聶君艷 朱易

摘 要：鋼筋原材拉伸和彎曲試驗(yàn)?zāi)芊从吵鲣摬牡闹饕W(xué)性能。

關(guān)鍵詞：鋼筋；拉伸；彎曲；試驗(yàn)

現(xiàn)針對(duì)張承高速公路工程中所常用的HPB300、HRB400E鋼筋原材拉伸、彎曲試驗(yàn)流程 （HPB熱軋光圓鋼筋英文Hot rolled plainbars縮寫(xiě)；HRB熱軋帶肋鋼筋英文Hot rolled ribbed bars縮寫(xiě)；300、400為屈服強(qiáng)度特征值；E代表有抗震要求的）做一點(diǎn)試驗(yàn)步驟見(jiàn)解及說(shuō)明。

一、 試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

1. 試驗(yàn)一般在室溫10﹣35℃范圍內(nèi)進(jìn)行，對(duì)溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為23℃±5℃。所用儀器設(shè)備有：萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)量程分別為0-100KN、0-300KN、0-1000KN三種、鋼筋自動(dòng)標(biāo)距儀、游標(biāo)卡尺（0-200mm）、1m鋼卷尺。

2. 張承高速鋼筋原材試件取樣規(guī)定為：鋼筋取樣應(yīng)從同一廠家、同一批號(hào)（鋼筋原材每60t為一批，不足60t也為一批）、同一規(guī)格的鋼筋中任選的2根鋼筋，分別截取規(guī)定數(shù)量。取樣時(shí)應(yīng)先將鋼筋原材端部去掉不小于500mm后再截取試件。

拉伸試驗(yàn)：直徑25mm以下（包含25mm）取樣長(zhǎng)度550mm

直徑28-32mm取樣長(zhǎng)度為600mm

彎曲試驗(yàn)：直徑8-10mm（圓鋼）取樣長(zhǎng)度為200mm

直徑12-25mm（螺紋鋼）取樣長(zhǎng)度為300mm

直徑28-36mm（螺紋鋼）取樣長(zhǎng)度為400mm

3. 原始標(biāo)距的標(biāo)記：應(yīng)該用細(xì)劃線標(biāo)記原始標(biāo)距，不得用引起過(guò)早斷裂的缺口作標(biāo)記，標(biāo)記為5mm的倍數(shù)。（HPB300級(jí)鋼筋原始標(biāo)距為10d、HRB400E級(jí)鋼筋原始標(biāo)距為5d d-鋼筋直徑mm）

二、鋼筋原材拉伸試驗(yàn)

1. 根據(jù)試樣的公稱直徑和標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的抗拉強(qiáng)度力學(xué)性能特征值（本文表1），估算鋼筋最大拉力時(shí)的力值處于萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)量程的20%﹣80%之間。

2.根據(jù)委托單取樣，按照規(guī)范取有標(biāo)識(shí)的鋼筋原材試驗(yàn)所需樣品后，用游標(biāo)卡尺對(duì)鋼筋直徑進(jìn)行核實(shí)，尺量試樣長(zhǎng)度。填寫(xiě)原始記錄表中鋼筋的基本信息，并對(duì)原始記錄進(jìn)行編號(hào)。

3.拉伸試驗(yàn)所取的鋼筋原材試樣用自動(dòng)打點(diǎn)機(jī)進(jìn)行打點(diǎn)標(biāo)記原始標(biāo)距，原始標(biāo)距的標(biāo)記應(yīng)準(zhǔn)確到±1%。

