建筑施工论文发表浅谈预应力混凝土管桩镦头工艺

　　摘要：预应力混凝土管桩的镦头，作为张拉预应力时主筋的定位和锚固部分，具有很重要的作用，然而在管桩的实际生产中常常会出现镦头脱头现象，给企业造成巨大的损失。本文中，作者结合金属热处理的原理和实际生产中的经验，总结了预应力混凝土管桩镦头的成型工艺，通过调整镦头机参数和PC钢棒镦头尺寸，改变镦头形状与加热效果，使预应力混凝土管桩的镦头抗拉强度达到最佳效果。

　　关键词：预应力,管桩,镦头,工艺

　　正文

　　迄今为止，中国已有数百家管桩厂，年产量已超过亿米，管桩被广泛的应用于工业与民用建筑，及铁路、公路、桥梁的基础工程上。预应力混凝土管桩的镦头做为张拉预应力时主筋的定位和锚固装置，需要足够的强度。然而在实际生产中，通常会由于PC钢棒材质不稳定、镦头工艺不成熟、外界酸碱腐蚀、氧化作用、氢环境等各种因素造成预应力混凝土管桩的镦头脱头。鉴于目前专门介绍镦头的文献资料极少，研究深度不够，本文作者通过调整镦头机参数和PC钢棒镦头尺寸，改变镦头形状与加热效果后，预应力混凝土管桩的镦头抗拉强度达到最佳效果，使得生产中不合格品率显著降低。

　　1镦头的技术要求：

　　将切断后PC钢棒的二端部，镦出形状似不规则球形的墩头，做张拉预应力时主筋定位和锚固。其主要成分是 PC钢棒[1]，PC钢棒的主要组织，是在线淬火的马氏体，马氏体是碳溶于α-Fe的过饱和固溶体，是奥氏体通过无扩散型相转变的亚稳定相，是一种能使钢变硬、增强的一种淬火组织[2]。

　　1.1镦头的外观要求

　　镦头的直径和厚度达到规定的要求，外形圆整、不歪斜、不开裂。

　　张拉预应力筋时镦头用于定位和锚固，镦头锚固在端板的镦头孔内，固定板封住镦头孔，张拉时两端的镦头承受张拉应力。如果镦头直径偏大，则无法放入镦头孔内;如果镦头过小，则在张拉时受力面积较小，容易将端板拉穿;如果镦头偏厚，做出的管桩会镦头高出;如果偏薄，镦头强度会比较低;如果偏头、歪头，则受力不均匀;如果有裂缝，则强度降低。因此一个良好的外观尺寸对于评价镦头的优劣十分重要。预应力混凝土管桩的镦头尺寸要求。

　　1.2镦头强度要求[3]-[5]

　　预应力管桩所施加的预应力由两端镦头所承受，使用中抗弯抗拉等性能也主要由钢筋所决定，换言之，所有钢筋承受的力都体现在镦头上。

　　国家标准中规定预应力混凝土管桩的主筋在张拉时，张拉控制应力取为0.7倍的钢筋抗拉强度标准值，即σcon = 0.7 fptk，PC钢棒的抗拉强度值为1420 Mpa，镦头的强度必须达到钢筋标准强度的90%以上，即：

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

　　2成型工艺

　　2.1镦头的成型过程

　　在镦头机上设定参数，把钢筋放进夹具夹紧，启动后镦头机自动按程序镦头。PC钢棒在进行热处理时一般会有强度损失，导致镦头强度降低。其本质是将PC钢棒顶部加热后，用气压机将其推成帽状。

　　步骤为：低压夹紧(T1)→ 高压加紧(T2) →低压镦头(T3) →去毛刺加热→断电(T5) →第二次加热(T6) →第二次断电(T7) →第三次加热(T8) → 高压墩头(T9) → 断电墩头(T10) →成型。

　　2.2镦头的外观尺寸调整

　　镦头外观尺寸的问题可以分为镦头直径偏大、镦头直径偏小，镦头偏厚，镦头偏薄，镦头偏头，镦头歪头，镦头裂缝，镦头冒高出等8类，解决办法如下：

　　1、直径偏大

　　此类情况可以分为四类：①顶柱与夹具之间的距离偏大，应该降低;②顶柱前进距离过大，应该调整回程感应器;③气压过大，应该降低;④镦头加热过度，应该降低加热时间或降低加热电压;

