预应力筋材料及体系的现状及发展趋向

——对fib(国际结构混凝土协会)第9委员会及其活动的简介

一、前  言

高质量钢筋与预应力钢材的发展促使结构混凝土成为本世纪最重要的建筑材料。结构砼几乎已经应用于各种工程结构，并成为300m或更大跨度桥梁的主要材料，而以前则几乎全用钢结构。房屋，储罐，近海结构以及其他结构同样也主要采用结构砼。

通过工厂生产工艺、技术标准和试验方法的不断发展与改进，普通钢筋与预应力钢材已经为非常可靠的结构原材料。预应力钢材的优越性在于强度高，与普通钢筋相比，它的体积与重量都是很小的。

预制厂生产的先张砼构件，所用的预应力钢材大约有2/3到3/4是靠粘结锚固的单根钢材，靠四周的碱性砼来长期防腐。这些产品大量用于房屋和桥梁。后张预应力筋主要用于现浇结构。预应力钢材组成束穿入管道内并用锚具锚固。当束预加应力后，管道用水泥浆填满作为长期的防腐保护。

后张束的锚头与连接器都是专利体系的产品。它们的性能与可靠性取决于各体系组成的部件的几何尺寸的误差，以及部件相互之间的作用。因此，这些体系不能像其他产品那样进行标准化。不过在欧洲，这些体系的组成部件和组装成的整个体系的性能，都要经过严格的审查过程，最后由这一领域的专家来批准。有专利的配筋体系也要经过同样的审批过程。

fib是将有关钢筋、预应力材料和体系的各个部门联合起来的理想组织。这些部门包括生产厂、设计单位、施工单位与业主、实验室与政府主管单位。由这些部门合作组成的委员会与专题研究组可以作出许多有价值的建议与报告，提供给国家的或国际的规范与标准直接采用或作为基础。

二、近期的发展与趋势

钢筋与预应力钢材的生产过程由于工厂的不断改进而成为性能更好、更经济的材料。为提高效率，近年来，材料强度有所增加，但在某些情况下，强度的增长是以降低材料的延性与韧性为代价的。强度较高的预应力钢材，有时会增加氢的应力腐蚀的危险。这些不利的特性应予以重视并对可以接受的水平作出限止。

过去30～40年大量采用的化冻食盐对结构混凝土引起了严重的耐久性与腐蚀问题。许多这类问题可以通过结构设计和构造细节来控制。然而对一些特殊的应用要重视材料的合适选用。特别是，许多专业人员对这一方面似乎没有足够的认识。对采用一些新的涂色材料以提高普通钢筋与预应力筋耐久性的知识，甚至更为缺乏。这些涂色材料包括，例如：环氧树脂、锌、油脂、腊(wax)和塑料等。

不久前，英国于1992～1996年期间曾暂时禁止后张混凝土的应用。这就使得建筑企业和它们的顾客，把问题的焦点集中在灰浆材料、操作规程与现场操作人员的资质三个方面。从此人们开始认识到仅仅靠优良的设计规则和材料标准还不足以保证后张体系具有良好的质量，因为后张体系只能在施工现场组装完成。负责这些活动的人员必须受过适当的训练和具有相应的资质。这一认识支持了有些国家这样的想法，认为

后张体系的批准权应给予组装这种体系的特定公司，并即应由体系的生产者与体系的组装公司共同批准。预应力钢材已经部分地代替了其它形式的钢索，例如密闭的大直径绳索(lockde-coil ropes),作为斜拉索等特殊应用。这种新的应用带来了与传统应用不同的工作特性而提出新的要求。这些要求包括，例如：高抗疲劳性能，和可以直接暴露于大气的耐久性。

创新的新材料如纤维增强塑料(FRPS)，过去主要用于航天和航空工业，现已进入建筑工业。采用这些材料主要由于下列优点：在各种环境下具有耐久和抗腐蚀的特性，重量轻，高强度和无磁性性能。纤维增强塑料可用作预应力与非预应力材料。这些材料具有线弹性的应力-应变关系，直到拉断。它们的性能与钢筋和预应力钢材性能不同，所以要求用新的设计方法。采用这些新材料，过去应用的一些材料试验方法都需要修改或者创造完全新的试验方法。

三、fib第9委员会的创立

第9委员会是1998年合并前FIP第2委员会“预加应力材料与体系”，与CEB第3·10研究组“FRP配筋材料”而组成。

委员会的任务是推动配筋、预加应力材料与体系技术的发展，并改良它们的质量。包括的方面从设计和生产到它们的组装与最终使用。其范围也包括这些材料与体系的生产者、标准制订者与使用者之间保持联系与商讨。最后，委员会鼓励在本领域内有新的研究与发展。金属与非金属两种材料都要考虑。由于体系的性状也与现场安装的质量有关，这些方面也要考虑。

第9委员会总共有35个成员和9个通讯联系成员。计有全世界23个国家的材料生产、供应、体系专利人、设计工程师、承包商、政府机构、试验室与大学，加上专题组共有80多位配筋、预应力材料与体系的专家。

四、第9委员会的研究课题

目前共有9个专题研究组，它们的任务分别为：9.1预应力材料在工厂进行防腐保护处理。         9.2斜拉索体系。9.3为混凝土结构用的纤维增强塑料筋。           9.4预加应力材料与体系的粘结力。9.5预应力材料的耐久性。                       9.6塑料后张套管。    9.7钢筋与体系。                               9.8灰浆与压浆。  9.9预应力材料与体系手册。