一种耐高温预应力钢绞线制造技术

本发明专利技术涉及一种耐高温预应力钢绞线，包括内芯以缠绕在内芯外侧的绞线，所述内芯为形状记忆合金材质的内芯，所述绞线设有若干股，呈螺旋状缠绕在内芯的外侧。与现有技术相比，本发明专利技术使用SMA材质的内芯，在高温诱发下，SMA从马氏体相转变为奥氏体相，恢复至初始形态并在约束作用下产生预应力，产生相当可观的恢复力，从而保持钢绞线的预应力不致过低，甚至有所提高。

A high temperature resistant prestressed steel strand

The invention relates to a high temperature resistant prestressed steel strand, which comprises a strand with an inner core winding on the outer side of the inner core. The inner core is an inner core of shape memory alloy material. The strand is provided with several strands, which are spirally wound on the outer side of the inner core. Compared with the prior art, the inner core of the SMA material in the present invention transforms the martensite phase into the austenite phase, restores to the initial shape and produces prestress under the restraint action, thus producing considerable resilience, so as to keep the prestress of the steel strand not too low, or even to improve.

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温预应力钢绞线
本专利技术涉及建筑材料领域，尤其是涉及一种耐高温预应力钢绞线。
技术介绍
据统计，建筑火灾从起火到扑灭一般需要2小时，此时预应力混凝土结构内部预应力筋的温度通常达到近400℃。传统钢绞线在高温作用下不仅会发生强度和刚度劣化，且由于其本身和混凝土高温蠕变导致严重的预应力损失，不仅使结构承载能力降低，并使结构的开裂和变形加速。开裂和变形又加速了火灾高温向构件内部扩散，进一步加剧预应力损失和结构变形，从而形成恶性循环，将很快导致预应力混凝土结构整体坍塌，产生严重的安全隐患。现有针对高温中钢绞线预应力损失的方法主要有在钢材中加入锰和矾元素进行材性改良或涂刷防火涂料。前一种方法需要改变既有钢材铸造工艺，难以大面积推广，且在低应力下易发生钢材脆断；后一种方法会降低钢绞线与混凝土间的粘结应力，且防火涂料易在地震等往复荷载下脱落。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐高温预应力钢绞线。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种耐高温预应力钢绞线，包括内芯以缠绕在内芯外侧的绞线，所述内芯为形状记忆合金材质的内芯，所述绞线设有若干股，呈螺旋状缠绕在内芯的外侧。所述形状记忆合金材质的内芯直径为5.25±0.05mm，奥氏体完成温度为200～400℃，形状记忆合金(SMA)具有独特的形状记忆效应，SMA在高温下会从马氏体相转变为奥氏体相并恢复至初始形态。如果将传统预应力钢丝与SMA绞合成股制成钢绞线，并对其两端施加预应力，在高温下SMA将产生相当可观的恢复力，从而可抵消传统钢丝的预应力损失，保持钢绞线的总体预应力不致过低，甚至有所提高。所述绞线为钢绞线，设有六根。所述绞线公称直径为15.24mm，直径允许偏差为-0.15～0.40mm，公称截面面积为140.00mm2。所述绞线的表面还增加包铝层、镀铜层、镀锌层、锌铝合金层或涂刷环氧树脂。与现有技术相比，本专利技术既不改变既有钢材铸造工艺，又不会降低钢绞线与混凝土间粘结应力的技术，从而保证钢绞线在高温环境下仍然具有良好的力学性能，以保证结构或构件在高温下具有足够的承载能力。