摘要：預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭，作為張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)主筋的定位和錨固部分，具有很重要的作用，然而在管樁的實(shí)際生產(chǎn)中常常會(huì)出現(xiàn)鐓頭脫頭現(xiàn)象，給企業(yè)造成巨大的損失。本文中，作者結(jié)合金屬熱處理的原理和實(shí)際生產(chǎn)中的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鐓頭的成型工藝，通過調(diào)整鐓頭機(jī)參數(shù)和PC鋼棒鐓頭尺寸，改變鐓頭形狀與加熱效果，使預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最佳效果。

　　關(guān)鍵詞：預(yù)應(yīng)力,管樁,鐓頭,工藝

　　正文

　　迄今為止，中國已有數(shù)百家管樁廠，年產(chǎn)量已超過億米，管樁被廣泛的應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑，及鐵路、公路、橋梁的基礎(chǔ)工程上。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭做為張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)主筋的定位和錨固裝置，需要足夠的強(qiáng)度。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，通常會(huì)由于PC鋼棒材質(zhì)不穩(wěn)定、鐓頭工藝不成熟、外界酸堿腐蝕、氧化作用、氫環(huán)境等各種因素造成預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭脫頭。鑒于目前專門介紹鐓頭的文獻(xiàn)資料極少，研究深度不夠，本文作者通過調(diào)整鐓頭機(jī)參數(shù)和PC鋼棒鐓頭尺寸，改變鐓頭形狀與加熱效果后，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最佳效果，使得生產(chǎn)中不合格品率顯著降低。

　　1鐓頭的技術(shù)要求：

　　將切斷后PC鋼棒的二端部，鐓出形狀似不規(guī)則球形的墩頭，做張拉預(yù)應(yīng)力時(shí)主筋定位和錨固。其主要成分是 PC鋼棒[1]，PC鋼棒的主要組織，是在線淬火的馬氏體，馬氏體是碳溶于α-Fe的過飽和固溶體，是奧氏體通過無擴(kuò)散型相轉(zhuǎn)變的亞穩(wěn)定相，是一種能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織[2]。

　　1.1鐓頭的外觀要求

　　鐓頭的直徑和厚度達(dá)到規(guī)定的要求，外形圓整、不歪斜、不開裂。

　　張拉預(yù)應(yīng)力筋時(shí)鐓頭用于定位和錨固，鐓頭錨固在端板的鐓頭孔內(nèi)，固定板封住鐓頭孔，張拉時(shí)兩端的鐓頭承受張拉應(yīng)力。如果鐓頭直徑偏大，則無法放入鐓頭孔內(nèi);如果鐓頭過小，則在張拉時(shí)受力面積較小，容易將端板拉穿;如果鐓頭偏厚，做出的管樁會(huì)鐓頭高出;如果偏薄，鐓頭強(qiáng)度會(huì)比較低;如果偏頭、歪頭，則受力不均勻;如果有裂縫，則強(qiáng)度降低。因此一個(gè)良好的外觀尺寸對于評價(jià)鐓頭的優(yōu)劣十分重要。預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭尺寸要求。

　　1.2鐓頭強(qiáng)度要求[3]-[5]

　　預(yù)應(yīng)力管樁所施加的預(yù)應(yīng)力由兩端鐓頭所承受，使用中抗彎抗拉等性能也主要由鋼筋所決定，換言之，所有鋼筋承受的力都體現(xiàn)在鐓頭上。

　　國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的主筋在張拉時(shí)，張拉控制應(yīng)力取為0.7倍的鋼筋抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，即σcon = 0.7 fptk，PC鋼棒的抗拉強(qiáng)度值為1420 Mpa，鐓頭的強(qiáng)度必須達(dá)到鋼筋標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度的90%以上，即：