4.接通電源，打開(kāi)軟件控制箱，用控制電腦登錄試驗(yàn)采集軟件，顯示菜單選項(xiàng)，選擇拉伸試驗(yàn)鋼筋力學(xué)性能，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕在顯示的對(duì)話框中將樣品鋼筋的試驗(yàn)編號(hào)、直徑、進(jìn)場(chǎng)數(shù)量、出場(chǎng)批號(hào)、取樣長(zhǎng)度、取樣日期等基本信息進(jìn)行輸入，輸入完成后仔細(xì)核對(duì)，然后開(kāi)動(dòng)油泵 ，打開(kāi)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)防護(hù)網(wǎng)門(mén)，根據(jù)鋼筋直徑的不同選澤合適的夾具，將試樣夾于鉗口中心位置，在夾持試件時(shí)根據(jù)試樣長(zhǎng)度上下移動(dòng)下鉗口工作平臺(tái)選定合適的位置，保證鋼筋被夾具完全夾緊。關(guān)閉試驗(yàn)機(jī)防護(hù)網(wǎng)門(mén)和回油閥，用鼠標(biāo)單擊軟件中數(shù)值清零鍵，數(shù)值清零后再單擊運(yùn)行按鈕，按要求加荷速度加載（應(yīng)力速度在6-60MPa/s），直至試樣斷裂，取下斷裂后試樣，打開(kāi)回油閥使工作臺(tái)回落到初始位置，測(cè)量斷后標(biāo)距（為了測(cè)定斷后伸長(zhǎng)率應(yīng)使用分辨力足夠的量具測(cè)定斷后標(biāo)距，并準(zhǔn)確到±0.25mm。應(yīng)將試樣斷裂的部分仔細(xì)地配接在一起使其軸線處于同一直線上，并采取特別措施確保試樣斷裂部分適當(dāng)接觸后測(cè)試斷后標(biāo)距。以斷裂處為中心點(diǎn)，向兩邊各數(shù)1/2原標(biāo)距長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記格數(shù)。原則上只有斷裂處與最接近的標(biāo)距標(biāo)記的距離不小于原始標(biāo)距的三分之一情況方為有效。但斷后伸長(zhǎng)率大于或等于規(guī)定值，不管斷裂位置處于何處測(cè)量均為有效。如斷裂處與最接近的標(biāo)距標(biāo)記的距離小于原始標(biāo)距的三分之一時(shí)，可采用GB/T228.1-2010附錄H規(guī)定的位移法測(cè)定斷后標(biāo)距），讀取軟件采集的下屈服時(shí)拉力和拉伸過(guò)程中的最大拉力（力值修約到0.1kN）準(zhǔn)確記錄在原始記錄中。

5.對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算鋼筋原材的屈服強(qiáng)度（MPa），抗拉強(qiáng)度（MPa），及斷后伸長(zhǎng)率（%）。（強(qiáng)度性能值修約至1MPa；斷后伸長(zhǎng)率修約至0.5%）。

1） 屈服強(qiáng)度Rel（Mpa）： Rel = 1000Fel/S0

2） 抗拉強(qiáng)度Rm（Mpa）： Rm= 1000Fm/S0

3） 斷后伸長(zhǎng)率A（%） ： A = （L-L0） / LO×100%

注：Rel-屈服強(qiáng)度（Mpa）

Rm-抗拉強(qiáng)度（Mpa）

A- 斷后伸長(zhǎng)率 （%）

S0-鋼筋公稱橫截面積（mm2）

Fel-屈服拉力（KN）

Fm-最大拉力（KN）

L-斷后標(biāo)距（mm）

L0-原始標(biāo)距 （mm）

6.根據(jù)GB 1499.1-2008和GB 1499.2-2007標(biāo)準(zhǔn)鋼筋的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率等力學(xué)性能特征值應(yīng)符合下表的規(guī)定。下表所列各力學(xué)性能特征值，可作為交貨檢驗(yàn)的最小保證率。

對(duì)鋼筋牌號(hào)后加E的（例如：HRB400E）該類鋼筋還應(yīng)滿足以下a）、b）、c）的要求外，其他要求與相對(duì)應(yīng)的已有牌號(hào)鋼筋相同。

a）鋼筋實(shí)測(cè)抗拉強(qiáng)度與實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度之比不小于1.25。

b）鋼筋實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度與上表規(guī)定的屈服強(qiáng)度特征值之比不大于1.30。

c）鋼筋的最大力總伸長(zhǎng)率不小于9%。

三. 鋼筋拉伸時(shí)的力學(xué)性能：屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率。

鋼筋在外力作用下的變形一般可分為四個(gè)階段：

1. 彈性階段：鋼材受拉開(kāi)始階段荷載較小， 應(yīng)力與應(yīng)變成正比，此時(shí)若御去荷載試件將恢復(fù)原來(lái)長(zhǎng)度，這時(shí)的變形叫彈性變形，這個(gè)階段叫彈性階段。

