预应力水泥电线杆里的预应力钢筋,常用的是高强度钢丝。按表面状态分,有光面冷拉钢丝和刻痕钢丝两种。两种钢丝都能用,但性能有差异,适用场合也不同。
光面冷拉钢丝是最传统的预应力钢材。它是用高碳钢盘条经过多道冷拉拔制而成,直径通常在4毫米到6毫米之间,抗拉强度能达到1570兆帕甚至更高。冷拉过程中钢材产生加工硬化,强度和硬度提高,但塑性和韧性有所下降。光面钢丝的表面光滑,跟混凝土的粘结力主要靠摩阻力,粘结强度相对低一些。
刻痕钢丝是在光面钢丝的基础上,用轧辊在表面压出螺旋形或者月牙形的刻痕。这些刻痕增加了钢丝与混凝土的机械咬合作用,粘结强度比光面钢丝提高百分之三十到五十。在预应力电杆中,粘结强度高意味着预应力能更有效地传递到混凝土里,放张时滑移小,预应力损失也小。杆子的抗裂性能和刚度都更好。
从生产工艺看,刻痕钢丝比光面钢丝多了一道刻痕工序,生产成本略高,每吨大概贵两三百元。分摊到一根电杆上,成本增加不多,但性能提升明显。所以现在的预应力电杆,大多数采用刻痕钢丝,光面钢丝逐渐被淘汰,只在一些低端产品或者特殊场合还用。
力学性能方面,两种钢丝的抗拉强度相差不大,都能达到国标要求。但刻痕钢丝的疲劳性能更好,因为刻痕分散了应力集中,在循环荷载作用下不容易断裂。这对于承受风振、导线舞动等动态荷载的电杆来说,是个重要优势。光面钢丝在锚固区容易出现应力集中,长期运行中疲劳断裂的风险略高。
从锚固效果看,刻痕钢丝也有优势。预应力电杆通常采用镦头锚或者锥形锚,钢丝在锚具中的握裹力决定了预应力能否可靠传递。刻痕钢丝表面的凹凸增加了跟锚具的摩擦力,锚固更可靠,滑移量更小。光面钢丝如果锚具设计不当或者表面有油污,容易出现滑丝现象,导致预应力损失。
耐腐蚀性能方面,两种钢丝没有本质区别。都是高碳钢,抗锈蚀能力都一般。如果保护层厚度不够或者混凝土有裂缝,钢丝都会锈蚀。刻痕的凹槽处可能积聚水分和腐蚀性介质,从这个角度看,刻痕钢丝的耐腐蚀性甚至略逊于光面钢丝。但只要混凝土保护层做好,这个差异可以忽略。
选购预应力电杆的时候,如果技术规格书里明确要求用刻痕钢丝,就不要接受光面钢丝替代。虽然外观上看不出来,但力学性能特别是粘结性能和疲劳性能,差别是实实在在的。要求厂家提供钢丝的材质证明和力学性能报告,核对表面状态这一项,是验收时的一个要点。