預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的探討

1、預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的探討第36卷Vo1.36第1期No.1金屬制品MetalProducts2010年2月February2010doi:10.3969/j.issn.10034226.2010.01.019預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的探討段建華(江西新華金屬制品有限責(zé)任公司,江西新余338004)摘要正確理解鋼絞線松弛試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)是做好松弛測試的前提條件.對ASTME32802,ISO156303:2002和GB/T21839-2008進(jìn)行對比分析及研究,發(fā)現(xiàn)GB/T21839-2008在計(jì)量術(shù)語使用及表述上存在一些錯(cuò)誤.分析應(yīng)變及溫度波動對松弛值的影響,指出松弛試驗(yàn)測定應(yīng)變恒

2、定水平所需引伸計(jì)的等級要求應(yīng)參考GB/T12160-2002的有關(guān)規(guī)定,GB/T21839-2008未采納允許修正松弛值是一個(gè)缺憾.對GB/T21839-2008的應(yīng)用和改進(jìn)提出建議,指出由于加載參數(shù)的不同,采用ASTMA41606方法測試的結(jié)果與采用GB/T21839-2008測試的結(jié)果沒有可比性.關(guān)鍵詞應(yīng)力松弛;預(yù)應(yīng)力;鋼絞線;松弛試驗(yàn);試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中圖分類號TG115.57Discussrelaxationtestmethodstandardofpre-stresssteelstrandedwireDUANJianhua(JiangxiXinhuaMetalProductsCo.,Ltd.,

3、Xinyu338004,China)AbstractTorightcomprehendrelaxationtestmethodstandardofprestresssteelstrandedwireiSapreconditiontodorelaxationmeasureandtestwel1.TheASTME328J02.O15630_3:2002andGB/T21839之oo8arecomparisonanalyzedandstudied,itisdiscoveredthattherearemistakesinGB/T21839-2008ataspectsofmetrologytermsan

4、dsymbols.Effectofstrainandtemperaturefluctuationonrelaxationvaluewasanalyzed.ItispointedthatthegraderequirementofextensometerforstrainconstantlevelduringrelaxationtestshouldreferrelativeprovisionofGB/T121602002.itisadefectthatpermissionrelaxationcorrectionisnotadoptedinGB/T21839-2008.Somesuggestions

5、tOuseandimproveGB/T21839-2008areputforward.anditispointedthattheresultshavenotcomparabilitybyadoptingASTMA4166andGB/T218392008tomeasureduetodifferentloadingparameters.Keywordsstressrelaxation:pre.stress;steelstrandedwire;relaxationtest;teststandard2009年中國預(yù)應(yīng)力鋼絞線產(chǎn)能已突破350萬t,產(chǎn)量不低于200萬t.應(yīng)力松弛是預(yù)應(yīng)力鋼絞線的重要性能指

6、標(biāo),因?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼材的拉應(yīng)力松弛特性關(guān)系到結(jié)構(gòu)應(yīng)力在未來的可能變化,過于低估可能造成結(jié)構(gòu)安全問題.預(yù)應(yīng)力鋼材松弛試驗(yàn)是在拉應(yīng)力狀態(tài)和"恒應(yīng)變"條件下,溫度保持在(20±2),測定應(yīng)力在試驗(yàn)期間的損失率.在過去的20a,我國的預(yù)應(yīng)力鋼材應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法發(fā)生過一些變化,早期采用的檢測方法是依據(jù)ASTMA416_06¨和ASTME3282l2的相應(yīng)條款,鋼絞線產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB/T5224-2003和試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T101201996_4是參考美國試驗(yàn)材料學(xué)會的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定的,但最新的預(yù)應(yīng)力鋼材檢測方法標(biāo)準(zhǔn)GB/T21839-200853則是參考ISOl56303

7、:2002L6J制定的.在執(zhí)行各種松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的過程中,對一些術(shù)語,條款的理解出現(xiàn)了一些疑惑或爭議,影響了標(biāo)準(zhǔn)的施行.筆者就GB/T21839-2008中的術(shù)語,翻譯及一些條款的說明做一些探究,以有利于檢測人員正確理解和應(yīng)用該試驗(yàn)方法,并推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)1GB/T21839-2008存在的問題1.1術(shù)語使用不準(zhǔn)確GB/T21839-2008的10.3條款,出現(xiàn)的"精度"和"分辨率"屬于不規(guī)范的術(shù)語,精度是盡量回避使用的淘汰術(shù)語,而分辨率不屬于計(jì)量術(shù)語.在最新的JCGM200:2008(國際計(jì)量詞匯基礎(chǔ),通用概念及相關(guān)術(shù)語(VIM)73和JJF100