2. 屈服階段：當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限后，在試驗(yàn)期間達(dá)到塑性變形發(fā)生而力不增加的應(yīng)力點(diǎn)，這個(gè)階段叫屈服階段。在鋼筋屈服階段有上屈服和下屈服強(qiáng)度之分。

上屈服強(qiáng)度：試件發(fā)生屈服而力首次下降前的最高應(yīng)力。

下屈服強(qiáng)度：在屈服期間不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)的最低應(yīng)力。（本文屈服強(qiáng)度為下屈服強(qiáng)度）

3. 強(qiáng)化階段：鋼筋過(guò)屈服點(diǎn)后一段時(shí)間，隨著位移增加，拉力也在增加，鋼材的內(nèi)部組織重新建立新的平衡，又恢復(fù)了抵抗外力的能力，達(dá)到最高應(yīng)力稱為極限強(qiáng)度，又叫抗拉強(qiáng)度。這個(gè)階段叫做強(qiáng)化階段。

4 .頸縮階段：當(dāng)荷載繼續(xù)增加至拉伸頂點(diǎn)后，試樣的某一薄弱 部位斷面開(kāi)始顯著縮小，稱為頸縮階段。這個(gè)階段之后鋼筋拉斷。

四、鋼筋原材冷彎性能及試驗(yàn)方法

彎曲試驗(yàn)采用三點(diǎn)彎曲法，彎曲角度180°。

1.試驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作

按鋼材公稱直徑選擇合適的彎芯套備用。

對(duì)HPB300圓形鋼筋d=a（d-彎芯直徑 a-鋼筋公稱直徑下同，單位mm）

對(duì)HPB400E帶肋鋼筋d=4a（a=6-25mm） d=5a（a=28-40mm）

2.先打開(kāi)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)電源開(kāi)關(guān)、試驗(yàn)軟件控制箱，用控制電腦登錄試驗(yàn)軟件，在軟件菜單中選擇彎曲試驗(yàn)，進(jìn)入金屬三點(diǎn)彎曲（圓形）。然后點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕，在跳出對(duì)話框中輸入要彎曲試驗(yàn)鋼筋的基本信息。

3.將選擇好的彎芯套安裝在工作盤(pán)上，并在萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)操作臺(tái)上安裝彎曲裝置底座，設(shè)定支輥間距離l=（d+3a） ±a/2（l-支輥間距離 單位mm）。

4.將檢查過(guò)的鋼筋彎曲試樣放到兩支棍中間，試件軸線與彎曲壓頭軸線垂直。放好試件后向下移動(dòng)下鉗口工作平臺(tái)直至彎芯套輕觸要彎曲鋼筋試樣。

5.將軟件測(cè)力值全部清零，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕向彎曲試件緩慢的施加壓力（當(dāng)出現(xiàn)爭(zhēng)議時(shí)試驗(yàn)速率應(yīng)為1±0.2mm/s）直至達(dá)到規(guī)定的180°彎曲角度.打開(kāi)回油閥。使萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)油缸下降到初始位置，小心取出已經(jīng)彎曲的鋼筋試樣。

6.對(duì)彎曲試樣彎曲處的外表面及側(cè)面進(jìn)行觀察，未出現(xiàn)裂斷，裂縫等表面缺陷，判為合格。在原始記錄上記錄試驗(yàn)結(jié)果。

為了使鋼筋在加工成型時(shí)不發(fā)生脆斷，要求鋼筋具有一定的冷彎性能。冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力。鋼材的冷彎性能是以試驗(yàn)時(shí)的彎曲角度和彎心直徑為指標(biāo)來(lái)表示的，鋼材冷彎采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的彎心直徑，彎曲到規(guī)定的角度時(shí)，檢查彎曲處有無(wú)裂紋斷裂及起層現(xiàn)象，若沒(méi)有上述現(xiàn)象發(fā)生，則判定為冷彎合格。通過(guò)冷彎試驗(yàn)更有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷，如鋼筋因冶煉，軋制過(guò)程不良產(chǎn)生的氣孔、雜質(zhì)、裂紋等質(zhì)量缺陷。