摘要：預應力混凝土管樁的鐓頭，作為張拉預應力時主筋的定位和錨固部分，具有很重要的作用，然而在管樁的實際生產中常常會出現鐓頭脫頭現象，給企業造成巨大的損失。本文中，作者結合金屬熱處理的原理和實際生產中的經驗，總結了預應力混凝土管樁鐓頭的成型工藝，通過調整鐓頭機參數和PC鋼棒鐓頭尺寸，改變鐓頭形狀與加熱效果，使預應力混凝土管樁的鐓頭抗拉強度達到最佳效果。

　　關鍵詞：預應力,管樁,鐓頭,工藝

　　正文

　　迄今為止，中國已有數百家管樁廠，年產量已超過億米，管樁被廣泛的應用于工業與民用建筑，及鐵路、公路、橋梁的基礎工程上。預應力混凝土管樁的鐓頭做為張拉預應力時主筋的定位和錨固裝置，需要足夠的強度。然而在實際生產中，通常會由于PC鋼棒材質不穩定、鐓頭工藝不成熟、外界酸堿腐蝕、氧化作用、氫環境等各種因素造成預應力混凝土管樁的鐓頭脫頭。鑒于目前專門介紹鐓頭的文獻資料極少，研究深度不夠，本文作者通過調整鐓頭機參數和PC鋼棒鐓頭尺寸，改變鐓頭形狀與加熱效果后，預應力混凝土管樁的鐓頭抗拉強度達到最佳效果，使得生產中不合格品率顯著降低。

　　1鐓頭的技術要求：

　　將切斷后PC鋼棒的二端部，鐓出形狀似不規則球形的墩頭，做張拉預應力時主筋定位和錨固。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，是奧氏體通過無擴散型相轉變的亞穩定相，是一種能使鋼變硬、增強的一種淬火組織[2]。

　　1.1鐓頭的外觀要求

　　鐓頭的直徑和厚度達到規定的要求，外形圓整、不歪斜、不開裂。

　　張拉預應力筋時鐓頭用于定位和錨固，鐓頭錨固在端板的鐓頭孔內，固定板封住鐓頭孔，張拉時兩端的鐓頭承受張拉應力。如果鐓頭直徑偏大，則無法放入鐓頭孔內;如果鐓頭過小，則在張拉時受力面積較小，容易將端板拉穿;如果鐓頭偏厚，做出的管樁會鐓頭高出;如果偏薄，鐓頭強度會比較低;如果偏頭、歪頭，則受力不均勻;如果有裂縫，則強度降低。因此一個良好的外觀尺寸對于評價鐓頭的優劣十分重要。預應力混凝土管樁的鐓頭尺寸要求。

　　1.2鐓頭強度要求[3]-[5]

　　預應力管樁所施加的預應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在鐓頭上。

　　國家標準中規定預應力混凝土管樁的主筋在張拉時，張拉控制應力取為0.7倍的鋼筋抗拉強度標準值，即σcon = 0.7 fptk，PC鋼棒的抗拉強度值為1420 Mpa，鐓頭的強度必須達到鋼筋標準強度的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

　　在鐓頭機上設定參數，把鋼筋放進夾具夾緊，啟動后鐓頭機自動按程序鐓頭。PC鋼棒在進行熱處理時一般會有強度損失，導致鐓頭強度降低。其本質是將PC鋼棒頂部加熱后，用氣壓機將其推成帽狀。

　　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，應該降低;②頂柱前進距離過大，應該調整回程感應器;③氣壓過大，應該降低;④鐓頭加熱過度，應該降低加熱時間或降低加熱電壓;

　　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，應該增加;②頂柱前進距離過小，應該調整回程感應器;③氣壓過小，應該增加;④鐓頭機過冷，應該取廢鋼棒試鐓幾次，以此預熱;⑤鐓頭加熱不足，應該增加加熱時間或增加加熱電壓;

　　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，應該減小;②頂柱前進距離過小，應該調整回程感應器;③氣壓過小，應該增加;④鐓頭機過冷，應該取廢鋼棒試鐓幾次，以此預熱;⑤鐓頭加熱不足，應該增加加熱時間或增加加熱電壓;

　　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，應該增加;②頂柱前進距離過大，應該調整回程感應器;③氣壓過大，應該降低;④鐓頭加熱過度，應該降低加熱時間或降低加熱電壓;

　　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，應該更換或調整下料機刀具;②頂柱傾斜，應該校正;③鋼筋有油或者生銹，應該合理存放。

　　7、鐓頭開裂

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

　　8鐓頭帽高出

　　應該更換頂柱。

　　2.3鐓頭的強度調整：

　　強度不足有以下幾種情況：

　　1、外觀尺寸不合格：應該調整外觀尺寸;

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

　　3、加熱不足：應該增加加熱時間或加熱電壓，加熱時出現暗紅色為準，表面溫度360-430 ℃;

　　4、鐓頭過熱：應該降低加熱時間或加熱電壓，加熱時出現暗紅色為準，表面溫度360-430 ℃;

　　5、PC鋼棒材質引起的強度不足：應該停止使用;

　　2.4鐓頭時出現的其他問題及解決辦法：

　　1、天氣變化異常時應格外關注鐓頭強度變化，根據天氣變化情況和鐓頭試樣送檢結果及時調整鐓頭機參數;

　　2、PC鋼棒兩端的切口一般有差別，每一臺鐓頭機的實際使用效果也有差別，因此在送檢鐓頭時應該選擇對應的端面進行鐓頭。

　　3 抗拉強度測試

　　為了驗證調整方法的效果，本文做了以下實驗。

　　實驗器材：

　　PC鋼棒：南通市交通鋼繩有限責任公司生產的預應力管樁用PC鋼棒5根Φ 10.7 mm規格和5根Φ 12.6 mm規格;萬噸拉力機為：濟南試金有限責任公司生產的WAW – 600 C型號的萬噸拉力機;

　　實驗依據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，張拉力隨著時間的推移不斷增大，屬于彈性變形階段;在60 s左右張拉力轉為平緩，由屈服臨界點(Fp0.5)向屈服完結點(Fm)轉變;屈服完結點(Fm)以后是縮頸階段，PC鋼棒母材在此階段斷裂;

　　1、實驗所用5個Φ10.7 mm的PC鋼棒鐓成的鐓頭抗拉強度達到136 KN以上，壓強為1578 MPa，縮頸形變以后PC鋼棒母材斷裂，達到預期要求;

　　2、實驗所用的5個Φ 12.6 mm的PC鋼棒鐓成的鐓頭抗拉強度達到188 KN以上，壓強為1504 MPa，縮頸形變以后PC鋼棒母材斷裂，達到預期要求。

　　4 結論

　　經過對預應力混凝土管樁鐓頭形狀與強度調整，在鐓頭的成型過程中避免了熱處理引起的強度損失。能明顯的使預應力混凝土管樁的鐓頭抗拉強度達到最佳效果，甚至高于PC鋼棒母材的抗拉強度，使生產中不合格品率顯著降低。

　　5 參考文獻：

　　[1] 金屬材料拉伸試驗，GB/T 5223.3-2005;

　　[2] 趙連成，金屬固態相變原理，2003，76-91;

　　[3] 先張法預應力管樁，GB 13476-2009;

　　[4] 預應力混凝土管樁圖集，10G409;

　　[5] 先張法預應力混凝土離心樁，2010浙G22;