本专利技术综合利用形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy，简称SMA)在高温下独特的形状记忆效应和传统预应力钢丝优良的受力性能，将两者结合形成一种新型的钢-SMA组合钢绞线。在使用时按预应力混凝土结构正常工法施工，对其两端施加预应力。在火灾中通过高温诱发SMA的形状记忆效应以产生较大恢复力，从而实现对钢绞线高温中预应力损失的补偿。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为SMA材料与普通预应力钢丝力学性能指标随温度变化的曲线；图3为本专利技术的钢-SMA组合钢绞线与传统钢筋线高温下力学性能对比。图中，1-内芯、2-绞线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例一种耐高温预应力钢绞线，其结构如图1所示，包括内芯1以缠绕在内芯1外侧的绞线2，内芯1为形状记忆合金材质的内芯，直径为5.25±0.05mm，奥氏体完成温度为200～400℃，本实施例中绞线2设有6股钢丝，直径为5.07±0.05mm，采用的是钢制的绞线，呈螺旋状缠绕在内芯的外侧。形状记忆合金(SMA)具有独特的形状记忆效应，SMA在高温下会从马氏体相转变为奥氏体相并恢复至初始形态。如果将传统预应力钢丝与SMA绞合成股制成钢绞线，并对其两端施加预应力，在高温下SMA将产生相当可观的恢复力，从而可抵消传统钢丝的预应力损失，保持钢绞线的总体预应力不致过低，甚至有所提高。图2表示了SMA丝与传统预应力钢丝的屈服强度和弹性模量在不同温度下与常温下的量值之比，从图中可以看出与钢丝在高温下材性显著降低不同，SMA丝的强度和弹性模量在温度升高到300℃以前不仅不降低还能显著提高，到400℃时依旧可达到常温时的3倍以上，到600℃时仍能维持与常温相当的水平。除此之外绞线的表面还增加包铝层、镀铜层、镀锌层、锌铝合金层或涂刷环氧树脂。图3为本专利技术的钢-SMA组合钢绞线与传统钢筋线高温下力学性能对比，从中可以看出，该钢-SMA组合钢绞线不仅常温下的受力性能明显优于传统钢绞线，在温度达到400℃以前其受力性能均优于其常温下的表现。所以，本专利技术所提出的新型钢绞线在火灾全程中不仅不产生预应力损失，还可基本确保其具有比常温下更好的力学性能，从而可抵消由混凝土高温蠕变产生的结构变形、减缓混凝土开裂和火灾高温扩散。本专利技术既不改变既有钢材铸造工艺，又不会降低钢绞线与混凝土间粘结应力的技术，从而保证钢绞线在高温环境下仍然具有良好的力学性能，以保证结构或构件在高温下具有足够的承载能力。本专利技术在制造时的工艺流程如下：(1)将SMA丝置于350℃的高温中持续0.5h并冷却，以进行退火处理，再对SMA进行20次加卸载拉伸使其性能稳定。(2)将高碳钢盘条、不锈钢盘条或中低碳钢盘条冷拉成钢丝。(3)根据工程需要，可在钢丝表面增加包铝层、镀铜层、镀锌层、锌铝合金层或涂刷环氧树脂。(4)将SMA丝与传统预应力钢丝绞合成股制成钢绞线，在绞线成形后连续进行稳定化处理，最后收在工字轮或无轴卷上。以上对本专利技术的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本专利技术并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本专利技术的实质内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温预应力钢绞线，其特征在于，该钢绞线包括内芯以缠绕在内芯外侧的绞线，所述内芯为形状记忆合金材质的内芯，所述绞线设有若干股，呈螺旋状缠绕在内芯的外侧。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温预应力钢绞线，其特征在于，该钢绞线包括内芯以缠绕在内芯外侧的绞线，所述内芯为形状记忆合金材质的内芯，所述绞线设有若干股，呈螺旋状缠绕在内芯的外侧。2.根据权利要求1所述的一种耐高温预应力钢绞线，其特征在于，所述形状记忆合金材质的内芯直径为5.25±0.05mm，奥氏体完成温度为200～400℃。3.根据权利要求1所述的一种耐高温预应力钢绞线，其特征在于，所述绞线为钢绞线。4.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李凌志，贾英琦，刘兆乾，包洪印，余江滔，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海,31