本标准是根据住房和城乡建设部建标[2014]190号文的要求, 对2004年发布实施的建筑工业产品行业标准JG161—2004《无粘结预应力钢绞线》进行全面修订的标准。本次修订工作由中国建筑科学研究院负责, 参编单位有天津冶金集团中兴盛达钢业有限公司等。

建筑工业产品行业标准JG161—2004《无粘结预应力钢绞线》于1993年首次发布、2004年第1次修订, 修订至今已经12年。该标准在当时对于规范市场和促进行业进步起到了很大作用。但是, 由于市场竞争激烈, 出现了该产品良莠不齐、以次充好的情况。作为预应力结构重要组成部分的无粘结预应力钢绞线产品的质量好坏, 直接影响到工程质量的好坏, 同时与本标准相关的JGJ92—2016《无粘结预应力混凝土结构技术规程》和JG/T430—2014《无粘结预应力筋用防腐润滑脂》已修订完成。因此迫切需要对本标准的有关内容进行修改、补充和完善, 并和相关标准协调一致, 使其符合行业发展实际情况, 使无粘结预应力钢绞线产品的生产、检验和使用都有标准可依, 促进行业的健康发展。

本标准的修订将为无粘结预应力钢绞线产品的生产、检验和使用提供共同遵守的依据, 规范制造厂与销售商的技术和质量行为, 促使生产企业提高无粘结预应力钢绞线的生产质量, 避免由此带来的工程损失和事故发生, 提高社会效益、经济效益和工程施工安全, 推动行业的技术进步。

为保证本标准技术先进、安全适用, 确保质量和经济合理, 确定编制原则如下。

1) 节能环保可持续贯彻执行国家和行业有关的方针、政策、法律、法规, 有利于合理利用资源、能源, 保证安全、环保, 满足国家在节能减排方面的要求, 符合可持续发展的战略方针。

2) 先进性、科学性、协调性和可行性兼顾主要指标设置先进, 依据充分, 确保与国内现行相关标准协调, 避免矛盾和重复工作, 具体指标检测方便、易操作。

3) 立足国内现状, 靠拢国际先进水平标准的技术水平应从我国国情出发, 既以已有的科研成果、工程应用经验为基础, 又要适当考虑工程建设和科技发展的需要, 经过认真分析论证或测试验证, 保证技术先进、经济合理。同时, 充分研究、积极消化和吸收国外先进国家标准、技术指标, 力求与国际先进标准一致。

4) 标准编制应符合GB/T1.1—2009《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》的规定。

本次修订后的标准主要技术内容为:1.范围;2.规范性引用文件;3.术语和定义、符号;4.标记;5.一般要求;6.要求;7.试验方法;8.检验规则;9.标志、包装及质量证明文件;10.运输和贮存;附录A.护套拉伸性能试验方法;附录B.摩擦系数测定试验方法。

主要修改内容、技术指标及确定依据如下。

法国标准 (XPA 35-037) 和美国混凝土学会规范 (ACI423.7-2014) 对于无粘结预应力筋的防腐润滑涂层并不限定一定要采用油脂。法国标准容许采用微晶蜡或其他能够实现防腐润滑的材料;美国规范则是强调各种试验指标。因此, 本次修订引入防腐润滑涂层的概念, 而不像上一版规范直接提防腐润滑脂, 防腐润滑脂属于原材料, 通过在钢绞线上涂敷成为涂层, 是无粘结钢绞线组成的一部分。

原标准定义“无粘结预应力筋”实际等同于“无粘结预应力钢绞线”, 因此修改后将二者定义合并, 删除“无粘结预应力筋”。

本章对“无粘结预应力钢绞线”及其组成部分“防腐润滑涂层”和“护套”都做了定义, “预应力钢绞线”也是组成部分之一, 因此增加该定义。

原标准引用了GB/T1040—1992《塑料拉伸性能试验方法》, 该标准描述了“拉伸屈服应力”和“断裂伸长率”, 但本次修订后不再引用, 修改后采用的“拉伸屈服应力”和“拉伸断裂标称应变”是标准中要求检测的两项重要技术指标, 而且是塑料制品行业的专用术语, 因此有必要对它们进行描述和定义, 便于厂家和用户理解并正确执行试验方法。

