摘要:從測量操作和反映材料變形行為的角度對比了預(yù)應(yīng)力混疑土用鋼棒的兩種延性指標(biāo)——斷后伸長率和最大力總伸長率,井通過試驗分析了引伸計測量和A-r測量兩種方法度引伸計長度對測量最大力總伸長率的影響,提出了準(zhǔn)確測量預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒最大力總仲長率的建議。
關(guān)鍵詞;最大力總伸長率
預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼捧
中圖分類號:TB30 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)02(b)-0050-02
預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒的廷性性能對預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的整體性能具有較大影響,準(zhǔn)確有效的評價預(yù)應(yīng)力鋼棒的延性性能十分重要。目前各生產(chǎn)廠對預(yù)應(yīng)力鋼棒的延性主要采用斷后伸長率(標(biāo)距為公稱直徑的8倍)評價,該指標(biāo)是沿襲日本產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)而來,不僅與我國其他棒線材產(chǎn)品評價指標(biāo)不一致,而且斷后伸長率主要受斷口處變形影響,不能充分反映鋼棒整體的變形能力,所以,能夠表征鋼棒全長塑性變形能力的最大力總伸長率這一指標(biāo)愈來愈受到重視,近來已成為產(chǎn)品認定中的重要指標(biāo)。然而,由于檢測習(xí)慣和技術(shù)水平等原因,很多鋼棒生產(chǎn)廠家沒有將最大力總伸長率列為日常檢測指標(biāo),甚至尚不能夠準(zhǔn)確測量。對此,本文對比了多種預(yù)應(yīng)力鋼棒的兩類延性指標(biāo),并分析了最大力總伸長率在檢測操作中的影響因素,提出了準(zhǔn)確測量該指標(biāo)的建議。
1實驗材料與研究方法
測量Agt的常用方法有使用引伸計采集數(shù)據(jù)的方法和不使用引伸計的人工測量法,前者的精確度較高,但目前在眾多鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)中應(yīng)用得不夠廣泛。本文對多種試驗分別采用兩種檢測方法進行對比,得到人工測量法的誤差范圍,提出是否推薦人工測量法。
此外,對于引伸計法測量A(mgt)操作中所使用的引伸計,其長度對測量結(jié)果的影響也進行了對比試驗。同時夾持100mm、200mm兩個引伸計(如圖1所示)。其中,100mm引伸計采集的數(shù)據(jù)由試驗機自動記錄、分析并得出Aguoo值,200mm引伸計的數(shù)據(jù)由人工在線讀出。以2ram/min的速度拉伸試樣,觀察拉力達到最大值時,人工判讀200mm引伸計,得到A(mgt200)值,然后摘下西個引伸計,同時繼續(xù)拉伸直至試樣拉斷。(如圖1)
2結(jié)果及分析
2.1A與Agt的選擇
GB/T228-2002對兩個延性指標(biāo)作出了明確規(guī)定:斷后伸長率A是指斷后標(biāo)距的殘余伸長與原始標(biāo)距之比的百分率;最大力總伸長率Agt是指最大力時原始標(biāo)距的伸長與原始標(biāo)距之比的百分率(如圖2所示)。以往A通常以非比例試樣形式檢測,即對多種規(guī)格的試樣標(biāo)距一律為固定值,但是由于試樣規(guī)格對頸縮處變形量有明顯影響,因此,目前多采用比例試樣,且一般原始標(biāo)距為5.65√S疋(S為平行長度的原始橫截面積),基本能夠科學(xué)地反映材料在斷口處的變形程度。(如圖2)
然而,斷后伸長率僅能表現(xiàn)斷口處的變形程度,但是包括彈性變形在內(nèi)的、在發(fā)生頸縮之前、整個試樣的塑性變形程度則未充分反映。對于建筑鋼筋,當(dāng)建筑物在地震等災(zāi)害中破壞,鋼筋在頸縮之前的伸長情況是有效的延性表現(xiàn),出現(xiàn)頸縮之后則其承載力急劇下降,該階段的延性對結(jié)構(gòu)的支撐已無意義。而最大力下總伸長率Agt表現(xiàn)的是力值達到最大時的總變形,發(fā)生在鋼材變形集中于局部之前,接近“均勻伸長率”的意思。對此,中國建筑科學(xué)研究院和鄭州大學(xué)的研究者也有一致的觀點。因此,對于高強PC鋼棒,最大力總伸長率Agt對評價其延性性能更具有實際意義。
而且,對斷后伸長率A的測量存在兩個方面的系統(tǒng)誤差:需要將試樣拉斷,然后把兩段試樣拼合在一起。但是在試驗中,往往斷口形狀復(fù)雜,不能做到完全將兩段拼接在一起,中間的縫隙則被計入伸長的部分,對于不同的試樣,接縫大小必定存在差異。此外,若不采用標(biāo)距儀在試樣上畫/刻出距離較小的標(biāo)記,而是用筆標(biāo)出標(biāo)距長度,則斷口一般不發(fā)生在標(biāo)距正中間,斷口附近變形在標(biāo)距內(nèi)分布不均,就又會出現(xiàn)一種系統(tǒng)誤差。