　　Qdtpc = 0.9Qpc= 0.9×1420 Mpa = 1278 MPa

　　2成型工藝

　　2.1鐓頭的成型過程

　　在鐓頭機(jī)上設(shè)定參數(shù)，把鋼筋放進(jìn)夾具夾緊，啟動(dòng)后鐓頭機(jī)自動(dòng)按程序鐓頭。PC鋼棒在進(jìn)行熱處理時(shí)一般會(huì)有強(qiáng)度損失，導(dǎo)致鐓頭強(qiáng)度降低。其本質(zhì)是將PC鋼棒頂部加熱后，用氣壓機(jī)將其推成帽狀。

　　步驟為：低壓夾緊(T1)→ 高壓加緊(T2) →低壓鐓頭(T3) →去毛刺加熱→斷電(T5) →第二次加熱(T6) →第二次斷電(T7) →第三次加熱(T8) → 高壓墩頭(T9) → 斷電墩頭(T10) →成型。

　　2.2鐓頭的外觀尺寸調(diào)整

　　鐓頭外觀尺寸的問題可以分為鐓頭直徑偏大、鐓頭直徑偏小，鐓頭偏厚，鐓頭偏薄，鐓頭偏頭，鐓頭歪頭，鐓頭裂縫，鐓頭冒高出等8類，解決辦法如下：

　　1、直徑偏大

　　此類情況可以分為四類：①頂柱與夾具之間的距離偏大，應(yīng)該降低;②頂柱前進(jìn)距離過大，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器;③氣壓過大，應(yīng)該降低;④鐓頭加熱過度，應(yīng)該降低加熱時(shí)間或降低加熱電壓;

　　2、直徑偏小

　　此類情況可以分為五類：①頂柱與夾具之間的距離偏小，應(yīng)該增加;②頂柱前進(jìn)距離過小，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器;③氣壓過小，應(yīng)該增加;④鐓頭機(jī)過冷，應(yīng)該取廢鋼棒試鐓幾次，以此預(yù)熱;⑤鐓頭加熱不足，應(yīng)該增加加熱時(shí)間或增加加熱電壓;

　　3、鐓頭偏厚

　　此類情況可以分為五類：①頂柱與夾具之間的距離偏大，應(yīng)該減小;②頂柱前進(jìn)距離過小，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器;③氣壓過小，應(yīng)該增加;④鐓頭機(jī)過冷，應(yīng)該取廢鋼棒試鐓幾次，以此預(yù)熱;⑤鐓頭加熱不足，應(yīng)該增加加熱時(shí)間或增加加熱電壓;

　　4、鐓頭偏薄

　　此類情況可以分為四類：①頂柱與夾具之間的距離偏小，應(yīng)該增加;②頂柱前進(jìn)距離過大，應(yīng)該調(diào)整回程感應(yīng)器;③氣壓過大，應(yīng)該降低;④鐓頭加熱過度，應(yīng)該降低加熱時(shí)間或降低加熱電壓;

　　5、鐓頭偏頭

　　此類情況是因夾具未對齊造成，應(yīng)該校正夾具位置;

　　6、鐓頭歪頭

　　此類情況可以分為兩類：①PC鋼棒切口不平，應(yīng)該更換或調(diào)整下料機(jī)刀具;②頂柱傾斜，應(yīng)該校正;③鋼筋有油或者生銹，應(yīng)該合理存放。

　　7、鐓頭開裂

　　此類情況可以分為四類：①鐓頭過快，應(yīng)該降低氣壓;②鐓頭加熱不足，應(yīng)該增加加熱時(shí)間或增加加熱電壓;③PC鋼棒未過7天緩沖期，應(yīng)該停幾天再用;④PC鋼棒質(zhì)量有問題;

　　8鐓頭帽高出

　　應(yīng)該更換頂柱。

　　2.3鐓頭的強(qiáng)度調(diào)整：

　　強(qiáng)度不足有以下幾種情況：

　　1、外觀尺寸不合格：應(yīng)該調(diào)整外觀尺寸;

　　2 、PC鋼棒切口不平：①更換下料刀具;②去毛刺加熱時(shí)間增加或電壓增加;