8、1-1998(通?64?金屬制品第36卷用計(jì)量術(shù)語及定義中,都沒有精度和分辨率,能找到的相應(yīng)術(shù)語為"最大允許測量誤差"及"分辨力".JCGM200:2008中的測量精度是指在規(guī)定條件下,對一個(gè)樣品或類似樣品多次測量所獲得的指示值或測量量值的一致程度.測量準(zhǔn)確度是一種定性而非定量的判斷,是測量結(jié)果與被測量真值之間的一致程度.測量不確定度是定量表示測量結(jié)果的參數(shù),反映測量結(jié)果的分散性.誤差也是定量表示測量結(jié)果的參數(shù),是反映測量結(jié)果與被測量真值的接近程度.準(zhǔn)確度不是定量表示測量結(jié)果品質(zhì)的參數(shù),而是定性表示測量結(jié)果的品質(zhì),準(zhǔn)確度等級是一個(gè)定性的指標(biāo),不是定量指標(biāo)

9、.1.2表述不當(dāng)GB/T21839-2008的10.2.3條款為"在松弛試驗(yàn)取樣的附近再取兩個(gè)試樣,兩試樣用于測定試樣最大力F的平均值",F本身是最大力平均值,條文中"最大力F的平均值"顯然使用不當(dāng),應(yīng)為"最大力的平均值F".ISOl563O一3:2002原文本意也是"如初始應(yīng)力規(guī)定為最大力均值的百分率,如70%,應(yīng)在鄰近松弛試樣處取兩個(gè)試樣測定最大力的均值F".ISO標(biāo)準(zhǔn)之所以用"如",是因?yàn)槭欠癫捎米畲罅档囊欢ò俜致蕿槌跏紤?yīng)力取決于產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),而不是試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn).2GB/T21839-20

10、08部分條款的理解和分析2.1主要松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的比較為了準(zhǔn)確理解試驗(yàn)方法,對試驗(yàn)方法的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較,常用的松弛試驗(yàn)方法重要參數(shù)比較見表1.ASTME3282短時(shí)試驗(yàn)為200h,同軸度采用E1012的測量方法,要求在15%以內(nèi).ISO156303:2002和GB/T21839-2008規(guī)定應(yīng)變最大允許測量誤差為±1%,短時(shí)試驗(yàn)不小于120h.表1采用規(guī)范計(jì)量術(shù)語比較了3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中對松表1常用的松弛試驗(yàn)方法重要參數(shù)比較Table1Theimpoantparameterscontrastofcommonrelaxationtestway弛試驗(yàn)結(jié)果有重大影響的主要試驗(yàn)參數(shù)(未包括加載和溫度

11、控制參數(shù))的規(guī)定,有助于使用者了解幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之間的差異,這些規(guī)定是基于試驗(yàn)要求,試驗(yàn)儀器設(shè)備技術(shù)水平制定的.可以看出GB/T21839-2008與ISO156303:2002是基本相同的,GB/T218398的規(guī)定更加詳細(xì),但ASTME3282對同軸度有明確的定量指標(biāo)要求.2.2力值和同軸度表1列出了GB/T21839-2008對力值最大允許測量誤差的規(guī)定,該規(guī)定主要根據(jù)我國儀器設(shè)備的制作水平確定,力值分辨力不低于5×10Fo是適當(dāng)?shù)?因?yàn)楫?dāng)初應(yīng)力在這個(gè)范圍變化時(shí)松弛率就會產(chǎn)生0.05%的差異,要求更高時(shí)由傳感器等構(gòu)成的測試系統(tǒng)就較難滿足.GB/T21839-2008未對試驗(yàn)機(jī)提出同軸

12、度要求可能是個(gè)缺憾,筆者還沒有見到對這個(gè)問題進(jìn)行研究的文章,但考慮到試驗(yàn)初期,偏心對樣品在夾具中的穩(wěn)定過程是有影響的,ASTME3282的相關(guān)規(guī)定值得借鑒,可以作為試驗(yàn)機(jī)出廠檢驗(yàn)項(xiàng)目.2.3引伸計(jì)的選擇GB/T12160-2002單軸試驗(yàn)用引伸計(jì)的標(biāo)定規(guī)定,應(yīng)變最大允許測量誤差±1%的引伸計(jì)第1期段建華:預(yù)應(yīng)力鋼絞線松弛試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的探討?65?為1級.按此標(biāo)準(zhǔn),相應(yīng)標(biāo)距的相對最大誤差為±1%;分辨力不大于讀數(shù)的±0.50%,絕對值為1.0Ixm;系統(tǒng)相對誤差不大于±1%,絕對誤差不大于-4-3.0m.所采用標(biāo)定器的分辨力絕對值不大于0.5m.GB/T2

