如何判别缓粘结预应力钢绞线优劣

缓粘结预应力技术是继无粘结、有粘结预应力技术之后迅速发展起来的一项新型预应力技术。近年来，其以简便的施工工艺、优良的力学性能及耐久性在工程建设领域得到越来越广泛的应用。工民建领域应用最多，公路与铁路桥梁领域亦开展小规模示范应用，其应用效果得到设计单位、建设单位、施工单位广泛认可。

随着应用规模快速扩大，缓粘结预应力钢绞线生产企业也逐渐增多。然而，缓粘结预应力钢绞线技术含量高、生产工艺复杂，大部分企业无研发及技术实力，未掌握缓粘结预应力核心技术，只是简单模仿，甚至用无粘结预应力钢绞线生产工艺来生产缓粘结预应力钢绞线，所生产产品良莠不齐，有些甚至存在极大缺陷，存在严重质量隐患，极大影响了缓粘结预应力技术行业健康、良性、平稳发展。建设单位、施工单位、设计单位因对缓粘结预应力钢绞线接触相对较少，并不能完全判别缓粘结预应力钢绞线优劣及合格与否。另一方面，建设单位、施工单位因低价吸引，常采购了不合格产品而自身并未发觉、判别，造成不可挽回的损失。

鉴于以上，本文将专门针对此问题，阐述如何判别缓粘结预应力钢绞线优劣。

问题及判别

缓粘结预应力钢绞线由三部分组成，钢绞线、缓凝粘合剂、外包护套。其中钢绞线为普通钢绞线，与无粘结、有粘结所使用钢绞线相同，已很成熟。缓粘结预应力钢绞线核心技术在两个方面：1、缓凝粘合剂；2、外包护套。

1—护套；2—钢绞线；3—缓凝粘合剂；

h—肋高，横肋的最高点到横肋根部在垂直于缓粘结钢绞线轴线方向上的距离（mm）；

hc—肋槽高，横肋内表面最高点至最低点在垂直于缓粘结钢绞线轴线方向上的距离（mm）；

a—肋宽，缓粘结钢绞线横肋在半个肋高处的宽度（mm）；

l—肋间距，缓粘结钢绞线轴线方向上相邻两横肋之间的距离（mm ）。

缓粘结预应力钢绞线构造图及参数定义

缓凝粘合剂

缓凝粘合剂是该技术第一核心，是实现缓粘结预应力钢绞线施工阶段可自由张拉，固化后达到有粘效果的关键。现许多企业不掌握缓凝粘合剂核心技术，所生产产品存在诸多问题。

存在问题：

（1）在张拉阶段，缓凝粘合剂固化过快，导致摩擦系数变大，预应力损失变大，有效应力达不到设计要求，甚至出现提前固化，张拉时钢绞线伸长值远远不够，进行张拉记录造假，存在极大安全隐患。

（2）在张拉阶段虽可自由张拉，但在固化期到后长久不固化，导致在正常使用阶段，荷载施加后钢绞线与周围混凝土无法有效粘结，未达到有粘效果，对抗震及裂缝、挠度控制不利，存在安全风险。

存在以上问题的核心是生产企业未掌握缓凝粘合剂核心技术，缓凝粘合剂配方本身有问题，无法实现张拉适用期可自由张拉，固化期后实现固化的性能。有些企业只有单一配方，而目前国内所有的缓凝粘合剂均属于温度敏感型，其固化速率及程度受温度影响较大。我国幅员辽阔，各地气温差异很大、同一地区季节温度差异也很大，其对缓凝粘合剂固化性能影响各不同。这就要求缓凝粘合剂必须根据不同地域、不同季节有不同的有效配方才能完全满足各地、各种温度工况下的工程要求。目前，国内能够针对不同地域、不同季度使用工况生产出合格缓粘结预应力钢绞线的企业并不多。更多的企业，只用一个配方适用全国各个地方、各个季节。这样会造成，在温度适中的地区，张拉正常，固化正常。但在偏热的地方缓凝粘合剂提前固化，张拉不动；或在偏冷的地方又长久不固化，存在诸多问题，潜藏结构安全隐患。

