《預應力混凝土用高強冷滾壓螺紋鋼筋》編制說明（征求意見稿）

1預應力混凝土用高強冷滾壓螺紋鋼筋編制說明一、工作簡況根據(jù)廣西機械工程學會下達的團體標準制修訂計劃，團體標準“預應力混凝土用高強冷滾壓螺紋鋼筋”已列入制定計劃，歐維姆公司作為第一起草單位參與此項團體標準的制定工作，并于2021年與廣西機械工程學會簽訂標準制修訂合作協(xié)議書，要求2024年完成制定任務。2021年4月接到團體標準制定任務后，柳州歐維姆機械股份有限公司立即立項著手團體標準《預應力混凝土用高強冷滾壓螺紋鋼筋》的起草工作，經(jīng)過了3年對高強冷滾壓螺紋鋼筋表面質(zhì)量、強度、疲勞性能、防腐性能、安全性能等進行深入的研究，為標準制定工作提供充分的理論依據(jù)及數(shù)據(jù)支撐。1.資料的收集（1）收集分析、研究了目前國內(nèi)外螺紋鋼筋的種類及《HotRolledandHotRolledandProcessedHighTensileAlloySpecificationforUncoatedHigh-StrengthSteelBarsfor2PrestressingConcrete》ASTMA722/A722M-07等相關標準，比較分析各標準之間的關系及引用內(nèi)容。（2）了解了國內(nèi)外高強冷滾壓螺紋鋼筋生產(chǎn)、使用、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢有關資料。（3）據(jù)了解，目前國內(nèi)只有我公司在生產(chǎn)高強冷滾壓螺紋鋼筋，但類似的產(chǎn)品有精軋螺紋鋼筋、高強螺桿、普通螺紋鋼筋等，了解這些類似產(chǎn)品的一些關鍵技術指標及發(fā)展（4）了解了國內(nèi)外高校及企業(yè)對高強冷滾壓螺紋鋼筋的研究情況。（5）總結了多年來走訪用戶及在用戶技術服務、項目技術交流中獲得的用戶信息，了解了國內(nèi)橋梁及設計院對高強冷滾壓螺紋鋼筋的要求和關注方向。2.標準的編寫柳州歐維姆機械股份有限公司對高強冷滾壓螺紋鋼筋的研究和生產(chǎn)已有10年，編制了企業(yè)標準，在編制企業(yè)標準的基礎上，結合以上收集的資料和研究的結果進行該團體標準的編制。二、標準編制原則和主要技術內(nèi)容以預應力用冷滾壓螺紋鋼筋的生產(chǎn)、使用的實際情況為主要編制依據(jù)，參考了GB/T20065-2016《預應力混凝土用螺紋鋼筋》、GBT14370-2015《預應力筋用錨具、夾具和連接器》及BS4486、ASTMA722/A722M-07等國內(nèi)外標準的3部分內(nèi)容，充分考慮國家建筑結構及橋梁建設將來對預應力用冷滾壓螺紋鋼筋的要求和趨勢，提高標準的適應能力。文件規(guī)定了預應力混凝土用冷滾壓螺紋鋼筋的要求，主要為結構尺寸要求、材料要求、成品鋼筋要求及力學性能要求,描述了試驗方法、檢驗項目及規(guī)則、包裝、標志及質(zhì)量證明書等。三、對應國家標準和行業(yè)標準的說明目前，國內(nèi)無高強冷滾壓螺紋鋼筋已發(fā)布的標準，中冶檢測主編我公司參編的中國工程建設標準化協(xié)會的團體標準名稱為“高強冷滾壓螺紋預應力鋼筋技術規(guī)程”還未發(fā)布，因此該標準名稱為“預應力混凝土用高強冷滾壓螺紋鋼筋”，無相同的標準名稱。按照GB/T1.1-2000的規(guī)定，編寫了標準范圍。