　　3、加熱不足：應(yīng)該增加加熱時(shí)間或加熱電壓，加熱時(shí)出現(xiàn)暗紅色為準(zhǔn)，表面溫度360-430 ℃;

　　4、鐓頭過熱：應(yīng)該降低加熱時(shí)間或加熱電壓，加熱時(shí)出現(xiàn)暗紅色為準(zhǔn)，表面溫度360-430 ℃;

　　5、PC鋼棒材質(zhì)引起的強(qiáng)度不足：應(yīng)該停止使用;

　　2.4鐓頭時(shí)出現(xiàn)的其他問題及解決辦法：

　　1、天氣變化異常時(shí)應(yīng)格外關(guān)注鐓頭強(qiáng)度變化，根據(jù)天氣變化情況和鐓頭試樣送檢結(jié)果及時(shí)調(diào)整鐓頭機(jī)參數(shù);

　　2、PC鋼棒兩端的切口一般有差別，每一臺鐓頭機(jī)的實(shí)際使用效果也有差別，因此在送檢鐓頭時(shí)應(yīng)該選擇對應(yīng)的端面進(jìn)行鐓頭。

　　3 抗拉強(qiáng)度測試

　　為了驗(yàn)證調(diào)整方法的效果，本文做了以下實(shí)驗(yàn)。

　　實(shí)驗(yàn)器材：

　　PC鋼棒：南通市交通鋼繩有限責(zé)任公司生產(chǎn)的預(yù)應(yīng)力管樁用PC鋼棒5根Φ 10.7 mm規(guī)格和5根Φ 12.6 mm規(guī)格;萬噸拉力機(jī)為：濟(jì)南試金有限責(zé)任公司生產(chǎn)的WAW – 600 C型號的萬噸拉力機(jī);

　　實(shí)驗(yàn)依據(jù)G/BT 228.1­­-2010要求，選取長30-40 cm的PC鋼棒，PC鋼棒一端鐓頭，上端由套筒固定鐓頭，下端由夾具夾住PC鋼棒母材，張拉速率為10 mm/min。

　　由圖2.1可以看出：在前60 s內(nèi)，張拉力隨著時(shí)間的推移不斷增大，屬于彈性變形階段;在60 s左右張拉力轉(zhuǎn)為平緩，由屈服臨界點(diǎn)(Fp0.5)向屈服完結(jié)點(diǎn)(Fm)轉(zhuǎn)變;屈服完結(jié)點(diǎn)(Fm)以后是縮頸階段，PC鋼棒母材在此階段斷裂;

　　1、實(shí)驗(yàn)所用5個(gè)Φ10.7 mm的PC鋼棒鐓成的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到136 KN以上，壓強(qiáng)為1578 MPa，縮頸形變以后PC鋼棒母材斷裂，達(dá)到預(yù)期要求;

　　2、實(shí)驗(yàn)所用的5個(gè)Φ 12.6 mm的PC鋼棒鐓成的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到188 KN以上，壓強(qiáng)為1504 MPa，縮頸形變以后PC鋼棒母材斷裂，達(dá)到預(yù)期要求。

　　4 結(jié)論

　　經(jīng)過對預(yù)應(yīng)力混凝土管樁鐓頭形狀與強(qiáng)度調(diào)整，在鐓頭的成型過程中避免了熱處理引起的強(qiáng)度損失。能明顯的使預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的鐓頭抗拉強(qiáng)度達(dá)到最佳效果，甚至高于PC鋼棒母材的抗拉強(qiáng)度，使生產(chǎn)中不合格品率顯著降低。

　　5 參考文獻(xiàn)：

　　[1] 金屬材料拉伸試驗(yàn)，GB/T 5223.3-2005;

　　[2] 趙連成，金屬固態(tài)相變原理，2003，76-91;

　　[3] 先張法預(yù)應(yīng)力管樁，GB 13476-2009;

　　[4] 預(yù)應(yīng)力混凝土管樁圖集，10G409;

　　[5] 先張法預(yù)應(yīng)力混凝土離心樁，2010浙G22;