新一代混凝土配筋用钢绞线的开发

    俄罗斯很早就开始研究混凝土工程配筋用钢绞线，到20世纪70年代末，已能批量制造这种配筋钢绳，并制定国标梦岩13840-68。

　　目前对这种制品的需求不断增长，而且对其质量要求也日趋严格。尤其是建筑业不惜高价购买经回火处理、张弛稳定性高的多股钢丝捻制的钢绞线——新型配筋钢绞线。与此同时，原来“抗滑脱”配筋中存在的老问题，即圆断面钢丝为原料捻制，经稳定处理的配筋钢绞线与混凝土粘着不牢问题一直未能解决。

　　在混凝土采用普通钢绞线配筋时，受捻合负作用影响，材料张力下降，不能充分发挥材料强度性能。据计算，张力下降引起的抗拉强度损失占设计值的30%～40%。同时，配筋钢绞线另一个重要指标，张弛稳定性降低也较明显。经稳定化处理的制品为2%～3%，普通回火制品高达7%～8%。

　　螺旋捻合的配筋钢绞线一般是靠缩短捻距来保证其与混凝土粘着力度，但这导致产量降低及捻合应力升高，结果使制品总体强度性能下降及张弛稳定性减弱。也就是说，以往是靠增加生产费用来提高配筋钢绞线与混凝粘着力。

　　基于此，不少这类钢铁深加工厂家把开发目标集中在提高粘着力的研究上，例如采取双捻法，改圆断为三棱断，以周期断面或异形断面钢丝为原材料以及改单一捻距为交变捻距等。由于这些钢绳构造形式复杂、生产成本高，远不如7股周期断面钢绳配筋简单及容易制造。

　　俄罗斯洛茨钢铁股份公司根据各种钢绞线技术性能以及生产工艺性及应用性，研究了能提高钢绞线的混凝土粘着力的有效的方法。最成功的是在保持螺旋构型前提下，在钢丝捻合纵向形成机械性粘合。这种构型仅用一道工序就将各部钢丝捻合到位，并可利用原有装备来锚定钢绞线。

　　采用上述周期断面钢绳配筋可消除凹道位移，因而被认为是预应力钢筋混凝土最有发展前途的配筋材料。在这种材料中最抢眼的是用有周期断面的外层钢丝捻制的制品。然而，实际上因这种制品有严重缺陷，因而不能广泛应用。不但工作量大，而且钢丝内侧凹道过多，导致张弛稳定性受损，这样不但不能增强其与混凝土的粘着力，反而会使有效断面变小。

　　这种钢绞线配筋接触应力高而不均匀，妨碍其均衡性。此外，此种配筋钢绞线内侧表面存在明显的应力集中点，使湿气有可能侵入。还有一个缺点是外层钢丝不完全彼此贴合，使与混凝土接触的外表面有可能渗入湿气，这一缺陷可能引起明显腐蚀，导致耐蚀性变低。

　　由于这种新型钢绞线配筋符合用户新需求，因而倍受关注。这种新型制品具有以下特点：具有纵向粘着力，配筋钢绞线内空隙率低空隙面积小。同时为保证钢绞线均衡性及避免局部接触应力过于集中，必须使外层钢丝彼此相接触表面及外层钢丝与中心钢线相接触表面无周期断面。

　　因此，必须严格将周期断面布置在可以发挥其最大作用的外层钢丝外表面上。此外，为使负荷有效地重新分配于钢丝之间及阻止湿气，还需保证配筋钢绞线结构的高度紧密，即保证钢丝相互间更大的接触面积及更浅、更窄的筋内槽道。这样的构型能保证周期断面位于粘着功效最高处，不仅可以避免一般配筋钢绞线固有的接触应力偏高和不匀之弊端，还能减轻圆钢丝配筋钢绞线普遍存在的高位接触应力。

　　上述构型周期断面能有效保证配筋钢绞线与混凝土相结合的粘着力，这样就可加大钢丝捻距。由此减少金属消耗，并因捻合应力变小，而提高配筋钢绳机构力学性能，还能降低捻合作用消耗的电力。此时虽然捻距加大，但因钢丝之间接触表面增加却使钢绞线配筋更具整体性及使钢丝之间形成更合理的应力重新分配。此外外层钢丝对配筋钢绳中心线的倾斜角度变小，因而可使外层钢丝在中心钢丝受拉时承担更多负荷，从而进一步提高整个配筋钢绞线强度及张弛稳定性。加大捻距还能减轻配筋钢绞线单位长度上的重量，节省大量金属。

　　因此，新开发的配绳钢绞线既能降低生产成本，同时又可保持较高的力学性能及与混凝土相结合的粘着力度。

　　新开发的配筋钢绞线是用圆形断面钢丝捻制。外表周期断面是在制作过程形成的，即通过轧制或拉拔，使捻合的配筋钢绞线在内表面具有周期断面。

　　这种新型配筋钢绞线的独特之处集中表现在各组成部分与部件中心线的角度及分散性上。该角度及分散性使这种新型制品有别于单一断面造型的整体制件。这种分散性使各组成部分能够相互进行弹性移动，因此即使采用单一整体周期断面所用成形孔型，也无法用开口孔型成型。钢丝对配筋钢绳中心线的倾斜度使得能采用特别孔型的轧辊。

　　根据以上评价，提出一项防滑脱钢绞线用周期断面配筋钢绞线制造技术，即用圆异形闭口孔型加工使其表面以周期断面。这项技术获得俄罗斯发明专利。这种制造方法除能获得令人满意的制品外形外，还保证塑性变形加工成形及配筋钢绞线固有的各种优点。即钢丝之间只有表面接触，全部件断面充实系数高及内应力水平低。

　　洛茨钢铁公司高强度钢丝厂已完成上述新开发配筋钢绞线试制任务。所用梦岩13840公称直径为12.4mm钢绞线。制成的样品有两条不纵向凸肋，肋上无周期断面，而在其余表面有明显周期断面。未发现试制样品有边裂及其他缺陷。对钢绞线进行上述压力加工未引起外层钢丝对内心钢丝的伸长。如一旦发生，配筋钢绞线会失去捻合紧密性，在钢丝之间出现过大的间隙。

　　对塑性变形压制的上述周期断面新型配筋钢绞线进行全面检验结果证明，各制品外层钢丝和中心钢丝的断裂应力、总应力以及配筋钢绞线整体应力只有很小的差异。这说明采取塑性变形压制的新配筋钢绞线，其制造过程中形成的钢丝捻合应力实际上已被轧制中产生的应力所平衡，而配筋钢绞线整体应力水平并不高。接近完全平衡的应力分配使我们有理由确认所制配筋钢绞线必然具备极大的张弛稳定性。根据样品(压下量7%)断面参数及捻距，以及标准钢丝绳性能计算了相应压塌面积指标f1R及f2R。结果显示，新型局部周期外表制品的指标均优于BS5896-1980的规定，有更强的与混凝土相结合的粘着力。

　　新开发的配筋钢绞线与无机械性粘合的圆钢丝配筋钢绞线相比，能从根本上确保与混凝相结合的粘着力。同时与BS 5896-1980标准配筋钢绞线相比，不妨碍捻合，加工作业能顺畅进行。这样就可采用理想的捻距及断面高度，从而保证与混凝土的粘着力度。

　　因此，新开发的配筋钢绞线具有极佳的整体强度性能、与混凝土相结合的粘着力及断面填充系数。所有这些优点使其在综合性能及各具体性能方面都领先于现有同类产品。