Предварительно напряженная стальная проволока: типы, применение и технические характеристики

Предварительно напряженная стальная лента- одна из самых тихих рабочих лошадок современного строительства. Применяемый внутри мостов, строительных плит, железнодорожных шпал и бесчисленного множества сборных элементов, он позволяет бетону делать то, чего не может обычная арматура, — выдерживать большие нагрузки и не растрескиваться в течение десятилетий эксплуатации.

По своей сути предварительно напряженная стальная проволока (часто сокращаемая до PC-проволоки) представляет собой высокопрочное стальное изделие, изготовленное из нескольких холоднотянутых проволок, скрученных вместе - чаще всего в виде семипроволочной проволоки (1 × 7) — и используемое для создания контролируемого напряжения сжатия в бетоне. Его свойства определяются широко принятыми стандартами, такими как ASTM A416 (включая класс 270, около 1860 МПа), EN 10138 и GB/T 5224. Понимание этих основ - первый шаг к выбору правильной нити.

Что такое предварительно напряженная стальная проволока?

Предварительно напряженная стальная проволока изготавливается из проволоки из высокоуглеродистой стали, которая подвергается холодной вытяжке для достижения очень высокой прочности на растяжение, а затем скручивается в жгут. Наиболее распространенной конфигурацией является жгут размером 1×7: одна прямая центральная проволока окружена шестью спирально намотанными внешними проволоками. Такая геометрия обеспечивает превосходную растяжимость прутка, при этом он остается достаточно гибким для намотки, транспортировки и натяжения на месте.

Причина, по которой необходима высокопрочная сталь, заключается в том, что предварительное напряжение приводит к растягиванию прутка при значительном растяжении. Только сталь, прочность которой на разрыв намного превышает прочность обычной арматуры, может выдерживать такое натяжение в течение многих десятилетий эксплуатации конструкции без чрезмерной потери предварительного напряжения. На практике "предварительно напряженная стальная лента" и "предварительно напряженная бетонная лента" описывают один и тот же продукт — один термин подчеркивает материал, другой - его роль в бетоне.

Как работает предварительно напряженная стальная лента?

Предварительное напряжение заключается в натяжении стержня таким образом, что после приклеивания или анкеровки к бетону он удерживает бетон в состоянии сжатия. Поскольку бетон прочен при сжатии, но слаб при растяжении, это предварительное сжатие позволяет конструкции противостоять растягивающим напряжениям, которые в противном случае вызвали бы растрескивание под нагрузкой.

Существует два основных метода.

Предварительное натяжение

При предварительном натяжении арматура натягивается на неподвижные опоры перед заливкой бетона. Бетон заливается непосредственно вокруг натянутой арматуры, и после того, как он затвердеет до достаточной прочности, арматура освобождается. Усилие предварительного натяжения передается бетону посредством соединения. Этот метод широко используется для элементов заводского производства, таких как балки, пустотелые плиты перекрытия и железнодорожные шпалы.

Последующее натяжение

При последующем натяжении сначала заливается бетонный элемент, обычно с оставленными на месте воздуховодами или обшивкой. После того, как бетон достигнет требуемой прочности, в него продевается нить и натягивается с помощью гидравлических домкратов. Системы крепления на каждом конце фиксируют усилие. Последующее натяжение широко используется для мостов, большепролетных перекрытий и конструкций, возводимых на месте или поэтапно.

Конструкция из предварительно напряженной бетонной ленты

Стандартная для отрасли конструкция представляет собой конфигурацию 1×7: один центральный провод "king", проходящий прямо через центр, с шестью внешними проводами, намотанными на него по спирали с одинаковым шагом. Спиральная укладка придает пряди гибкость, необходимую для намотки и укладки, сохраняя при этом высокую осевую прочность. Обработка с низким уровнем релаксации - контролируемая термообработка, которая стабилизирует прядь — сводит к минимуму долговременную потерю силы предварительного напряжения в течение срока службы конструкции. Плотно намотанная конструкция также обеспечивает прочное сцепление и эффективную передачу нагрузки между стальной проволокой и окружающим бетоном. Конструкция размером 1×7 соответствует стандартам ASTM, EN и GB.

Типы предварительно напряженной стальной проволоки

Поликарбонатная лента поставляется в нескольких вариантах, отличающихся главным образом защитой поверхности и от коррозии.

