Table 1. 热轧带肋钢筋的主要性能指标
| 型号 | 直径/mm | 下屈服强度/MPa | 抗拉强度/MPa | Agt/% |
|---|---|---|---|---|
| HRB400E | 12~32 | ≥400 | ≥540 | ≥9.0 |
分享：不同测试方法对钢筋最大力总延伸率测量结果的影响
随着现代建筑设计向超高化和大型化方向发展,建筑物的抗震性能引起国家和社会的普遍关注。国家对地震多发地区的工程结构要求越来越高,而钢筋作为钢筋混凝土结构中最为重要的结构材料,其性能直接关系到建筑工程的安全。在地震区使用的钢筋不仅要求具备优良的力学性能,也需要具备良好的抗震性能。
钢筋原材料的伸长率常分为两种,即断后伸长率A和最大力总延伸率Agt。Agt为抗震钢筋的重要指标之一,其反映的是钢筋在受力后对形变的抵抗能力[1]。Agt是指将试样拉伸到最大力时标距的伸长量与原始标距的百分比,准确测量Agt十分重要[2-3]。
GB/T 28900—2022《钢筋混凝土用钢材试验方法》于2022年10月12日颁布,代替原GB/T 28900—2012《钢筋混凝土用钢材试验方法》。标准GB/T 28900—2022对试样制备、人工时效、工艺性能以及拉伸试验等进行了修订,其中第6.3.4.1条款规定：当对钢筋Agt性能试验发生争议时,采用手工法进行测量。目前手工法测量结果与真实结果偏离较大,建议采用更加贴近钢筋拉伸曲线的引伸计法或手动计算法对钢筋进行测量与计算。考虑到标准实施的准确性与必要性,结合工程检测现状,笔者设计试验验证了手工法的测量误差,并提出了减小Agt测量误差的方法,研究结果对实际生产有重要借鉴意义。
1. 试验材料与方法
1.1 试验材料
工程中常用的钢筋原材料为热轧带肋钢筋和热轧光圆钢筋。热轧带肋钢筋是由热轧成型并自然冷却而成的,其横截面通常为圆形,且表面有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。热轧光圆钢筋的横载面为圆形,且表面光滑。热轧带肋钢筋对Agt的要求较高,因此选择同型号、同规格、同一材料批次的热轧带肋钢筋进行试验,其主要性能指标如表1所示。
1.2 试验方法
试验环境温度为（23±5） ℃,相对湿度为30%~65%。选用直径为20 mm的HRB400E钢筋试样,并逐根打好标距。每根钢筋截取约600 mm,以保证去除夹持端后的有限试样长度达到400 mm,并保证手工法测量试样的Agt后,能够找出足够多且满足标准要求的断后标距,标准规定原始标距为100 mm。
依据GB/T 228.1—2021 《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》,采用引伸计法测量钢筋试样的Agt。依据标准GB/T 28900—2022,采用手工法测量钢筋试样的Agt,引伸计标距规定为100 mm。
标准GB/T 28900—2022规定手工法测量钢筋试样Agt的计算方法如式（1）所示。
| (1) |
式中：Ar为断后均匀伸长率；Rm为抗拉强度。
2. 试验结果
2.1 引伸计法
笔者设计了一种引伸计法,用以验证式（1）的准确性。具体方法为：在夹持引伸计时,手动调整引伸计的标距位置,并与试样的一组标距重合,以保证钢筋拉伸至最大力时,引伸计的测量位置与卸力后手工测量标距的标记位置一致；拉伸至最大力时停止试验,记录引伸计标距,直接计算得出Agt；记录后尽快取下试样,测量与引伸计标距重合位置的最大力塑性延伸率,再加上根据式（1）计算出的拉伸力卸载后最大力弹性伸长率,可以得出Agt。将试样重新加载至试验机上,无需加载引伸计,并继续进行试验,直至试样断裂。在钢筋实测抗拉力达到最大力时停止加载,待力值归零后取下试样。引伸计法和手动计算得到的Agt如表2所示。
Table 2. 引伸计法和手动计算得到的Agt
| 试样编号 | 抗拉强度/MPa | Agt/% | |
|---|---|---|---|
| 引伸计法 | 手动计算 | ||
| 1 | 625,625 | 13.4,13.3 | 13.7,13.5 |
| 2 | 625,625 | 12.7,13.4 | 12.7,13.5 |
| 3 | 620,620 | 13.3,13.7 | 13.4,13.6 |
| 4 | 625,625 | 13.5,13.2 | 13.4,13.3 |
| 5 | 625,625 | 13.0,13.3 | 13.1,13.3 |
| 6 | 625,620 | 13.1,13.6 | 13.2,13.6 |
| 7 | 630,625 | 12.9,13.1 | 13.2,13.2 |
| 8 | 620,620 | 13.2,13.4 | 13.3,13.6 |