　　2、直径偏小

　　此类情况可以分为五类：①顶柱与夹具之间的距离偏小，应该增加;②顶柱前进距离过小，应该调整回程感应器;③气压过小，应该增加;④镦头机过冷，应该取废钢棒试镦几次，以此预热;⑤镦头加热不足，应该增加加热时间或增加加热电压;

　　3、镦头偏厚

　　此类情况可以分为五类：①顶柱与夹具之间的距离偏大，应该减小;②顶柱前进距离过小，应该调整回程感应器;③气压过小，应该增加;④镦头机过冷，应该取废钢棒试镦几次，以此预热;⑤镦头加热不足，应该增加加热时间或增加加热电压;

　　4、镦头偏薄

　　此类情况可以分为四类：①顶柱与夹具之间的距离偏小，应该增加;②顶柱前进距离过大，应该调整回程感应器;③气压过大，应该降低;④镦头加热过度，应该降低加热时间或降低加热电压;

　　5、镦头偏头

　　此类情况是因夹具未对齐造成，应该校正夹具位置;

　　6、镦头歪头

　　此类情况可以分为两类：①PC钢棒切口不平，应该更换或调整下料机刀具;②顶柱倾斜，应该校正;③钢筋有油或者生锈，应该合理存放。

　　7、镦头开裂

　　此类情况可以分为四类：①镦头过快，应该降低气压;②镦头加热不足，应该增加加热时间或增加加热电压;③PC钢棒未过7天缓冲期，应该停几天再用;④PC钢棒质量有问题;

　　8镦头帽高出

　　应该更换顶柱。

　　2.3镦头的强度调整：

　　强度不足有以下几种情况：

　　1、外观尺寸不合格：应该调整外观尺寸;

　　2 、PC钢棒切口不平：①更换下料刀具;②去毛刺加热时间增加或电压增加;

　　3、加热不足：应该增加加热时间或加热电压，加热时出现暗红色为准，表面温度360-430 ℃;

　　4、镦头过热：应该降低加热时间或加热电压，加热时出现暗红色为准，表面温度360-430 ℃;

　　5、PC钢棒材质引起的强度不足：应该停止使用;

　　2.4镦头时出现的其他问题及解决办法：

　　1、天气变化异常时应格外关注镦头强度变化，根据天气变化情况和镦头试样送检结果及时调整镦头机参数;

　　2、PC钢棒两端的切口一般有差别，每一台镦头机的实际使用效果也有差别，因此在送检镦头时应该选择对应的端面进行镦头。

　　3 抗拉强度测试

　　为了验证调整方法的效果，本文做了以下实验。

　　实验器材：

　　PC钢棒：南通市交通钢绳有限责任公司生产的预应力管桩用PC钢棒5根Φ 10.7 mm规格和5根Φ 12.6 mm规格;万吨拉力机为：济南试金有限责任公司生产的WAW – 600 C型号的万吨拉力机;

　　实验依据G/BT 228.1­­-2010要求，选取长30-40 cm的PC钢棒，PC钢棒一端镦头，上端由套筒固定镦头，下端由夹具夹住PC钢棒母材，张拉速率为10 mm/min。

　　由图2.1可以看出：在前60 s内，张拉力随着时间的推移不断增大，属于弹性变形阶段;在60 s左右张拉力转为平缓，由屈服临界点(Fp0.5)向屈服完结点(Fm)转变;屈服完结点(Fm)以后是缩颈阶段，PC钢棒母材在此阶段断裂;

　　1、实验所用5个Φ10.7 mm的PC钢棒镦成的镦头抗拉强度达到136 KN以上，压强为1578 MPa，缩颈形变以后PC钢棒母材断裂，达到预期要求;

　　2、实验所用的5个Φ 12.6 mm的PC钢棒镦成的镦头抗拉强度达到188 KN以上，压强为1504 MPa，缩颈形变以后PC钢棒母材断裂，达到预期要求。

　　4 结论

　　经过对预应力混凝土管桩镦头形状与强度调整，在镦头的成型过程中避免了热处理引起的强度损失。能明显的使预应力混凝土管桩的镦头抗拉强度达到最佳效果，甚至高于PC钢棒母材的抗拉强度，使生产中不合格品率显著降低。

　　5 参考文献：

　　[1] 金属材料拉伸试验，GB/T 5223.3-2005;

　　[2] 赵连成，金属固态相变原理，2003，76-91;

　　[3] 先张法预应力管桩，GB 13476-2009;

　　[4] 预应力混凝土管桩图集，10G409;

　　[5] 先张法预应力混凝土离心桩，2010浙G22;