摘 要:采用引伸計和手動兩種方法測量熱軋帶肋鋼筋的最大力總延伸率,得出兩種方法測得 數(shù)據(jù)的差異,并分析了差異產(chǎn)生的原因。結合熱軋帶肋鋼筋和金屬材料室溫拉伸試驗方法相關標 準的執(zhí)行,提出了準確測量熱軋帶肋鋼筋的最大力總延伸率的合理化建議。結果表明:在拉伸力最 大且同等變形條件下進行測量時,引伸計測量與手動方法測量的最大力總延伸率僅相差0.34%, 數(shù)值比較接近。 

關鍵詞:熱軋帶肋鋼筋;最大力總延伸率;引伸計;手動測量 

中圖分類號:TU511.3+2;TG115.5                        文獻標志碼:A                             文章編號:1001-4012(2022)04-0016-03

鋼筋混凝土結構在橋梁、海洋平臺、房屋建筑等 現(xiàn)代工程建造中應用廣泛?；炷恋目箟簭姸雀? 但抗拉強度低,鋼筋是鋼筋混凝土建筑構件的骨架, 在混凝土中主要承受拉應力,具有非常高的抗拉強 度。鋼筋和混凝土的線膨脹系數(shù)相似,均不會因為 環(huán)境因素而產(chǎn)生過大的應力;鋼筋和混凝土之間具 有良好的黏結力,尤其變形鋼筋的使用更提高了兩 者的黏結力。 

鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋是關鍵建筑材料, 其對建筑安全、建筑的使用壽命、資源節(jié)約等具有重 大意義。為了保障建筑工程的質量,國際上制定了 一系列標準,對熱軋帶肋鋼筋的材料性能檢測也進 行了詳細的定義和要求,涵蓋了拉伸試驗、彎曲試驗 和反向彎曲試驗及疲勞試驗等。國內對熱軋帶肋鋼 筋的生產(chǎn)、使用和質量檢測一直有相關的控制標準: GB/T1499.2—2018《鋼筋混凝土用鋼 第2部分: 熱軋帶肋鋼筋》規(guī)定了熱軋帶肋鋼筋性能檢測項目 和要求;由中國住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《混凝土結 構工程施工質量驗收規(guī)范》第5.2.1條規(guī)定,應按國 內現(xiàn)行相關標準的規(guī)定,抽取鋼筋試樣進行力學性 能和質量偏差檢驗,檢驗結果必須符合有關標準的 規(guī)定。 

目前,國內對熱軋帶肋鋼筋的拉伸試驗檢測項目有:屈服強度、抗拉強度、斷后延伸率和最大力總 延伸率等。斷后延伸率僅反映鋼筋局部的變形能 力,難以代表熱軋帶肋鋼筋的真正變形能力。熱軋 帶肋鋼筋的均勻變形對其使用性能有較大的影響, 最大力總延伸率能夠真正反映熱軋帶肋鋼筋的變形 能力[1]。最大力總延伸率就是將試樣拉伸到最大力 時標距伸長量與原始標距的百分比,準確測量最大 力總延伸率十分重要。

GB/T1499.2—2018中規(guī)定延伸率的類型可以 在斷后延伸率和最大力總延伸率中選定,但抗震的 熱軋帶肋鋼筋的延伸率全部選用最大力總延伸率。 GB/T1499.2—2018的8.1.1條要求熱軋帶肋鋼筋 的拉伸試驗方法按 GB/T28900—2012 《鋼筋混凝 土用鋼材試驗方法》執(zhí)行,該標準提供了一種斷后的 手動測量方法,同時也推薦 GB/T 228.1-2010《金 屬材料 拉伸試驗 第1部分:室溫試驗方法》中第18 章規(guī)定的引伸計檢測方法。筆者對熱軋帶肋鋼筋的 最大力總延伸率的兩種測量方法進行了比較,提出 最大力總延伸率測量方法的建議。

1 檢測方法 

準備10個?22mm 的 HRB400E鋼筋試樣,每 個試 樣 長 度 為 600 mm,試 驗 時 平 行 長 度 大 于 350mm,無論試樣斷裂在任何位置,都可以滿足距 斷口至少50mm,距夾持端大于22mm 的要求。 

使用激光打標機標記原始標距,為了減小標記 標距帶來的誤差,等分格標記間的距離為20 mm。 平行長度內標記范圍總長為400 mm,原始標距為 100mm,測量每一組原始標距,結果如表1所示。

引伸計測量和手工測量時均采用100mm 的原 始標距,手動調整引伸計的標距,并與試樣的一組標 距重合,以保證拉伸至最大力時引伸計的測量位置 與手工測量標距的標記位置一致。

