鋼筋原材拉伸、彎曲試驗流程

聶君艷 朱易

摘 要：鋼筋原材拉伸和彎曲試驗能反映出鋼材的主要力學性能。

關鍵詞：鋼筋；拉伸；彎曲；試驗

現針對張承高速公路工程中所常用的HPB300、HRB400E鋼筋原材拉伸、彎曲試驗流程 （HPB熱軋光圓鋼筋英文Hot rolled plainbars縮寫；HRB熱軋帶肋鋼筋英文Hot rolled ribbed bars縮寫；300、400為屈服強度特征值；E代表有抗震要求的）做一點試驗步驟見解及說明。

一、 試驗前的準備工作

1. 試驗一般在室溫10﹣35℃范圍內進行，對溫度要求嚴格的試驗，試驗溫度應為23℃±5℃。所用儀器設備有：萬能試驗機量程分別為0-100KN、0-300KN、0-1000KN三種、鋼筋自動標距儀、游標卡尺（0-200mm）、1m鋼卷尺。

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

拉伸試驗：直徑25mm以下（包含25mm）取樣長度550mm

直徑28-32mm取樣長度為600mm

彎曲試驗：直徑8-10mm（圓鋼）取樣長度為200mm

直徑12-25mm（螺紋鋼）取樣長度為300mm

直徑28-36mm（螺紋鋼）取樣長度為400mm

3. 原始標距的標記：應該用細劃線標記原始標距，不得用引起過早斷裂的缺口作標記，標記為5mm的倍數。（HPB300級鋼筋原始標距為10d、HRB400E級鋼筋原始標距為5d d-鋼筋直徑mm）

二、鋼筋原材拉伸試驗

1. 根據試樣的公稱直徑和標準中規定的抗拉強度力學性能特征值（本文表1），估算鋼筋最大拉力時的力值處于萬能試驗機量程的20%﹣80%之間。

2.根據委托單取樣，按照規范取有標識的鋼筋原材試驗所需樣品后，用游標卡尺對鋼筋直徑進行核實，尺量試樣長度。填寫原始記錄表中鋼筋的基本信息，并對原始記錄進行編號。

3.拉伸試驗所取的鋼筋原材試樣用自動打點機進行打點標記原始標距，原始標距的標記應準確到±1%。

4.接通電源，打開軟件控制箱，用控制電腦登錄試驗采集軟件，顯示菜單選項，選擇拉伸試驗鋼筋力學性能，點擊運行按鈕在顯示的對話框中將樣品鋼筋的試驗編號、直徑、進場數量、出場批號、取樣長度、取樣日期等基本信息進行輸入，輸入完成后仔細核對，然后開動油泵 ，打開萬能試驗機防護網門，根據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，在夾持試件時根據試樣長度上下移動下鉗口工作平臺選定合適的位置，保證鋼筋被夾具完全夾緊。關閉試驗機防護網門和回油閥，用鼠標單擊軟件中數值清零鍵，數值清零后再單擊運行按鈕，按要求加荷速度加載（應力速度在6-60MPa/s），直至試樣斷裂，取下斷裂后試樣，打開回油閥使工作臺回落到初始位置，測量斷后標距（為了測定斷后伸長率應使用分辨力足夠的量具測定斷后標距，并準確到±0.25mm。應將試樣斷裂的部分仔細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接觸后測試斷后標距。以斷裂處為中心點，向兩邊各數1/2原標距長度所對應的標記格數。原則上只有斷裂處與最接近的標距標記的距離不小于原始標距的三分之一情況方為有效。但斷后伸長率大于或等于規定值，不管斷裂位置處于何處測量均為有效。如斷裂處與最接近的標距標記的距離小于原始標距的三分之一時，可采用GB/T228.1-2010附錄H規定的位移法測定斷后標距），讀取軟件采集的下屈服時拉力和拉伸過程中的最大拉力（力值修約到0.1kN）準確記錄在原始記錄中。