在操作上,對斷后伸長率A的測量比較簡單,而對最大力總伸長率Agt的測量相對復(fù)雜,若要用到引伸計,則對操作人員熟練程度要求較高,否則易發(fā)生引伸計破壞。
綜上所述,斷后伸長率A僅適于表現(xiàn)斷口附近變形程度,不能反映鋼棒整體的變形,并且存在系統(tǒng)誤差;最大力總伸長率Agt對評價PC鋼棒的延性性能更具有實際意義,但操作相對復(fù)雜。建議選擇最大力下總伸長率Agt為評價高強PC鋼棒延性性能的最主要指標(biāo)。
2.2對Agt人工測量方法的誤差研究
GB/T228-2002和IS010606中都規(guī)定可以人工地測定Agt。具體方法如下:
在拉伸后的試樣上避開斷口,與夾具和斷口保持足夠距離取一段測量長度L(mm),試驗前此段長度為L.(mm)。試樣抗拉強度為R.(N/mm2),彈性模量E(N/mm2)。
A(mm)=[(L-Lo)/L-Rm/E]×100
(1)本試驗取標(biāo)距為100mm,對多種預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼棒的測試結(jié)果如圖3所示。其中,“人I-Agtso”和“人A(mg12d)”分別表示采用人工測量法的測量段(標(biāo)距)與斷口相距50ram和2倍鋼棒直徑。(如圖3)
經(jīng)計算,圖3中人工鍘量值與引伸計測量值相比平均偏差為0.45%?,F(xiàn)行PC鋼棒國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定產(chǎn)品的A。不小于3.5%,工藝試驗中鋼棒的A。多在3.5~5.5%之間,而人工測量的偏差為O.45%,約為A(mgt)總數(shù)值的8-13%。可見,人工測量法的結(jié)果與較精確的引伸計采集數(shù)據(jù)結(jié)果相比存在較大誤差。
分析誤差出現(xiàn)的原因:一部分在于手工畫標(biāo)距或用標(biāo)距儀刻標(biāo)記時,標(biāo)記長度不準(zhǔn)確,這是無法避免的——以本試驗的100ram標(biāo)距為例,用筆每隔5mm或10ram描點。試驗人員在一支試樣上需要描畫很多點,重復(fù)勞動之下準(zhǔn)確度存疑,而且一般筆畫寬度本身就占約lmm,而拉伸完畢后標(biāo)距段伸長量基本僅為3~5mm,僅筆畫寬度就帶來了較大誤差,與GB/T 228中規(guī)定的“原始標(biāo)距的標(biāo)記應(yīng)準(zhǔn)確到±1%”也相去甚遠。打點式標(biāo)距儀同樣存在類似的問題,在沖擊下試樣容易夾持不穩(wěn)造成移動,導(dǎo)致標(biāo)記長度誤差。
此外,圖3還顯示出“人工A(mgtso)”全部低于“人工A(mg12d)?!钡默F(xiàn)象,證明測量段與斷口的距離明顯影響著測試結(jié)果。這是由于預(yù)應(yīng)力鋼棒在拉伸后期變形集中在縮頸即斷口處,距離斷口越近,塑性變形越劇烈,而2d<50mm,所以A(mg12d)>A(mgtso)。因此建議人工測量時保證足夠的試樣長度,且測量段盡量遠離斷口。
2.3引伸計長度對測量Agt結(jié)果的影響
Agt200值略大于AgtlOO值,平均差為O.175.%,可視為近似相等。當(dāng)最大力出現(xiàn)平臺,應(yīng)取平臺中點處的伸長率作為A。試驗機也據(jù)此自動測量。由于人工判讀需先判斷是否已出現(xiàn)最大力平臺,使判讀往往遲后于試驗機的自動測量,因此A(mgt200)值略大于A(mgt100)值。如果完全采用自動測量,A(mgt200)值將更靠近A(mgt100)值。因此,引伸計長度對測量結(jié)果影響不大,較長的引伸計(女200mm)有利于測量的精確度,但是在條件不允許的時候,使用100mm等長度的引伸計亦可。
在測量試驗中還得到以下操作經(jīng)驗:準(zhǔn)確測量A。應(yīng)使用引伸計,由于PC棒有一定頸縮量,時間上允許在達到最大力之后再摘掉引伸計,而不會因試樣拉斷將引伸計崩壞;除注意引伸計的使用,還需適當(dāng)選擇拉伸速度。拉伸速度過快,則測量的強度值偏高,伸長率偏低,對于本試驗,拉伸速度過快還會導(dǎo)致來不及摘除引伸計。
3結(jié)論
(1)斷后伸長率A僅適于表現(xiàn)斷口附近變形程度,不能反映鋼棒整體的變形.并且存在系統(tǒng)誤差;最大力總伸長率Agt對評價PC鋼棒的延性性能更具有實際意義,但操作相對復(fù)雜。最終選擇最大力總伸長率Agt為評價高強PC鋼棒延性性能的最主要指標(biāo)。
(2)人工測量法的測量段應(yīng)盡量遠離斷口。
(3)人工測量法在實際操作中易出現(xiàn)較大誤差,其結(jié)果與較精確的引伸計采集數(shù)據(jù)結(jié)果相比存在一定誤差,根據(jù)本試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計,平均偏差為0.45%,該偏差較大,因此推薦使用引伸計測量Agt。
(4)引伸計長度對Agt測量的結(jié)果無明顯影晌。
參考文獻
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