1) 将原标准第5章“要求”中不需要进行试验检测的一般性的规定作为单独一章“一般要求”, 关于性能的要求单独作为一章。

2) 本标准作为产品标准, 应对出厂的无粘结预应力钢绞线产品的合格性做出判定, 对于生产过程中的细节没有必要做太具体的规定, 而且该部分的内容与无粘结预应力钢绞线产品成品的要求重复, 因此本次修订取消“5.1材料”, 只总体规定为“5.1预应力钢绞线、防腐润滑涂层材料和护套材料应经检验合格后方可用来制作无粘结预应力钢绞线”, 关于钢绞线、防腐润滑涂层和护套3个组成部分的具体要求调整到第6章。

3) 目前无粘结预应力钢绞线既可用于体内预应力也可用于体外预应力。用于体内预应力时可直接使用;用于体外预应力时, 对于环境条件较恶劣、防腐要求较高的结构来说, 普通无粘结预应力钢绞线的防护是不够的, 可能需要针对不同的环境条件或者防腐要求对无粘结预应力钢绞线做进一步的防护, 才能满足使用要求。因此, 增加“5.5当用于体外预应力时, 宜根据使用要求对无粘结预应力钢绞线采取有效的防护措施”。

4) 原标准规定“制作无粘结预应力钢绞线, 其质量应符合GB/T5224—2003的规定”, 现在制作无粘结预应力钢绞线所使用的预应力钢绞线除了常用的光面钢绞线 (GB/T5224—2003《预应力混凝土用钢绞线》) , 还有镀锌钢绞线 (YB/T152—1999《高强度低松弛预应力热镀锌钢绞线》) 、环氧涂层钢绞线 (GB/T25823—2010《单丝涂覆环氧涂层预应力钢绞线》) 等, 因此修改为“钢绞线应符合GB/T 5224或国家现行其他类型钢绞线相关标准的规定”的描述。

5) 修改后引入防腐润滑涂层的概念, 推荐采用防腐润滑脂作为防腐润滑涂层, 通过在钢绞线上涂敷成为涂层, 是无粘结钢绞线组成的一部分, 同时也不限制其他符合条件的材料作为防腐润滑涂层的材料, 规定“当需方有要求时, 也可采用其他材料作为防腐润滑涂层, 涂层材料的性能应符合JG/T 430或其他国家现行标准的规定”, 这样可以体现规范的开放性。

6) 原标准规定“护套颜色宜采用黑色, 当需方有要求时, 也可采用其他颜色”, 护套的颜色本身对无粘结钢绞线的使用没有影响, 修改为“护套颜色宜根据需方要求确定”更符合实际情况。

7) 修改了护套的性能

早期护套采用HDPE纯料按照专门的工艺进行制作, 能够达到较高的性能指标。近年来由于市场竞争激烈, 以及国家环保政策的调整, HDPE再生料在护套生产中大量应用, 其性能指标远远低于本标准2004年版的要求, 多年来的应用经验表明, 拉伸强度和断裂伸长率的指标过高, 不符合实际情况。而且塑料的弯曲性能也是使用“弯曲模量”指标, 而不使用原标准中的“弯曲屈服强度”指标。因此, 修改护套的性能指标成为此次修订的重点。为了确定既能满足使用要求又切合生产应用实际情况的指标, 编制组对护套的原料、生产情况、试验方法展开了广泛调研, 并搜集护套样品进行了大量试验, 为指标的确定积累了数据。

护套生产中最大的问题是回收料的无序使用。HDPE的回收与利用本身是受国家政策鼓励的, 标准不应完全限制使用HDPE回收料, 但是塑料在使用、回收、再利用过程中不可避免地受到光、热、氧气等因素的综合影响而发生老化, 在回收时还会受到清洗、破碎、加工过程的作用, 其结构和性能的变化情况较复杂, 由于材料来源、使用环境、加工过程以及回收次数的不同, 不同种类回收HDPE的性能有较大差异。目前厂家使用的HDPE大部分是采用HDPE回收料与HDPE新料按照一定配合比, 经过一定工艺混合制成的HDPE再生料, 如果再生料中回收料质量级别很低, 或者回收料占比过高甚至全部采用回收料制成, 用这样的再生料制作护套会对护套的防护性能造成不良影响, 致使工程中护套破损失去对钢绞线的保护作用的现象时有发生。现有的检测方法无法对HDPE再生料中回收料的比例进行检验, 因此在允许使用HDPE再生料的情况下, 应确保护套的性能符合要求, 才能保证护套的质量。

