Table 1. 熱軋帶肋鋼筋的主要性能指標(biāo)
| 型號(hào) | 直徑/mm | 下屈服強(qiáng)度/MPa | 抗拉強(qiáng)度/MPa | Agt/% |
|---|---|---|---|---|
| HRB400E | 12~32 | ≥400 | ≥540 | ≥9.0 |
分享：不同測(cè)試方法對(duì)鋼筋最大力總延伸率測(cè)量結(jié)果的影響
隨著現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)向超高化和大型化方向發(fā)展,建筑物的抗震性能引起國(guó)家和社會(huì)的普遍關(guān)注。國(guó)家對(duì)地震多發(fā)地區(qū)的工程結(jié)構(gòu)要求越來(lái)越高,而鋼筋作為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中最為重要的結(jié)構(gòu)材料,其性能直接關(guān)系到建筑工程的安全。在地震區(qū)使用的鋼筋不僅要求具備優(yōu)良的力學(xué)性能,也需要具備良好的抗震性能。
鋼筋原材料的伸長(zhǎng)率常分為兩種,即斷后伸長(zhǎng)率A和最大力總延伸率Agt。Agt為抗震鋼筋的重要指標(biāo)之一,其反映的是鋼筋在受力后對(duì)形變的抵抗能力[1]。Agt是指將試樣拉伸到最大力時(shí)標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距的百分比,準(zhǔn)確測(cè)量Agt十分重要[2-3]。
GB/T 28900—2022《鋼筋混凝土用鋼材試驗(yàn)方法》于2022年10月12日頒布,代替原GB/T 28900—2012《鋼筋混凝土用鋼材試驗(yàn)方法》。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28900—2022對(duì)試樣制備、人工時(shí)效、工藝性能以及拉伸試驗(yàn)等進(jìn)行了修訂,其中第6.3.4.1條款規(guī)定：當(dāng)對(duì)鋼筋Agt性能試驗(yàn)發(fā)生爭(zhēng)議時(shí),采用手工法進(jìn)行測(cè)量。目前手工法測(cè)量結(jié)果與真實(shí)結(jié)果偏離較大,建議采用更加貼近鋼筋拉伸曲線的引伸計(jì)法或手動(dòng)計(jì)算法對(duì)鋼筋進(jìn)行測(cè)量與計(jì)算?？紤]到標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的準(zhǔn)確性與必要性,結(jié)合工程檢測(cè)現(xiàn)狀,筆者設(shè)計(jì)試驗(yàn)驗(yàn)證了手工法的測(cè)量誤差,并提出了減小Agt測(cè)量誤差的方法,研究結(jié)果對(duì)實(shí)際生產(chǎn)有重要借鑒意義。
1. 試驗(yàn)材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料
工程中常用的鋼筋原材料為熱軋帶肋鋼筋和熱軋光圓鋼筋。熱軋帶肋鋼筋是由熱軋成型并自然冷卻而成的,其橫截面通常為圓形,且表面有兩條縱肋和沿長(zhǎng)度方向均勻分布的橫肋。熱軋光圓鋼筋的橫載面為圓形,且表面光滑。熱軋帶肋鋼筋對(duì)Agt的要求較高,因此選擇同型號(hào)、同規(guī)格、同一材料批次的熱軋帶肋鋼筋進(jìn)行試驗(yàn),其主要性能指標(biāo)如表1所示。
1.2 試驗(yàn)方法
試驗(yàn)環(huán)境溫度為（23±5） ℃,相對(duì)濕度為30%~65%。選用直徑為20 mm的HRB400E鋼筋試樣,并逐根打好標(biāo)距。每根鋼筋截取約600 mm,以保證去除夾持端后的有限試樣長(zhǎng)度達(dá)到400 mm,并保證手工法測(cè)量試樣的Agt后,能夠找出足夠多且滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的斷后標(biāo)距,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定原始標(biāo)距為100 mm。
依據(jù)GB/T 228.1—2021 《金屬材料 拉伸試驗(yàn) 第1部分：室溫試驗(yàn)方法》,采用引伸計(jì)法測(cè)量鋼筋試樣的Agt。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28900—2022,采用手工法測(cè)量鋼筋試樣的Agt,引伸計(jì)標(biāo)距規(guī)定為100 mm。
標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28900—2022規(guī)定手工法測(cè)量鋼筋試樣Agt的計(jì)算方法如式（1）所示。
| (1) |
式中：Ar為斷后均勻伸長(zhǎng)率；Rm為抗拉強(qiáng)度。
2. 試驗(yàn)結(jié)果
2.1 引伸計(jì)法