鉴别方法：

对第（1）、（2）两个问题，可以对生产企业所提供产品做粘度及快速固化检测试验，目前有许多设计单位也意识到这个问题，在设计时提出了要求，要求施工单位对生产企业提供的缓粘结预应力钢绞线做粘度及快速固化检测试验，大约一周可出结果。粘度的检测可以判断张拉适用期内是否可能会出现提前固化的情况；快速固化检测试验可以判断固化期后能否完全固化，能否达到标准强度。建议设计单位在进行缓粘结预应力结构设计时，均应加入此条规定。由笔者所在单位主编，且正在编制的《大直径缓粘结预应力钢绞线》产品标准，即已考虑加入相关条款，规范缓凝粘合剂相关检测与试验方法。

护套

护套，尤其“肋”是缓粘结预应力钢绞线第二核心技术，肋高是关键参数。

肋高，直接影响缓粘结预应力钢绞线的粘结锚固性能。缓粘结预应力钢绞线的力学原理是：在肋状外包护套的定型下，缓粘结预应力钢绞线中缓凝粘合剂亦成肋状。在固化后，与周围混凝土形成很强的机械咬合作用，从而实现优良的粘结锚固性能，钢绞线与周围混凝土形成一体，协同变形，共同受力。就此原理，首先，外包护套要有肋，外包护套要将缓凝粘合剂定型形成肋，外包护套的内表面要成凹槽。更重要的，肋高与肋槽必须符合高度要求。

                     缓粘结预应力钢绞线外观                  缓粘结预应力钢绞线与周围混凝土粘结状态

                                  缓粘结预应力钢绞线外包护套凹槽                   缓粘结预应力钢绞线外包护套剥开后状态

肋高对缓粘结预应力钢绞线在混凝土构件中产生的粘结锚固作用非常重要。拉拔试验证明，当肋高符合要求时，拉拔破坏形态均为劈裂破坏形态，且出现沿构件高度的贯通裂缝，显示出很强的粘结锚固性能；当肋高较低或者无肋时，多为拉脱破坏形态。

                                         正面裂缝                            侧面（沿试件高度）裂缝

劈裂破坏形态

                                                          试件劈开后内部形成的肋痕

良好的粘结锚固性能，决定了缓粘结预应力混凝土结构优异的抗震性能与疲劳性能，中国建筑科学研究院、中国建筑技术集团有限公司、大连理工大学、北京兆福基新材料科技发展有限公司等单位所进行的缓粘结预应力混凝土结构抗震性能试验、疲劳性能试验均已明确验证了此优异性能。这也是铁路设计单位越来越认可缓粘结预应力技术重要原因之一。吴忠至中卫城际铁路线上100双线、80双线现浇连续梁桥，青岛悬挂式轨道交通试验段均采用了缓粘结预应力技术，应用效果良好，得到铁路设计单位高度认可。

肋高是重要参数，但规定肋高的目的，是要确保形成一定高度的肋槽。形成合理高度的肋槽方能使固化后的缓凝粘合剂所形成的肋具有合理高度。外包护套的作用之一即是给缓凝粘合剂定型。在结构当中，真正受力的并非外包护套，而是最后可以形成不低于C50强度的缓凝粘合剂。故，与肋高同等重要的参数即是肋槽，原《缓粘结预应力钢绞线》JG/T 369-2012,只给出了肋高的要求，可以想象，当护套厚度较厚时，其内部固化后的缓凝粘合剂并未形成有效肋形及高度，粘结锚固性能会大大降低。同时，因护套的存在，如果肋高、肋槽或者说缓凝粘合剂有效高度很低甚至无高度，则在护套界面容易产生滑移，其粘结锚固性能将会大大低于祼线的粘结锚固性能。当肋槽高度大于一定高度时，固化后的缓凝粘合剂所形成的肋亦达到相同高度，护套界面将不会存在滑移，缓凝粘合剂所形成的肋才能与周围混凝土产生咬合粘结作用，其优良的粘结锚固性能才能体现。因此，通过大量试验验证，笔者认为，缓粘结预应力钢绞线肋高必须符合要求，如不符合其粘结锚固性能将骤降。可以总结为“优者更优，劣者更劣”。另一方面，了解了肋高的作用机理，可以发现肋槽是比肋高更为重要的参数。因此，笔者所在单位主编的《大直径缓粘结预应力钢绞线》产品标准即引入了肋槽的概念，此参数的引入更符合缓粘结预应力作用机理，更符合缓粘结预应力钢绞线质量把控要点。