Обычная поликарбонатная лента с низкой степенью релаксации

Выбор по умолчанию для большинства применений — мостов, балок, плит перекрытия и общего сборного железобетона. Его свойства к низкой релаксации помогают сохранять силу предварительного напряжения в течение долгого времени, что делает его стандартом для большинства конструкций.

Металлическая проволока с отступом

Изготавливается с углублениями на поверхности, которые улучшают механическое сцепление с бетоном. Используется там, где требуется более прочная и надежная передача нагрузки между стержнем и бетоном.

ПК-стержень с эпоксидным покрытием

Покрытие для дополнительной защиты от коррозии, обычно применяемое в прибрежных, морских или химически агрессивных средах, где долговечность является приоритетом.

Оцинкованная проволока из поликарбоната

Цинкование повышает уровень коррозионной стойкости, что делает эту проволоку пригодной для использования на открытом воздухе или во влажной среде, где требуется длительный срок службы.

Несвязанная стальная проволока

Несвязанная стальная проволока, имеющая защитное смазочное покрытие и внешнюю оболочку, может самостоятельно перемещаться в бетоне. Она широко используется при последующем натяжении, в частности в системах перекрытия зданий и перекрытий.

Размеры и технические характеристики предварительно напряженной стальной проволоки

Наиболее распространенная структура нити - 1×7. Типичные диаметры - 12,7 мм, 15,2 мм и 15,7 мм, предел прочности при растяжении - около 1860 МПа (марка 270) для изделий с низкой степенью релаксации. Варианты поверхности варьируются от простой и с углублениями до с покрытием, а упаковка, как правило, представляет собой рулонную или экспортную тару, подходящую для транспортировки на дальние расстояния.

Стандарты на предварительно напряженную стальную арматуру

В международных закупках доминируют три стандарта.

ASTM A416

Стандарт, на который чаще всего ссылаются в международных проектах на предварительно напряженную железобетонную арматуру, особенно в тех, которые соответствуют спецификациям, разработанным в США или адаптированным во всем мире. Он определяет механические требования, в том числе к стали марки 270 (1860 МПа) с низкой степенью релаксации.

EN 10138

Европейский стандарт, регулирующий сталь для предварительного напряжения, необходимый для проектов, построенных в соответствии с европейскими конструкционными нормами или поставляемых на европейские рынки. В нем указаны свойства проволоки и прядей, включая классы релаксации.

GB/T 5224

Китайский национальный стандарт на стальную прядь с предварительным напряжением, применимый к изделиям, производимым в Китае, или к материалам, соответствующим китайским стандартам, и широко используемый производителями, ориентированными на экспорт, такими как Aogang Metal.

Покупателям всегда следует указывать требуемый стандарт в заказе на поставку, поскольку механические свойства, допуски и методы испытаний в разных стандартах различаются. Перед приемом заготовки к использованию необходимо запросить сертификат об испытаниях на мельнице (MTC) для каждой партии и проверить соответствие свойств указанному стандарту.

Применение предварительно напряженных бетонных балок

Балка из поликарбоната используется везде, где требуются длинные пролетные строения, высокие нагрузки или жесткий контроль трещин:

• Мосты и эстакады: как в предварительно натянутых балках, так и в настилах с последующим натяжением, для поддержки длинных пролетных строений и интенсивного движения транспорта.

• Сборные железобетонные балки: основное применение для конструкционных балок заводского производства.

• Пустотелые плиты перекрытия: предварительно натянутая стяжка является стандартной при производстве плит перекрытия и кровли.

• Железнодорожные шпалы: сборные железобетонные конструкции большого объема, требующие стабильного качества стяжки.

• Бетонные сваи и столбы: для элементов, требующих высокой несущей способности и долговечности.

• Плиты перекрытия с последующим натяжением:широко используются в системах перекрытий коммерческих и жилых помещений, часто с использованием несвязанной стальной сетки.

• На автомобильных дорогах и в инфраструктурных проектах: в гражданских зданиях, требующих длительной эксплуатации.

• В промышленных и коммерческих зданиях: где требуются большие пролеты или меньшая глубина конструкции.

Преимущества предварительно напряженной стальной сетки

• Высокая прочность на растяжение в зависимости от диаметра и веса.

• Низкий уровень релаксации, который помогает поддерживать силу предварительного напряжения в течение длительного времени.