5.對試驗數據進行計算，計算鋼筋原材的屈服強度（MPa），抗拉強度（MPa），及斷后伸長率（%）。（強度性能值修約至1MPa；斷后伸長率修約至0.5%）。

1） 屈服強度Rel（Mpa）： Rel = 1000Fel/S0

2） 抗拉強度Rm（Mpa）： Rm= 1000Fm/S0

3） 斷后伸長率A（%） ： A = （L-L0） / LO×100%

注：Rel-屈服強度（Mpa）

Rm-抗拉強度（Mpa）

A- 斷后伸長率 （%）

S0-鋼筋公稱橫截面積（mm2）

Fel-屈服拉力（KN）

Fm-最大拉力（KN）

L-斷后標距（mm）

L0-原始標距 （mm）

6.根據GB 1499.1-2008和GB 1499.2-2007標準鋼筋的屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率等力學性能特征值應符合下表的規定。下表所列各力學性能特征值，可作為交貨檢驗的最小保證率。

對鋼筋牌號后加E的（例如：HRB400E）該類鋼筋還應滿足以下a）、b）、c）的要求外，其他要求與相對應的已有牌號鋼筋相同。

a）鋼筋實測抗拉強度與實測屈服強度之比不小于1.25。

b）鋼筋實測屈服強度與上表規定的屈服強度特征值之比不大于1.30。

c）鋼筋的最大力總伸長率不小于9%。

三. 鋼筋拉伸時的力學性能：屈服強度、抗拉強度、伸長率。

鋼筋在外力作用下的變形一般可分為四個階段：

1. 彈性階段：鋼材受拉開始階段荷載較小， 應力與應變成正比，此時若御去荷載試件將恢復原來長度，這時的變形叫彈性變形，這個階段叫彈性階段。

2. 屈服階段：當應力超過彈性極限后，在試驗期間達到塑性變形發生而力不增加的應力點，這個階段叫屈服階段。在鋼筋屈服階段有上屈服和下屈服強度之分。

上屈服強度：試件發生屈服而力首次下降前的最高應力。

下屈服強度：在屈服期間不計初始瞬時效應時的最低應力。（本文屈服強度為下屈服強度）

3. 強化階段：鋼筋過屈服點后一段時間，隨著位移增加，拉力也在增加，鋼材的內部組織重新建立新的平衡，又恢復了抵抗外力的能力，達到最高應力稱為極限強度，又叫抗拉強度。這個階段叫做強化階段。

4 .頸縮階段：當荷載繼續增加至拉伸頂點后，試樣的某一薄弱 部位斷面開始顯著縮小，稱為頸縮階段。這個階段之后鋼筋拉斷。

四、鋼筋原材冷彎性能及試驗方法

彎曲試驗采用三點彎曲法，彎曲角度180°。

1.試驗前的準備工作

按鋼材公稱直徑選擇合適的彎芯套備用。

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

2.先打開萬能試驗機電源開關、試驗軟件控制箱，用控制電腦登錄試驗軟件，在軟件菜單中選擇彎曲試驗，進入金屬三點彎曲（圓形）。然后點擊運行按鈕，在跳出對話框中輸入要彎曲試驗鋼筋的基本信息。

3.將選擇好的彎芯套安裝在工作盤上，并在萬能試驗機操作臺上安裝彎曲裝置底座，設定支輥間距離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下鉗口工作平臺直至彎芯套輕觸要彎曲鋼筋試樣。

5.將軟件測力值全部清零，點擊運行按鈕向彎曲試件緩慢的施加壓力（當出現爭議時試驗速率應為1±0.2mm/s）直至達到規定的180°彎曲角度.打開回油閥。使萬能試驗機油缸下降到初始位置，小心取出已經彎曲的鋼筋試樣。

6.對彎曲試樣彎曲處的外表面及側面進行觀察，未出現裂斷，裂縫等表面缺陷，判為合格。在原始記錄上記錄試驗結果。

為了使鋼筋在加工成型時不發生脆斷，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時的彎曲角度和彎心直徑為指標來表示的，鋼材冷彎采用標準規定的彎心直徑，彎曲到規定的角度時，檢查彎曲處有無裂紋斷裂及起層現象，若沒有上述現象發生，則判定為冷彎合格。通過冷彎試驗更有助于暴露鋼材的某些內在缺陷，如鋼筋因冶煉，軋制過程不良產生的氣孔、雜質、裂紋等質量缺陷。