预应力钢绞线应力松弛试验方法常用标准比对

岳园（天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司，天津301616）

预应力钢绞线应力松弛试验方法常用标准比对

岳园
（天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司，天津301616）

介绍了预应力钢绞线应力松弛试验国内外标准，将初始载荷、加载速度及方式、初始力保持时间、松弛试验周期、1 000 h松弛值判定标准等试验标准指标进行比对，指出应强化试验操作方法与标准要求的匹配性，保证试验数据的准确性。

预应力钢绞线；应力松弛；试验方法；标准；比对

1 引言

应力松弛是预应力钢绞线的重要性能指标，因为预应力钢材的拉应力松弛特性关系到结构应力在未来的可能变化，过于低估可能造成结构安全问题［1］。低松弛预应力钢绞线最明显的质量特性就是具有低松弛性能，而其是否为低松弛，是根据1 000 h松弛值来判定的。获得1 000 h松弛值必须通过松弛试验来测定［2］。

虽然产品的松弛性能是产品的固有特性，不是检验出来的，但不同的试验方法对检测结果的影响还是存在的。例如：经研究，初始应力的加载对松弛率就有较大的影响，加载时的速度控制、初载的欠加或过加、不同标准中要求的“按公称最大力加载”和“按实际最大力加载”等，都会对试验结果造成较大影响。这就对松弛试验操作人员提出了较高要求，试验员必须严格按照松弛试验标准、操作规程进行试验，才能保证松弛试验结果的准确性，才能准确反映预应力钢绞线的松弛特性，所得试验结果才有意义［3-4］。

2 等温应力松弛试验原理

等温应力松弛试验是在给定温度下（除另有其他规定，通常为20℃），将试样保持一定长度，从初始力开始，测定试样上力的变化［5］。

3 国内外近年松弛试验标准

各国对应力松弛试验指标都给予了较高的关注，大多数国家除了在相关产品的产品标准中对该指标进行了最终结果的规定以外，还在产品标准中注明了试验方法的关键要求，或者单独制定指定了专门的松弛试验标准，并在每次升版时对相关要求进行更新。

3.1 我国标准

GB/T 5224《预应力混凝土用钢绞线》是我国预应力钢绞线产品标准该领域的基础标准。其中在2015年4月开始实施使用的2014版与替换的2003版在松弛方面也做出了重要调整。规定将松弛试验初始力由特征最大力百分比改为实际最大力百分比，增加如无特殊要求只进行初始力为70%实际最大力的松弛试验，取消原初始力为60%最大力的要求。

产品标准中指定的试验方法标准为GB/T 21839-2008《预应力混凝土用钢材试验方法》，本标准是根据ISO 15630-3：2002《钢筋混凝土用钢和预应力混凝土用钢试验方法——第3部分：预应力用钢》（英文版）重新起草，并做出了部分技术性修改，但修改部分并未涉及松弛试验部分。

3.2 国际标准

目前，ISO国际标准在预应力钢绞线松弛试验方法方面，实施的是ISO 15630-3：2010（E）《钢筋混凝土用钢和预应力混凝土用钢试验方法——第3部分：预应力用钢》，该版本与其替换的2002版在应变方面进行了部分改动包括对引申计精度的调整，在试验预加载0～20%阶段加入了加载速度的限制。

3.3 美国材料与试验协会标准

在预应力钢绞线方面，美国执行的是ASTM A416/A416M《预应力混凝土用未涂层7股钢绞线标准规范》。该标准相对于其他国家标准，更新速度较快，现在该标准正在使用的是12a版本，但由于各生产单位按照国内外使用单位的要求，仍在依据其他年号版本生产产品，使得现在在检试验方面，美标的12a版、10版、06版甚至05版标准存在同时使用的情况。其中05版、06版、10版对松弛试验方面的要求并没有变化，只是在12a版本中减少了部分要求。

3.4 英国标准

英国在预应力钢绞线方面实施的标准是BS 5896《预应力混凝土用高强度钢丝和钢绞线规范》。该标准的1980版自发布以来，使用了30余年，直至2012年才被发布的新版本BS 5896-2012所替代，但由于使用习惯不易更改，现在国内外钢绞线领域两个版本的标准仍在被同时使用中。

3.5 欧盟标准

欧盟的相关产品标准pr EN 10138-3：2009（E）中，对松弛试验只规定了要使用实际最大力的比例值作为初始载荷，以及1 000 h的松弛率上限数值，其余未提及的部分需要依照ISO 15630-3标准执行。

3.6 澳大利亚标准

澳大利亚标准AS/NZS 4672.1：2007《预应力钢材》是一个产品标准，标准中指出，其未提及的试验要求需参考ISO 15630-3标准执行。

3.7 日本标准

日本相关的产品标准是JIS G3536《PC钢丝和PC钢绞线》，当前使用的版本是2014版，此版与被替换的2008版，在松弛部分的最大区别为，新版中允许试验只进行120 h，剩余部分由相关公式进行推算。

