠光体团为随机取向,Fe3C片很平直;随着形变量的增加,Fe3C片逐渐转到与拉丝轴平行的方向上,基本与拉丝轴方向一致。Fe3C片越接近平行于拉丝方向排列,越有利于拉丝形变的进行。由于热轧高碳盘条在拉拔生产中的断丝率偏高,无法满足拉丝生产的现象,分析了导致其断丝的可能原因。研究结果表明:导致热轧高碳盘条拉拔断丝的主要原因是盘条的表面缺陷(裂纹、折叠、表面夹渣等)和芯部缺陷(夹杂物、成分偏析引起的异常组织等)。结合盘条生产工艺可知:结晶器的内壁磨损、结晶器液面波动,以及未采用专用保护渣等是造成热轧高碳盘条表面缺陷的主要原因;钢的纯净度,未能充分排除各类夹杂物,以及连铸过程中发生严重的中心偏析是导致芯部缺陷产生的主要因素。通过拉丝断口的形貌和力学分析,提出了“笔尖状断口”新概念,深化了对拉丝断口的认识。长期以来,一直将该类断口归于杯锥状断口。由于杯锥状断口与拉丝断口在受力状态上存在着显著的差异:杯锥状断口在单向拉伸状态下发生颈缩,在材料心部受力状态为三向张应力;而拉丝断口的受力状态为轴向拉应力、径向压应力;断口形貌上也存在着显著的差异。因此,该拉丝断口不应归于杯锥状断口,而应称为“笔尖状断口”。其形貌不仅受到材料性能参数的影响,还受到拉丝模具及拉丝工艺参数的影响。模拟计算表明,拉丝模具顶角越大,笔尖变得更细长;拉丝模具与盘条之间的摩擦系数越大,笔尖越短。针对微裂纹、夹杂物等显微缺陷在材料中客观存在的现实,研究了这些缺陷存在的安全性问题。通过表面缺陷试验和芯部缺陷的有限元计算模拟,确定了其临界尺寸。研究结果表明,1860MPa级PC钢绞线用热轧高碳盘条JIC=0.0148MPa·m,KIC=57.6MPa·m1/2;热轧高碳盘条的最佳拉拔角约为8°;对于相同尺寸的裂纹,J积分值随着模具顶角的增大而增加:当模具顶角小于8°后,J积分值变化较小,趋于一定值;J积分值随着摩擦系数的增大而增大;最终提出了“盘条的表面缺陷临界尺寸约为0.18mm,芯部缺陷临界尺寸为30μm-40μm左右”的判据,这一结果为小方坯连铸连轧生产1860MPa级PC钢绞线用热轧盘条成套工艺的开发提供了重要的理论依据。据此,在江苏沙钢集团的小方坯连铸连轧生产线进行了设备改造和工艺优化试验,取得了良好的效果。结果表明,通过对成分、表面缺陷、夹杂物、成分偏析、显微组织等的控制,采用小方坯连铸连轧高速线材生产线,可以生产出满足现代化拉丝生产装备要求的1860MPa级PC钢绞线用热轧高碳盘条。其抗拉强度超过1150MPa,断面收缩率为38%~40%,拉拔断丝率为1.0~1.5次/100吨。用户使用结果表明,其实物质量与日本产品相当。截止2003年10月,江苏沙钢集团已生产销售1860MPa级PC钢绞线用热轧盘条约49万吨,全部用于替代进口,实现销售收入14亿余元,销售利润3.6亿余元。7.会议论文伍军.黄源长试验速率对钢绞线力学性能影响的研究2006研究了试验速率对钢绞线力学性能的影响.结果表明,试验速度增加会增加力学性能,但是增加幅度不大.试验结果对实际工厂生产的检验工作有一定的指导意义,可以在保证产品质量的前提下,加快试验速度,减少试验时间.8.学位论文陈翠钢丝成型的非线性变形与失效性能的模拟及分析2006本文以热轧盘条拉丝成型过程及其成品PC钢绞线的力学性能为研究对象,
本文标题:工地试验室测试钢绞线力学性能的方法探究
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