13、1839-2008規(guī)定測量應(yīng)變時(shí)分辨力為5×10I¨L,如果引伸計(jì)的標(biāo)距為lm,分辨力要求為5×10×1In=5m,配置分辨力為1m千分表的一級機(jī)械式引伸計(jì)即可滿足要求.為確保引伸計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化,GB/T21839-2008應(yīng)引用GB/T12160-2002的有關(guān)規(guī)定.2.4應(yīng)變恒定水平ASTME328_02對試樣應(yīng)變恒定水平的限制比國標(biāo)低,如果試驗(yàn)機(jī)確實(shí)有這么大的應(yīng)變變化范圍,松弛檢測的準(zhǔn)確性肯定更差,另外該標(biāo)準(zhǔn)對試樣提前放進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)間也沒有規(guī)定,這也是一個(gè)不足.制定GB/T21839-2008的10.4.5條款時(shí),對如何正確翻譯ISO156303:20

14、02的8.4.5條款出現(xiàn)過一些疑惑和爭議,最終定稿為:"在測量期間./的變化范圍不應(yīng)超過5×10,在隨后的2次連續(xù)測量中的變化不應(yīng)超過5×10".如何正確理解該條文?首先應(yīng)明白測量讀數(shù)不是連續(xù)的,總是按照一定的頻率讀取的,在讀取數(shù)值期間,試樣的應(yīng)變可能是變動的,標(biāo)準(zhǔn)限制這種變化不能大于5×10,連續(xù)2次的應(yīng)變讀數(shù)結(jié)果也可能出現(xiàn)不同,這種差異被標(biāo)準(zhǔn)限制在不能大于5×10.采用胡克定律可以估算這種變動的影響:Atr:Ae×E.(1)式(1)中,Ao"為應(yīng)力變化量,為應(yīng)變變化量,E為鋼絞線彈性模量,取1.95X10MPa

15、.設(shè)初始應(yīng)力為1302MPa,5×10的應(yīng)變差異對應(yīng)的應(yīng)力差異為5×10.X1.95×10'MPa=9.75MPa,產(chǎn)生的松弛率差異為(9.75/1302)×100%=0.75%.考慮到低松弛級規(guī)定的最大松弛率為2.5%(規(guī)定初載為公稱最大力的70%時(shí)),0.75%是一個(gè)不小的值,實(shí)際上對2m標(biāo)距的臥式松弛試驗(yàn)機(jī)來說,零時(shí)刻后兩頭錨具各內(nèi)縮0.05mm就足以產(chǎn)生5×10的應(yīng)變變化,5X10的規(guī)定是基于當(dāng)前試驗(yàn)機(jī)技術(shù)水平.為提高檢測質(zhì)量,按照ISOl56303:2002的要求,應(yīng)避免夾具滑動或修正其影響,夾具的設(shè)計(jì)制作,潤滑狀態(tài)應(yīng)使夾片滑

16、移過程在零時(shí)刻前盡可能全部完成,滑動造成松弛假象,零時(shí)刻后滑動越多,對松弛測量結(jié)果的影響就越大.應(yīng)變變化的測量結(jié)果可以用于修正松弛值,GB/T218392008未采納允許修正松弛值是一個(gè)缺憾.除夾具打滑外,環(huán)境溫度的變化也會造成應(yīng)變變化.文獻(xiàn)1O介紹溫度變化是構(gòu)成應(yīng)力松弛試驗(yàn)測量不確定度的關(guān)鍵因素.杠桿式松弛試驗(yàn)機(jī)對環(huán)境溫度較敏感,溫度變化造成試樣長度的變化會立刻引起杠桿系統(tǒng)的動作,通過影響杠桿的平衡改變張力顯示值.可采用公式計(jì)算出允許的溫度變化對松弛率的影響:AR=(At×OL×)/1302X100%,(2)式(2)中,AR為松弛率的變化量;At為試樣溫度的變化幅度,按允

17、許-4-2qC的規(guī)定,取4;Ot為試樣的線膨脹系數(shù),取11.5X10;E為彈性模量,取1.95X10MPa;1302代表松弛試驗(yàn)的初始應(yīng)力為1302MPa,因此,R=(4×11.5×10×1.95X10)/1302×100%=0.69%.采用臥式松弛試驗(yàn)機(jī)時(shí),溫度變化時(shí)試樣與試驗(yàn)機(jī)框架幾乎同步變形,膨脹系數(shù)的微小差異可以忽略.試驗(yàn)機(jī)框架的剛性和蠕變是試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的因素,選材及截面設(shè)計(jì)應(yīng)使試驗(yàn)機(jī)具有足夠高的剛度,這樣可以忽略蠕變的影響.2.5加載參數(shù)ASTMA416_06,ISO1563O:2002及GB/T21839-2008等3個(gè)松弛試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中加