明確了本標準適用的范圍：適用于冷滾壓工藝成型的螺紋鋼筋的設計、制造和檢驗。按照GB/T1.1-2000和GB/T20000.2的規(guī)定，編寫了引用標準根據(jù)實際情況和我國標準編寫的一般方法，編寫了標準中冷滾壓螺紋鋼筋進行定義。有以下幾個特點：采用冷滾壓4工藝成型，連續(xù)外螺紋，直條鋼筋。并定義了鋼筋的作用以便更好的理解。1.由于螺紋鋼筋兩端多次滾壓中間一次滾壓的滾壓工藝，中間和兩端的尺寸是不一樣的，該項僅對其兩端的錨固段及連接端的外形和截面形狀進行示意。2.螺紋規(guī)格根據(jù)我公司能生產(chǎn)出的公稱直徑規(guī)格規(guī)定范圍為32~130，GB/T20065-2016規(guī)定鋼筋公稱直徑范圍最大到75mm,BS4486標準最大公稱直徑范圍最大到40mm，ASTMA722/A722M-07標準公稱直徑范圍最大到75mm。該標準規(guī)定的公稱直徑范圍比國內(nèi)外相關標準的直徑范圍大，且最大直徑到130mm，是目前直徑最大的螺紋鋼筋。3.表1中螺牙尺寸我公司已在原設計研究的基礎上進行大量的計算和優(yōu)化，通過使用ABAQUS有限元軟件進行數(shù)值模擬，針對不同鋼筋直徑、螺牙形狀與間距進行參數(shù)化分析，得出適配牙高和螺距，減小螺牙根部的應力集中，并使擠壓量變小，滾壓次數(shù)減少，金屬的遷移量及遷移距離都降低。允許偏差根據(jù)現(xiàn)有的滾壓模滾壓出的螺紋鋼筋的成品尺寸偏差范圍而定，且比GB/T20065-2016允許偏差范圍小，要求更高，精度也更高。4.螺紋鋼筋的公稱截面面積是鋼筋的最小截面積，理論質(zhì)量含螺牙的重量。5原材料的選用對成品螺紋鋼筋的質(zhì)量有重要的影響，為確保原材料質(zhì)量，保證原材料具有足夠塑性、韌性和較好的冷變形性能，編寫了對材料的要求。對原材料的牌號，化學成分及力學性能進行的詳細的規(guī)定。同時對其提出原材料按GB/T4162進行100%超聲波探傷，探傷級別應符合B級的要求。1.為了確保高強冷滾壓螺紋鋼筋的質(zhì)量，結合實際生產(chǎn)和應用情況，參考類似產(chǎn)品相關標準的規(guī)定，對長度的允許偏差、重量偏差，彎曲度進行規(guī)定。2.螺紋鋼筋的表面質(zhì)量是檢驗鋼筋質(zhì)量的一個重要指標，表面不應有裂紋和影響螺紋鋼筋力學性能及連接的其他缺陷，且進行磁粉探傷檢驗，滿足NB/T47013.4-2015第9章表7的Ⅱ級要求。3.折疊是螺紋表面的金屬皺紋，通常在各個產(chǎn)品中以相同的樣式出現(xiàn)。滾壓工藝使牙頂折疊痕不可避免，經(jīng)與中冶檢測共同對缺陷磁痕的大量研究，表明牙頂折疊對鋼棒的質(zhì)量的影響較小，因此規(guī)定螺紋鋼筋牙頂允許存在滾壓折疊。4.螺紋鋼筋表面防腐主要有發(fā)黑和環(huán)氧噴涂兩種，普通環(huán)境一般采用發(fā)黑處理，滿足GB/T15519的規(guī)定，嚴重腐蝕的環(huán)境則應采用環(huán)氧噴涂處理，并規(guī)定環(huán)氧噴涂厚度范圍為150~300μm，滿足GB/T25826的規(guī)定。6螺紋鋼筋的強度級別參考國內(nèi)外相關標準，并結合市場實際需求，規(guī)定了常用的PSB830、PSB930、PSB1080三種級別，其中PSB830強度級別的鋼筋全尺寸均有，而PSB930及PSB1080強度級別的直徑范圍為32~100mm。