筆者設(shè)計(jì)了一種引伸計(jì)法,用以驗(yàn)證式（1）的準(zhǔn)確性。具體方法為：在夾持引伸計(jì)時(shí),手動(dòng)調(diào)整引伸計(jì)的標(biāo)距位置,并與試樣的一組標(biāo)距重合,以保證鋼筋拉伸至最大力時(shí),引伸計(jì)的測(cè)量位置與卸力后手工測(cè)量標(biāo)距的標(biāo)記位置一致；拉伸至最大力時(shí)停止試驗(yàn),記錄引伸計(jì)標(biāo)距,直接計(jì)算得出Agt；記錄后盡快取下試樣,測(cè)量與引伸計(jì)標(biāo)距重合位置的最大力塑性延伸率,再加上根據(jù)式（1）計(jì)算出的拉伸力卸載后最大力彈性伸長(zhǎng)率,可以得出Agt。將試樣重新加載至試驗(yàn)機(jī)上,無(wú)需加載引伸計(jì),并繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn),直至試樣斷裂。在鋼筋實(shí)測(cè)抗拉力達(dá)到最大力時(shí)停止加載,待力值歸零后取下試樣。引伸計(jì)法和手動(dòng)計(jì)算得到的Agt如表2所示。
Table 2. 引伸計(jì)法和手動(dòng)計(jì)算得到的Agt
| 試樣編號(hào) | 抗拉強(qiáng)度/MPa | Agt/% | |
|---|---|---|---|
| 引伸計(jì)法 | 手動(dòng)計(jì)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：引伸計(jì)法測(cè)量的Agt平均值為13.3%,手動(dòng)計(jì)算得到的Agt平均值為13.4%,引伸計(jì)法的測(cè)量結(jié)果比手動(dòng)計(jì)算結(jié)果偏低0.1％,因?yàn)槿∫煊?jì)時(shí)最大力已有0.2%的下降,采點(diǎn)位置延后。引伸計(jì)法可以給出鋼筋達(dá)到最大力時(shí)的真實(shí)變形值,而手動(dòng)計(jì)算結(jié)果的讀數(shù)往往在最大力后,導(dǎo)致手動(dòng)計(jì)算的結(jié)果偏高。
2.2 手工法
取引伸計(jì)法試驗(yàn)中斷裂后較長(zhǎng)的一段鋼筋試樣,利用手工法對(duì)其Agt進(jìn)行測(cè)量,結(jié)果如表3所示,點(diǎn)1~5依次距斷口由近至遠(yuǎn)。
Table 3. 手工法的Agt測(cè)量結(jié)果
| 試樣編號(hào) | 抗拉強(qiáng)度/MPa | Agt/% | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 點(diǎn)1 | 點(diǎn)2 | 點(diǎn)3 | 點(diǎn)4 | 點(diǎn)5 | 斷口末端 | ||
| 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：鋼筋試樣均勻,不同位置的Agt測(cè)量結(jié)果無(wú)顯著差異。手工法依靠軟件實(shí)時(shí)判定最大力出現(xiàn)下降的時(shí)刻,采集數(shù)據(jù)時(shí)確保力值穩(wěn)定下降再停止拉伸,這一過(guò)程軟件被設(shè)置成力值減小不超過(guò)0.2%最大力時(shí)停止拉伸；引伸計(jì)法依靠軟件自帶的采集功能,在試驗(yàn)結(jié)束后,通過(guò)查詢數(shù)據(jù)的方式準(zhǔn)確找出最大力時(shí)刻對(duì)應(yīng)的引伸計(jì)標(biāo)距長(zhǎng)度。
2.3 標(biāo)距對(duì)手工法測(cè)量結(jié)果的影響
圖1為不同標(biāo)距條件下手工法Agt測(cè)量結(jié)果。由圖1可知：當(dāng)選取距斷口較近的斷后標(biāo)距時(shí),點(diǎn)1~5的Agt平均值與引伸計(jì)法得出的Agt平均值依次相差3.3%,2.9%,2.5%,2.2%,1.9%；隨著標(biāo)距向夾持端靠近,手工法的Agt測(cè)量結(jié)果呈遞減的趨勢(shì)；點(diǎn)1~5的Agt平均值由16.6%遞減至15.2%,最大值比最小值大1.4%,說(shuō)明標(biāo)距對(duì)手工法的測(cè)試結(jié)果影響較大,距離斷口越近,測(cè)量結(jié)果偏差越大。
圖 1 不同標(biāo)距條件下手工法Agt測(cè)量結(jié)果
2.4 鋼筋規(guī)格對(duì)手工法測(cè)量結(jié)果的影響
采用手工法測(cè)量不同規(guī)格鋼筋試樣Agt的結(jié)果如圖2所示。由圖2可知：不同規(guī)格鋼筋試樣的Agt測(cè)量結(jié)果均呈現(xiàn)同一變化趨勢(shì),即當(dāng)標(biāo)距由斷口處向夾持端移動(dòng)時(shí),Agt逐漸減小,且減小的幅度逐漸變小,最后趨于平緩。說(shuō)明鋼筋規(guī)格對(duì)手工法測(cè)量結(jié)果的影響不大。
圖 2 采用手工法測(cè)量不同規(guī)格鋼筋試樣Agt的結(jié)果
3. 結(jié)論
（1）采用引伸計(jì)法與手動(dòng)計(jì)算得到的Agt差異不大。
（2）采用手工法時(shí),斷后標(biāo)距的選取對(duì)Agt測(cè)量結(jié)果影響較大,越靠近斷口,Agt的測(cè)量結(jié)果越偏離真實(shí)值。
（3）采用手工法時(shí),不同規(guī)格熱軋帶肋鋼筋的Agt測(cè)量結(jié)果具有相同的變化趨勢(shì)。
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