| 9 | 625,625 | 13.3,13.1 | 13.5,13.6 |
| 10 | 620,625 | 13.2,13.5 | 13.3,13.3 |
由表2可知：引伸计法测量的Agt平均值为13.3%,手动计算得到的Agt平均值为13.4%,引伸计法的测量结果比手动计算结果偏低0.1％,因为取引伸计时最大力已有0.2%的下降,采点位置延后。引伸计法可以给出钢筋达到最大力时的真实变形值,而手动计算结果的读数往往在最大力后,导致手动计算的结果偏高。
2.2 手工法
取引伸计法试验中断裂后较长的一段钢筋试样,利用手工法对其Agt进行测量,结果如表3所示,点1~5依次距断口由近至远。
Table 3. 手工法的Agt测量结果
| 试样编号 | 抗拉强度/MPa | Agt/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 点1 | 点2 | 点3 | 点4 | 点5 | 断口末端 | ||
| 1 | 625,625 | 16.4,17.7 | 15.7,17.5 | 15.6,16.7 | 15.5,16.0 | 15.3,15.3 | 15.2,15.0 |
| 2 | 625,625 | 16.5,17.6 | 15.9,17.5 | 15.6,17.3 | 15.5,17.2 | 15.2,17.0 | 13.6,15.3 |
| 3 | 620,620 | 16.9,16.4 | 16.3,16.0 | 16.0,15.7 | 15.7,15.4 | 15.5,15.2 | 14.3,14.3 |
| 4 | 625,625 | 16.7,17.0 | 16.3,16.4 | 15.7,15.7 | 15.5,15.0 | 15.1,14.4 | 14.9,14.1 |
| 5 | 625,625 | 16.1,17.8 | 15.9,17.6 | 15.6,16.7 | 15.2,16.1 | 15.0,15.2 | 13.7,14.9 |
| 6 | 625,620 | 16.1,15.9 | 15.7,15.6 | 15.5,15.0 | 15.2,14.7 | 15.0,14.5 | 14.6,14.2 |
| 7 | 630,625 | 16.3,17.7 | 15.9,17.6 | 15.5,17.4 | 15.3,17.2 | 15.2,16.9 | 14.4,15.4 |
| 8 | 620,620 | 15.7,16.1 | 15.3,15.6 | 15.0,15.1 | 14.6,14.7 | 14.4,14.4 | 14.2,14.1 |
| 9 | 625,625 | 16.2,16.1 | 15.9,15.7 | 15.5,15.3 | 15.4,14.9 | 15.2,14.7 | 14.9,13.8 |
| 10 | 620,625 | 17.4,15.7 | 17.2,15.3 | 17.0,14.8 | 16.8,14.6 | 16.7,14.5 | 15.5,13.6 |
由表3可知：钢筋试样均匀,不同位置的Agt测量结果无显著差异。手工法依靠软件实时判定最大力出现下降的时刻,采集数据时确保力值稳定下降再停止拉伸,这一过程软件被设置成力值减小不超过0.2%最大力时停止拉伸；引伸计法依靠软件自带的采集功能,在试验结束后,通过查询数据的方式准确找出最大力时刻对应的引伸计标距长度。
2.3 标距对手工法测量结果的影响
图1为不同标距条件下手工法Agt测量结果。由图1可知：当选取距断口较近的断后标距时,点1~5的Agt平均值与引伸计法得出的Agt平均值依次相差3.3%,2.9%,2.5%,2.2%,1.9%；随着标距向夹持端靠近,手工法的Agt测量结果呈递减的趋势；点1~5的Agt平均值由16.6%递减至15.2%,最大值比最小值大1.4%,说明标距对手工法的测试结果影响较大,距离断口越近,测量结果偏差越大。
2.4 钢筋规格对手工法测量结果的影响
采用手工法测量不同规格钢筋试样Agt的结果如图2所示。由图2可知：不同规格钢筋试样的Agt测量结果均呈现同一变化趋势,即当标距由断口处向夹持端移动时,Agt逐渐减小,且减小的幅度逐渐变小,最后趋于平缓。说明钢筋规格对手工法测量结果的影响不大。
3. 结论
（1）采用引伸计法与手动计算得到的Agt差异不大。
（2）采用手工法时,断后标距的选取对Agt测量结果影响较大,越靠近断口,Agt的测量结果越偏离真实值。
（3）采用手工法时,不同规格热轧带肋钢筋的Agt测量结果具有相同的变化趋势。
文章来源——材料与测试网
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