2.拉伸性能拉伸性能是評估螺紋鋼筋質(zhì)量及強度的重要力學性能指標，拉伸性能的好壞直接影響螺紋鋼筋在工程應用中的可靠性和安全性。抗拉強度是指螺紋鋼筋能夠承受的最大拉力。屈服強度是指螺紋鋼筋產(chǎn)生塑性變形的最大應力，屈服強度的高低決定了鋼棒的韌性和可塑性。屈服強度Rp0.2表示沒有明顯屈服現(xiàn)象的材料試樣產(chǎn)生0.2%非比例伸長率的應力值表示的條件屈服強度。斷后延伸率是指螺紋鋼筋受力時能承受的變形能力，延伸率的大小直接影響工程結構的耐久性及抗變形性能。對應指標依據(jù)大量的螺紋鋼筋改進研究及試驗研究結果，且高于GB/T20065-2016的性能指標要求。3.應力松弛性能應力松弛性能是指螺紋鋼筋在等溫條件下（通常設定在20℃),將螺紋鋼筋試樣保持一定長度，在給定的時間內(nèi)，從初始力開始測定試樣上力損失的百分比。體現(xiàn)在工程應用中，螺紋鋼筋在張拉后會有不同程度的力值損失。標準中用松弛率指標對螺紋鋼筋進行應力松弛性能的判定。應力松弛性能除滿足初始應力0.7抗拉強度Rm條件下、1000h后松弛率≤3%的規(guī)定外，還需滿足在初始應力為0.8屈服強度Rp0.2條件7下，10h應力松弛率不應大于1.5%的規(guī)定，允許用至少120h的測試數(shù)據(jù)推算1000h的松弛率值。4.疲勞性能疲勞性能指標是驗證螺紋鋼筋在長期動荷載作用下的耐久性，是橋梁結構工程設計需要考慮的關鍵因素，疲勞性能的研究對于確保螺紋鋼筋的使用壽命至關重要。國內(nèi)相關標準對高強預應力冷滾壓螺紋鋼筋還未制定適合其受力特性的疲勞性能指標，但我們對其進行過多次不同疲勞荷載等級的疲勞性能試驗，積累了不少的經(jīng)驗，并結合實際工程應用情況確定螺紋鋼筋的疲勞性能指標如表4。在后張拉結構中，法國規(guī)范（BPEL91修訂99）將應力上限為0.70Fpk；在預應力地錨中，規(guī)范EN1537規(guī)定應力上限為0.60Fpk，初步檢驗和接收試驗的拉力小于0.80Fpk；如果再次使用，第一次使用時，棒材的拉力限制在0.60Fpk，后續(xù)使用時限制在0.50Fpk。國內(nèi)現(xiàn)行國家標準《混凝土結構設計規(guī)范》GB50010對預應力螺紋鋼筋張拉控制要求為不宜小于0.5Fpk、不應超過0.85Fpk。在國家標準GB/T14370標準中規(guī)定預應力鋼材疲勞應力上限為0.65Fpk?？偨Y基于斷裂力學的不同規(guī)格鋼筋張拉控制應力限值研究成果，在試驗與理論研究的基礎上，本標準將高強冷滾壓螺紋鋼筋疲勞應力上限值設為0.60Rm。(Fpk=Rm)（2）應力幅8在國家標準GB/T14370標準中規(guī)定預應力鋼材疲勞應幅為80MPa,但經(jīng)多次改進和大量試驗研究結果表明，50mm以上的螺紋鋼筋疲勞應力幅是80MPa是很難通過，通過率不到30%，而應力幅為50MPa時疲勞試驗基本通過200萬次疲勞試驗，因此將小直徑螺紋鋼筋的疲勞應力幅規(guī)定為80MPa，大直徑螺紋鋼筋的疲勞應力幅規(guī)定為50MPa，以50mm為大小直徑鋼筋的分界線。后續(xù)我們將對螺紋鋼筋的疲勞性能持續(xù)進行研究，提高其疲勞性能，提升其使用壽命，為越來越多的工程需求服務。