18、載參數(shù)也是不同的,具體參數(shù)見表2.表2松弛試驗(yàn)加載參數(shù)比較Table2Theloadingparameterscontrastofrelaxationtest考慮到初期的松弛較明顯,采用5min加載會比6min加載得到更大的松弛率結(jié)果,2rain保持載荷的規(guī)定會明顯降低松弛值,因此采用兩類不同的方法測試的結(jié)果沒有可比性.當(dāng)然,由于ISO和GB/T標(biāo)準(zhǔn)未規(guī)定加載時(shí)間的下限,也可能因?yàn)榧虞d過快增大松弛值.?66?金屬制品第36卷3結(jié)語制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)夭捎靡?guī)范術(shù)語,尤其是計(jì)量術(shù)語,如GB/T21839-2008中"精度"和"分辨率",最好采用規(guī)范術(shù)語,分別更

19、正為"最大允許測量誤差"和"分辨力",另外因翻譯,起草標(biāo)準(zhǔn)時(shí)所依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)不同而造成的一些錯(cuò)誤也應(yīng)更正.考慮到試驗(yàn)時(shí)有些滑動是可以檢測的,建議GB/T2l8392008采用ISOl56303:2002中的"允許修正滑動對松弛值的影響",并增加試驗(yàn)機(jī)的同軸度要求.南于加載參數(shù)的不同,采用ASTMA416-06測試的結(jié)果與采用GB/T21839-2008測試的結(jié)果沒有可比性.另外,針對大量松弛試驗(yàn)機(jī)未配備應(yīng)變監(jiān)測手段的情況,采用標(biāo)距不小于11TI的1級引伸計(jì)就能滿足要求,不一定要用非常昂貴的引伸計(jì).參考文獻(xiàn)1A1技術(shù)委員會.ASTMA416

20、/A4l6M6預(yù)應(yīng)力混凝土用無涂覆層七絲鋼絞線S.美國:美國材料與測試協(xié)會,2006.2E28技術(shù)委員會.ASTME32802材料與結(jié)構(gòu)的應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法S.美國:美國材料與測試協(xié)會,2002.3毛愛菊,張秀鳳,段建華.GB/T5224-2003預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線S.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2003.4梁新幫,李久林,張克球.GB/T10120-1996金屬應(yīng)力松弛試驗(yàn)方法s.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1996.5朱建國,張瑩,崔麗鑫.GB/T21839-2008預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼材試驗(yàn)方法s.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.f6ISO/TC17,SC16.ISO156303:2002混凝土加強(qiáng)及預(yù)

21、應(yīng)力用鋼材檢驗(yàn)方法第3部分:預(yù)應(yīng)力鋼材S.瑞士:國際標(biāo)準(zhǔn)化組織,2002.7計(jì)量指引聯(lián)合委員會第2工作組.JCGM200:2008InternationalVocabularyofMetrologyBasicandGeneralConceptsandAssociatedTerms(VIM)s.法國:國際計(jì)量局,2008.8羅振之,施昌彥,金華彰.JJF1001-1998通用計(jì)量術(shù)語及定義s.北京:中國計(jì)量出版社,1998.9巒恩超,王春華,陶立英.GB/T12160-2002單軸試驗(yàn)用引伸計(jì)的標(biāo)定S.北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2002.10陳緒宏,于翔.預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼絞線應(yīng)力松弛試驗(yàn)結(jié)果不確定度的評定和分析J.理化檢驗(yàn)一物理分冊.2008(1):l4一l6.(收稿日期:20090820)作者簡介段建華1963年生,教授級高級工程師,江西新華金屬制品有限責(zé)任公司總工程師.(上接第62頁)貨要求,屈強(qiáng)比較為合理(0.650.67),1/2冷頂鍛合格率達(dá)100%,有利于標(biāo)準(zhǔn)件廠進(jìn)一步深加工.2.8盤條冷鐓標(biāo)準(zhǔn)件的效果產(chǎn)品發(fā)往上海標(biāo)五高強(qiáng)度緊固件有限公司,經(jīng)退火,淬火,回火熱處理后,所生產(chǎn)的各種規(guī)格12.9級螺栓,螺柱,內(nèi)六角螺釘(圓柱頭,沉頭,