拉伸至最大力時停止試驗,取下試樣。測量與 引伸計標距重合位置的最大力塑性延伸率,再加上 拉伸力卸載后的彈性變形,彈性變形計算方法如式 (1)所示。 

式中:Agt 為最大力總延伸率;Ag 為最大力塑性延 伸率;Rm 為抗拉強度。

最大力點測量法與斷后手動測量法得到的不同 試樣的最大力總延伸率如表2所示。將試樣重新加 載至試驗機上,無需加載引伸計,并繼續(xù)進行試驗, 直至試樣斷裂。 

取斷裂后較長的一截試樣,用手動方法測量最 大 力 總 延 伸 率,測 量 所 有 滿 足 距 離 斷 口 大 于 50mm,距離夾持位置大于22mm 位置的結果(見 表2,斷后手動測量法獲得的最大力總延伸率的結 果1~4分別為離斷口由近至遠處的結果)。

采用全場應變測量系統(tǒng)檢測拉伸至最大力后試樣 繼續(xù)變形的應變場圖像,顯示僅存在一處頸縮(見圖1)。

采用引伸計測量最大力總延伸率時,確保最大 力取在拉伸曲線最大力平臺的中間位置,避免因拉 伸曲線未經(jīng)過光滑處理導致最大力位置取點偏左或 偏右,從而造成較大誤差。未經(jīng)過光滑處理最大力 處的應力-應變曲線如圖2所示。

2 結果分析 

(1)由表1得出的10個鋼筋試樣的標距極差 均小于0.2mm,標記誤差小于0.3%,全部滿足不大 于±1%的要求。采用激光打標機進行標距標記的 重復性較好,對斷后多組最大力總延伸率數(shù)據(jù)的影 響較小。

(2)在最大力處停止試驗,比較引伸計與手動 兩種方法測量相同變形位置的最大力總延伸率。由 表2可以得出,最大力處用手動方法比用引伸計方 法測量獲得數(shù)據(jù)的平均值偏低 0.34%。兩種方法 的測量結果比較接近。 

(3)試樣斷裂后,對引伸計與手動兩種方法測量的最大力總延伸率進行分析。

由圖1可知:拉斷試樣過程中的應變場圖像僅 有一處頸縮位置,不存在雙頸縮,所以斷后手動測量 不存在雙頸縮對最大力總延伸率測量結果的影響。 

由圖2可知:拉伸曲線未經(jīng)過光滑處理,易造成 某一點的力值偏高,取點過程中,最大力不能取在平 臺中間位置。熱軋帶肋鋼筋一般拉伸曲線的最大力 平臺長度為1~2mm,曲線波動使試驗機選擇最大 力時,可能取最大力平臺的兩端,而不在平臺的中 間,造成引伸計延伸采集數(shù)據(jù)誤差較大,影響最大力 總延伸率的測量。 

由表2可知:試樣斷裂后,引伸計與手動兩種方 法測量的最大力總延伸率相差較大,靠近斷口處手 動方 法 比 引 伸 計 方 法 測 量 結 果 的 平 均 值 偏 大 3.0%,靠近夾持端手動方法比引伸計方法測量結果 的平均值偏大1.8%;測量位置對手動方法的影響 較大,斷后手動法測量的最大力總延伸率離斷口由 近至遠依次遞減。用體積不變原理進行分析,造成 兩種測量方法比對結果偏大的原因主要是熱軋帶肋 鋼筋拉 伸 至 最 大 力 后 直 至 斷 裂 過 程 中 的 不 均 勻 變形[2]。 

3 結論 

(1)拉伸試驗全自動檢測是熱軋帶肋鋼筋性能 檢測的發(fā)展趨勢,全自動檢測需使用引伸計測量最 大力總伸長率。在拉伸至最大力時,且處于同等變 形條件下,引伸計方法與手動方法測量的最大力總 伸長率僅相差0.34%。引伸計的精度一般都可達 到0.5級以上,所以引伸計測量的最大力總伸長率 是可靠的。 

(2)引伸計測量熱軋帶肋鋼筋的最大力總伸長 率時,最大力的取點位置非常重要,如應力-應變曲 線未進行光滑處理,取點位置可能會偏左或者偏右, 影響伸長率的取值。使用引伸計測量熱軋帶肋鋼筋 的最大力總伸長率時,建議對應力-應變曲線進行光 滑處理,光滑處理后的曲線應表征原始應力-應變曲 線的特征。 

(3)手動方法測量位置對最大力總伸長率的檢 測結果有很大影響,為保證試驗結果的可靠性,建議 在滿足測量條件下,靠近夾持端對最大力總伸長率 進行測量。 

(4)熱軋帶肋鋼筋的最大力總伸長率都有一定 的余量,具備條件的實驗室可以采用 GB/T228.1— 2010中第18章規(guī)定的使用引伸計的檢測方法測量 最大力總伸長率。如有爭議,可采用手動方法。

參考文獻: 

[1] 方立新,薛建華,項鈺,等.抗震鋼筋力學特征值對抗 震結構的意義[J].浙江建筑,2018,35(9):28-30. 

[2] 范玫光,陳巧飛,孫本榮,等.預應力混凝土用鋼棒最 大力總伸長率的測試研究[J].科技創(chuàng)新導報,2012, 9(5):50-51.

<文章來源>材料與測試網(wǎng) > 期刊論文 > 理化檢驗－物理分冊 > 58卷 > 4期 (pp:16-18)>