• Эффективная передача нагрузки между стержнем и бетоном.

• Улучшенный контроль трещин в готовых конструкциях.

• Подходит для конструкций с большим пролетом.

• Возможность снижения общего веса конструкции при надлежащем проектировании.

• Совместимость с методами как предварительного, так и последующего натяжения.

Как правильно выбрать предварительно напряженную стальную проволоку?

Определение правильной стальной проволоки означает соответствие нескольких параметров конструкции:

1. Требуемый диаметр— обычно 12,7 мм, 15,2 мм или 15,7 мм.

2. Класс прочности— механические свойства соответствуют техническим требованиям, например, класс 270.

3. Класс релаксации— низкий уровень релаксации, как правило, указывается в тех случаях, когда необходимо строго контролировать снижение предварительного напряжения в течение длительного времени.

4. Тип поверхности— гладкая, с углублениями, с эпоксидным покрытием или оцинкованная, в зависимости от сцепления и воздействия.

5. Метод предварительного натяжения— предварительное натяжение или последующее натяжение, которое влияет на то, подходит ли соединенная или несвязанная нить.

6. Применимый стандарт — ASTM A416, EN 10138, GB/T 5224 или эквивалент, указанный в проекте.

7. Коррозионное воздействие— в прибрежных, морских, влажных или химически агрессивных средах может потребоваться дополнительная защита.

Предварительно напряженная стальная лента в сравнении с обычной арматурой

Эти два материала не взаимозаменяемы. Предварительно напряженная арматура обеспечивает активное сжатие бетона и обладает очень высокой прочностью на растяжение, что делает ее идеальной для длинных пролетов и больших нагрузок. Обычная арматура обеспечивает пассивное армирование с более низкой прочностью на растяжение и используется для повседневного армирования бетона. Там, где важна эффективность при больших пролетах, прядь превосходит арматуру; там, где достаточно простого локального армирования, арматура остается практичным выбором.

Проверка качества перед покупкой предварительно напряженной стальной проволоки

Прежде чем принимать стальную проволоку для проекта, проверьте:

• Допуски по диаметру и размерам.

• Предел прочности при растяжении по сравнению с указанным классом прочности.

• Относительное удлинение.

• Эффективность при релаксации.

• Состояние поверхности (гладкая, с углублениями или с покрытием по заказу).

• Конструкция нити (конфигурация 1×7).

• Соответствие указанному стандарту (ASTM A416, EN 10138 или GB/T 5224).

• Сертификат испытаний на мельницу для каждой партии и возможность отслеживания партии.

• Состояние упаковки, особенно при поставках на экспорт.

• Проверка третьей стороной там, где этого требует проект.

Часто задаваемые вопросы

Что такое предварительно напряженная стальная проволока?
Это высокопрочное стальное изделие, обычно изготовленное из семи витых проволок, которое используется для создания контролируемого предварительного напряжения в бетонных конструкциях, чтобы они могли растягиваться на большую длину и выдерживать большие нагрузки.

Что такое 7-проволочная стальная проволока с предварительным напряжением?
Это стандартная конструкция размером 1 × 7: одна центральная проволока с шестью внешними проволоками, намотанными на нее по спирали, что обеспечивает баланс между высокой прочностью на растяжение и гибкостью, необходимой для монтажа и натяжения.

Что такое PC-проволока марки 270?
Марка 270 относится к прядям с минимальным пределом прочности при растяжении около 1860 МПа, как определено в ASTM A416. Это наиболее распространенная марка с высокой прочностью на растяжение в международных проектах.

В чем разница между скрепленной и несвязанной PC-прядью?
Скрепленная лента заделывается в бетон и скрепляется по всей длине; несвязанная лента имеет смазочное покрытие и оболочку из полиэтилена высокой плотности, поэтому она может свободно скользить и передавать усилие только в местах крепления. Несвязанная лента часто используется в плитах после натяжения.

Какие стандарты применяются к предварительно напряженной бетонной сетке?
Основными стандартами являются ASTM A416, EN 10138 и GB/T 5224, которые выбираются в соответствии с местоположением и спецификацией проекта. Всегда указывайте требуемый стандарт в заказе на поставку и запрашивайте MTC для каждой партии.

Для получения информации о типах, диаметрах, стандартах и экспортной документации, ознакомьтесь с ассортиментом предварительно напряженных стальных профилей насайте aosen-metal.com.