高密度聚乙烯材料的技术参数很多, 而且专业性能较强, 一般只能委托专业检测机构进行检测, 无粘结预应力钢绞线生产厂家无法自行检验。实际生产中, 生产厂家干脆不检, 致使护套的性能检验成为空白。为此应使护套检验方法简便易操作才能更加有效地控制护套的质量。

在回收再利用过程中, HDPE的结构发生了明显变化, 与HDPE新料相比, HDPE再生料的熔融流动性变差, 拉伸屈服应力明显降低。熔融流动性主要对护套的生产过程有影响, 拉伸屈服应力则直接影响使用性能, 而且通过对不同配合比HDPE再生料制成护套进行拉伸试验的结果可以看出, HDPE新料的比例越高, 拉伸屈服应力和拉伸断裂标称应变均越高, 因此选用拉伸屈服应力和拉伸断裂标称作为控制护套性能的技术指标是可行的, 而且相对于塑料其他性能的试验方法, 拉伸试验比较容易操作。为此在推荐采用高密度聚乙烯树脂作为护套原材料的前提下, 只对护套的拉伸性能指标做出规定, 既简化了护套性能的检测方法, 也能有效控制护套的质量。

为了确定护套拉伸性能的技术指标, 编制组对采用不同配合比HDPE再生料制作的护套和市场上搜集的无粘结预应力钢绞线护套样品进行了拉伸性能试验, 试验数据如表1所示。

由表1中试验数据可以看出, 护套原料中HDPE纯料的比例越高, 拉伸屈服应力和拉伸断裂标称应变的试验数据也越高, 表格中未知配合比的样品这两项数据则较低, 而且从外观来看质量明显较差。

根据试验数据和生产厂家的经验, 拉伸屈服应力和拉伸断裂标称应变的指标确定为:拉伸屈服应力≥15MPa, 拉伸断裂标称应变≥400%。

上述指标与CJ/T297—2008《桥梁缆索用高密度聚乙烯护套料》的要求吻合, 其性能要求的一致性也有利于制造厂家选材和进行质量控制。

8) 修改了摩擦系数的范围

原标准对μ和κ分别规定的范围是:0.04≤μ≤0.09, 0.003≤κ≤0.004, 此规定与CECS180∶2005《建筑工程预应力施工规程》中的规定一致。GB50010—2010《混凝土结构设计规范》和JGJ92—2016《无粘结预应力混凝土结构技术规程》均规定计算预应力损失值时, 无粘结预应力钢绞线的摩擦系数取值为μ=0.09, κ=0.004, 也可根据实测数据确定。无粘结预应力钢绞线中钢绞线与护套壁之间的摩擦会引起预应力损失, 摩擦越小, 预应力损失越小。κ和μ的数值会对预应力损失的计算产生影响, 进而影响到实际建立的预应力值, 张拉阶段预应力损失越大, 建立的预应力值越低, 则构件可能过早出现裂缝, 是不安全的, 但如果张拉力过大, 造成构件反拱过大或预拉区出现裂缝, 也是不利的。

本次修订, 编制组考虑作为产品标准, 摩擦系数取值范围的意义与设计和施工规范不同。在实际设计工作中, 设计人员一般都直接采用规范所建议的参数或经验值进行计算, 设计、施工规范中摩擦系数取值范围的作用就是为设计和施工中计算预应力损失和张拉伸长值提供摩擦系数的取值依据, 而规范所提供的摩擦系数范围应该依据试验和工程实际中测得的数值确定, 应该与大多数工程的实际情况相吻合。产品标准中摩擦系数的取值范围主要是判定无粘结钢绞线产品的该项性能是否合格, 是设计、施工规范确定摩擦系数取值范围的依据之一, 不应与设计施工规范规定的摩擦系数范围矛盾。由于摩擦系数的影响因素众多, 相对于工程中测得的摩擦系数, 产品标准中摩擦系数试验中测得的摩擦系数一般都偏小, 因此不宜规定当测得的摩擦系数小于规范中的下限值时产品就被判为不合格。因此, 本次修订取消了摩擦系数的下限, 只规定上限, 保证实际的预应力损失值不会超过计算预应力损失值, 摩擦系数这项性能就判定为合格。同时, 也规定“当κ<0.003或μ<0.04时, 生产厂应提供κ和μ的实测数值”, 为设计提供计算预应力损失的依据, 避免κ和μ的实测数值过小而导致预应力损失值的计算偏差过大, 对结构安全性造成不利影响。由于标准中列出的是常用规格的无粘结预应力钢绞线, 其他规格的无粘结预应力钢绞线 (主要是直径>15.7mm的规格) 目前没有足够的试验数据和实际应用数据作为确定摩擦系数的依据, 因此规定“未列出规格的无粘结预应力钢绞线的κ和μ应根据实测数据确定”。上述对摩擦系数的要求与其他规范中的取值范围一致, 当摩擦系数超出设计、施工规范规定的下限时应根据实测数据确定的规定与规范中建议做施工现场测试, 并按测试值取定张拉控制应力和计算理论伸长值的思想也是一致的。