目前，很多生产企业因不掌握技术核心，甚至不掌握缓粘结预应力技术基本原理，所生产产品有很大缺陷，甚至于有些企业，简单仿造，用无粘结预应力生产工艺生产缓粘结预应力钢绞线，产品存在很大质量隐患。

存在问题：

（1）无肋或肋高、肋槽高度不达标；

（2）有肋，但肋形平滑，肋根部与绞线轴向所成角度较小，易滑脱，如半圆形肋。合格产品应为倒“U”形肋。

（3）在施工阶段，因护套材料不合格，经常导致护套被刮破，缓凝粘合剂外流，污染环境。

鉴别方法：

对于第（1）个问题：

合格产品特征：肋均匀规则，肋高和肋槽符合下表要求。肋槽明显，可以很好的给缓凝剂定型。

不合格产品特征：外表肋痕低或基本无肋、只有浅印、不规则；肋内侧无凹槽，无法给缓凝剂定型。

                               缓粘结预应力钢绞线各规格护套肋高、肋槽表

                              合格                                                                      不合格

                             合格                                                                   不合格

                                            合格产品在缓凝剂凝固后与周围混凝土粘结咬合状态图

肋符合要求的缓粘结预应力钢绞线在缓凝粘结剂固化后会与周围混凝土紧密粘结咬合一起，形成优良的粘结锚固性能。不合格产品，则无法与周围混凝土形成良好粘结咬合，存在结构安全隐患。

对于第（3）个问题，施工时护套易被刮破，缓凝粘合剂易外流污染环境。此问题是因为生产企业为了节省成本、低价竞争，生产缓粘结预应力钢绞线外包护套所用或掺用材料为价格低廉的再生料（与无粘结预应力钢绞线护套所用材料一样），此种材料在缓粘结预应力钢绞线压痕工艺过程中极易破裂，到现场施工过程中亦容易破损。可通过如下方法判别。

采用再生料的缓粘结预应力钢绞线在外表触碰时明显会感觉到强度低、硬度小、外表肋痕低或基本无肋、只有浅印、不规则。合格缓粘结预应力钢绞线外包护套因使用了价格昂贵的高密度聚乙稀材料，外表触碰时明显感到强度高、硬度大，且肋的高度高、所成肋规则均匀、明显。

                        高密度聚乙稀护套（合格）                                              再生料护套（不合格）

结语

缓粘结预应力技术以其优秀的施工便捷性、优良的力学性能与耐久性具有很好发展应用前景。这项新技术所催生的新行业应该得到健康、秩序、平稳发展。但是从目前发展现状来看，行业的规范化、良性化发展还有许多工作要做。例如，相关标准的重新修订及新标准的制订，缓粘结预应力钢绞线检验检测技术手段的发展完善等。

笔者走访了多数生产企业、亦调研了诸多业内人士。缓粘结预应力技术是一项技术含量较高的预应力技术，要完全掌握该项技术，包括结构、材料、工艺、应用等。各专业人才配备齐全的完整团队亦需多年积累与苦练，没有足够的研发投入与时间积累，开展缓粘结预应力钢绞线生产的确存在诸多问题，令人堪忧。

希望广大建设单位、施工单位、设计单位、生产企业能够本着对用户负责、对安全负责、对社会负责、对技术负责的态度与责任感来开展相关工作。可以预判，这项技术必然会得到很大的发展，随着技术进一步完善、成熟，缓粘结预应力技术未来必然会成为预应力技术的主流。