（九）試驗方法按照GB/T1.1-2000的規(guī)定，參照GB/T20065-2016的內(nèi)容并根據(jù)高強冷滾壓螺紋鋼筋的特點，編寫了本標準的試驗方法。1.化學成份GB/T20065-2016的規(guī)定。2.表面質(zhì)量螺紋鋼筋的表面質(zhì)量采用目測+磁粉探傷，滿足NB/T47013.4-2015的規(guī)定，且要求全檢。3.拉伸試驗按GB/T228.1的規(guī)定進行。測定斷后伸長率A時，原始標距長度應為5倍的螺紋鋼筋公稱直徑，當有爭議時，應采用手工法計算。最大力下總伸長率Agt的測定方法按附錄A要求測定。94.應力松弛試驗按GB/T10120的規(guī)定，在恒溫20℃條件下進行，標距長度不小于40倍公稱直徑。允許用至少120h的測試數(shù)據(jù)推算1000h的松弛率值。5.疲勞試驗按GB/T3075的規(guī)定，夾具之間距離不小于500mm。6.防腐性能檢驗采用目測+測厚儀。7.尺寸測量除尺寸測量外，還需進行螺紋旋進情況檢驗（十）檢驗規(guī)則參照GB/T20065-2016，編寫了本標準的檢驗項目及規(guī)則。四、主要試驗（或驗證）情況經(jīng)過大量的產(chǎn)品改進及試驗研究，螺紋鋼筋的拉伸試驗性能及應力松弛性能滿足表3力學性能的要求，疲勞性能滿足表4的要求。五、標準中涉及專利的情況本標準不涉及專利問題。六、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用等情況預應力用冷滾壓螺紋鋼筋是在整根鋼筋上軋有外螺紋的直徑、高強度、高尺寸精度的直條鋼筋，廣泛應用于大型水利工程、工業(yè)和民用建筑中的連續(xù)梁和大型框架結構，公路、鐵路大中跨橋梁、核電站及地錨等工程。近幾年大直徑高強冷滾壓螺紋預應力鋼筋在重大跨海裝配式大橋工程中得到了廣泛應用，具有高效、節(jié)能、低耗成型工藝，且握裹力可靠、張拉后回縮值小等優(yōu)點，并體現(xiàn)了更高的韌性和更優(yōu)的機械性能。與冷滾壓螺紋鋼筋類似的精軋螺紋鋼筋已制定國家標準《預應力混凝土用螺紋鋼筋》GB/T20065-2016，但該項標準僅適用于通過熱軋、軋后余熱處理或熱處理等工藝生產(chǎn)的螺紋鋼筋，通過冷滾壓生產(chǎn)的螺紋鋼筋目前還未有標準可參考和執(zhí)行。預應力用冷滾壓螺紋鋼筋已應用于港珠澳大橋橋墩預制拼裝、廈門第二東通道橋墩預制拼裝等大型橋墩預制拼裝橋梁工程，應用于虎跳峽金沙江大橋、南寧英華大橋、南寧橫州大橋、港珠澳大橋、杭甬復線一期工程等預應力混凝土工程，并出口巴拿馬、菲律賓、馬來西亞等國外橋梁工程項目，取得很好的應用成果，具有較高的社會效率及經(jīng)濟效益。當前，該產(chǎn)品的市場前景良好，具有進一步推廣的需要，而今制定其團體標準即可保證了高強冷滾壓螺紋鋼筋的質(zhì)量控制，同時也可滿足設計單位合理引用及應用單位有依據(jù)驗收產(chǎn)品的需求。七、與國際、國外對比情況目前國際、國外相關標準有《HotRolledandHotRolledandProcessedHighTensileAlloySteelBarsforthePrestressingofConcrete》BS4486、《StandardSpecificationforUncoatedHigh-StrengthSteelBarsforPrestressingConcrete》ASTMA722/A