4 试验方法标准指标比对

4.1 初始载荷

初始载荷通常为一个力值的百分数（具体比对情况见表1）。对于这个力值的选取，归纳各标准要求基本可以分为两大类：一是取松弛试样的实际最大力，或者其附近2个试样最大力的平均值；二是取标准中要求的该规格产品最大力的下限值（特征值）。对于百分数的选取，一般要求的比例为60%、70%、80%，各标准使用其中某项或多项各自进行判定要求。

表1 常用预应力钢绞线松弛试验方法标准比对-初始载荷依据

由表1对比可以看出，国标和英标，在改版后都将初始载荷确定为了实测力值，使试验结果相对于被测试件更有针对性。

4.2 加载速度及方式

各标准对于初始载荷的加载速度及加载方式也基本可以分为两大类：一是，按照标准规定的时间进行连续加载，直至初始载荷达到规定力值；二是，在初始载荷的0～20%阶段按需要的速度加载，20%～80%阶段连续或分3个或多个阶段加载，加载过程在6 min内完成，80%～100%阶段需要连续加载并在2 min内加载完成。具体比对情况见表2。

经比对可以看出，各标准中明确规定使用上述第一类方法进行加载的占40%，相对较多。但由于ISO国际试验标准规定使用第二类方法进行加载，故若未提及加载方式的30%产品标准依据ISO国际标准进行，则使用第二类方法进行加载的标准就达到了60%，预计第二类加载方法将成为试验发展趋势。

表2 常用预应力钢绞线松弛试验方法标准比对-加载速度及标准号

4.3 初始力保持时间

除去未提及初始力保持时间的标准外，其余标准基本可以分为两大类：一是固定时长；二是初始力加载完成后，不进行力的保持，直接开始进行松弛试验。目前为止，要求不进行初始力保持的标准只有澳大利亚标准。具体比对情况见表3。

表3 常用预应力钢绞线松弛试验方法标准-初始力保持时间对比 /min

4.4 松弛试验周期

关于松弛试验周期，除去未提及的标准，其余标准的要求基本归纳为两类：一是，1 000 h全周期试验，对实测值进行判定；二是，使用短周期试验，允许后续数据推算，并将推算所得1 000 h松弛率按标准规定进行判定。

当前，短周期的标准在实际试验中可行性较高，占据绝大多数，唯一使用1 000h全周期试验的英标1980版也已逐渐由2012版所取代。由此可以看出，各版本标准的发展，越来越符合现实试验、生产以及客户的实际需求。

对比情况见表4。

表4 常用预应力钢绞线松弛试验方法标准-试验周期对比 /h

4.5 1 000 h松弛值判定标准

各标准涉及的松弛率判定值比较统一。经比对发现以下几个特点：（1）只有2个标准规定了60% 的1 000 h松弛率标准值，但2个标准均为作废参考的老版本标准；（2）70%的1 000 h松弛率标准值统一为≤2.5%；（3）对于80%的1 000 h松弛率的要求，各标准可以归纳为两种：≤4.5%和≤3.5%；（4）澳大利亚标准要求重点检测80%比例松弛性能，70%比例松弛性能按客户需求进行检测。对比情况见表5。

表5 常用预应力钢绞线松弛试验方法标准-1 000 h松弛值判定标准对比 /%

5 结论

国标和英标，在改版后都将初始载荷确定为了实测力值，使试验结果相对于被检测试件更具有针对性；在不同阶段分别按相应要求进行加载的试验方法，在多个标准中被使用，且有增多趋势，预计这种ISO类型的按规定分阶段或连续加载的方法将可能成为未来相关标准的发展趋势；各版本标准的松弛时长要求，越来越符合现实试验、生产以及客户购买的实际需求。

以上仅是从标准本身技术指标进行比对分析。在辨析清楚不同标准的不同操作要求之后，要在进行松弛试验之前，仔细阅读相关标准的规定，从试验实操上彻底排除试验操作混淆的情况，强化试验结果与标准要求的匹配性，最终保证试验数据的准确性。

［1］段建华.预应力钢绞线松弛试验方法标准的探讨［J］.金属制品，2010（1）：63-66.

［2］蔡冬茜.低松弛预应力钢绞线松弛试验数据线性回归模型［J］.金属制品，1996（6）：31-36.

［3］毛爱菊，岳园.预应力钢绞线松弛试验及长期松弛值的推算［C］.全国金属制品信息网第 23届年会论文集，2013（3）：333-340.

［4］刘立军.初始应力对预应力钢绞线松弛率影响的试验研究［J］.金属制品，2000（1）：41-42.

［5］GB/T 21839-2008，预应力混凝土用钢材试验方法［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

岳园（1987—），女，工程师，主要从事预应力钢绞线方面的研究工作。