1) 对防腐润滑脂含量的检测方法做了细化, 描述更清楚。

2) 护套厚度测量方法中规定“在每端口截面各均匀测量3点, 取其最小值”, 修改为“在护套每端口截面上选取目测最薄的位置测量厚度各一次, 取其最小值”, 目的在于要求护套最薄处的厚度大于要求中规定的最小值。由于实际生产中护套的厚度并非完全均匀, 因此修改后的要求比均匀测量3点取最小值更为严格, 为了保证达到这个要求, 生产厂家可适当增加护套整体厚度或者采取技术措施提高护套的均匀性, 这对提高护套的防护性能是有利的。

3) 原标准规定护套拉伸性能的试验方法按GB/T1040—2006《塑料拉伸性能试验方法》和GB/T9341—2008《塑料弯曲性能的测定》的规定进行, 需要委托专门的检测机构才能进行, 作为出厂检验项目, 可操作性不强, 时效性也较差。修改后将上述标准中的相关内容修改后作为本标准的附录, 使得生产厂家在出厂检验时利用拉力试验机就可自行进行试验, 降低了试验的难度, 有利于厂家更好地控制产品质量。

4) 对摩擦系数试验的描述进行了修改, 对试验方法的描述更为具体, 并配了插图, 提高了可操作性, 并将试验方法调整到附录B。

1) 删除了“原材料检验”和“进场验收及应用说明”相关内容。本标准只对产品结构性能、规格、质量和检验方法做出技术规定, 原材料检验属于生产过程中的质量管理内容, 由厂家自行控制, 保证最终产品合格即可, 本标准不做详细规定。

2) 根据对要求和试验方法的修改, 对检验项目进行了调整, 并将护套拉伸性能试验列为出厂检验项目, 从而达到有效控制护套质量的目的。

3) 修改了组批和抽样出厂检验组批统一为“每批质量不大于60t”, 并规定“应从同一批产品任意盘卷的任意一端端部1米后的部位截取不同试验所需长度的试样”, 对取样部位做了详细说明。各项试验对试样的要求不同, 部分试验可以共用试样, 对各项性能的抽样数量分别做了规定。

4) 增加了型式检验的抽样和判定规则型式检验不对组批做要求, 只要求“应从由同一公称抗拉强度、同一公称直径、同一生产工艺生产的产品中任意盘卷的任意一端端部1米后的部位截取不同试验所需长度的试样”。型式检验中需要检验防腐润滑脂性能, 防腐润滑脂性能试验的试样只能从原材料中抽取, 因此规定“在同一牌号、同一生产工艺生产的防腐润滑脂原材料中随机取样2.0kg”, 与JG/T430—2014《无粘结预应力筋用防腐润滑脂》的规定一致。

将“当每盘质量约为2 000kg时, 成盘叠加堆放时不应超过10 000kg”修改为“成盘叠加堆放时, 最下盘无粘结预应力钢绞线之上堆放的钢绞线不应超过4 000kg”, 规定更为明确。

原附录“进场验收及应用说明”属于施工单位的质量控制, 不属于产品标准的范畴, 删除。

将GB/T1040.1—2006《塑料拉伸性能的测定第1部分:总则》和GB/T1040.2—2006《塑料拉伸性能的测定第2部分:模塑和挤塑塑料的试验条件》、GB/T1040.3—2006《塑料拉伸性能的测定第3部分:薄膜和薄片的试验条件塑料拉伸性能的测定》中适用于护套的拉伸性能试验方法相关内容修改后作为附录A护套拉伸性能试验方法, 便于生产厂家自行检验。

修订后的标准性能指标更切合实际, 试验方法可操作性更强, 对出厂检验及型式检验的要求更加具体, 方便生产和检验。

新标准在总结我国无粘结预应力钢绞线的生产、检验和工程应用经验的基础上, 以大量试验数据为依据, 对有关条文进行了合理的修改和完善, 依据充分可靠, 技术指标先进合理, 可操作性强, 对产品生产和工程应用具有指导意义。