建筑工程常用鋼材的伸長率試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)的方法

建筑工程常用鋼材的伸長率試驗(yàn)和彎曲試驗(yàn)的方法一、鋼筋伸長率試驗(yàn)(一)試驗(yàn)依據(jù)(1)《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置和試樣制備》(GB/T2975—1998)。(2)《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》(GB/T228—2002)。(3)《金屬材料彎曲試驗(yàn)方法》(GB/T232—1999)。(二)一般規(guī)定(1)同一截面尺寸和同一爐號組成的鋼筋分批驗(yàn)收時，每批質(zhì)量不大于60t。(2)鋼筋應(yīng)有出廠證明書或試驗(yàn)報(bào)告單。驗(yàn)收時應(yīng)抽樣做機(jī)械性能試驗(yàn)，包括拉伸試驗(yàn)和冷彎試驗(yàn)兩個項(xiàng)目。兩個項(xiàng)目中如有一個項(xiàng)目不合格，該批鋼筋即為不合格品。(3)鋼筋在使用中如有脆斷、焊接性能不良或機(jī)械性能顯著不正常時，應(yīng)進(jìn)行化學(xué)成分分析，或其他專項(xiàng)試驗(yàn)。(4)取樣方法和結(jié)果評定規(guī)定，自每批鋼筋中任意抽取兩根，于每根距端部50mm處各取一套試樣(兩根試件)，在每套試樣中取一根做拉伸試驗(yàn)，另一根做冷彎試驗(yàn)。在拉伸試驗(yàn)的兩根試件中，如其中一根試件的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和伸長率三個指標(biāo)中有一個達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值，應(yīng)再抽取雙倍(4根)鋼筋，制取雙倍(4根)試件重做試驗(yàn)，如仍有一根試件的一個指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，則不論這個指標(biāo)在第一次試驗(yàn)中是否達(dá)到指標(biāo)要求，拉伸試驗(yàn)項(xiàng)目也不合格。在冷彎試驗(yàn)中，如有一根試件不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)同樣抽取雙倍鋼筋，制成雙倍試件重做試驗(yàn)，如仍有一根試件不符合標(biāo)準(zhǔn)要求，冷彎試驗(yàn)項(xiàng)目即為不合格。(5)試驗(yàn)一般在10?35℃的室溫范圍內(nèi)進(jìn)行。對溫度要求嚴(yán)格的試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度應(yīng)為(23±5)℃。(三)拉伸試驗(yàn).試驗(yàn)?zāi)康臏y定鋼材的力學(xué)性能，評定鋼材質(zhì)量。.主要儀器設(shè)備(1)試驗(yàn)機(jī)。應(yīng)按照《拉力試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)》(GB/T16825—1997)進(jìn)行檢驗(yàn)，并應(yīng)為I級或優(yōu)于I級準(zhǔn)確度。(2)引伸計(jì)。其準(zhǔn)確度應(yīng)符合《單軸試驗(yàn)引伸計(jì)的標(biāo)定》(GB/T12160—2002)的要求。(3)試樣尺寸的量具。按截面尺寸不同，選用不同精度的量具。.試驗(yàn)條件(1)試驗(yàn)速率。除非產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定，試驗(yàn)速率取決于材料特性并應(yīng)符合《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》(GB/T228—2002)的規(guī)定。①在測定上屈服強(qiáng)度時，在彈性范圍和直至上屈服強(qiáng)度，試驗(yàn)機(jī)夾頭的分離速率應(yīng)盡可能保持恒定并在表7.15規(guī)定的應(yīng)力速率的范圍內(nèi)。②若僅測定下屈服強(qiáng)度，在試樣平行長度的屈服期間，應(yīng)變速率應(yīng)為0.00025/s?0.0025/s。應(yīng)變速率應(yīng)盡可能保持恒定。如不能直接調(diào)節(jié)這一應(yīng)變速率，應(yīng)通過調(diào)節(jié)屈服即將開始前的應(yīng)力速率來調(diào)整，在屈服完成之前不再調(diào)節(jié)試驗(yàn)機(jī)的控制。在任何情況下，彈性范圍內(nèi)的應(yīng)力速率不得超過表7.15規(guī)定的最大速率。③如在同一試驗(yàn)中測定上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度，測定下屈服強(qiáng)度的條件應(yīng)符合上述僅測定下屈服強(qiáng)度時的要求。④測定規(guī)定非比例延伸強(qiáng)度、規(guī)定總延伸強(qiáng)度和規(guī)定殘余延伸強(qiáng)度時，在塑性范圍規(guī)定強(qiáng)度應(yīng)變速率不應(yīng)超過0.0025/s。⑤如試驗(yàn)機(jī)無能力測量或控制應(yīng)變速率，直至屈服完成，應(yīng)采用等效于表7.15規(guī)定的應(yīng)力速率的試驗(yàn)機(jī)夾頭分離速率。⑥測定抗拉強(qiáng)度時，塑性范圍的應(yīng)變速率不應(yīng)超過0.008/s,如試驗(yàn)不包括屈服強(qiáng)度和規(guī)定強(qiáng)度的測定，試驗(yàn)機(jī)的速率可以達(dá)到塑性范圍內(nèi)允許的最大速率。例如，測定鋼筋的抗拉強(qiáng)度時，當(dāng)鋼筋自由長度為350mm時，試驗(yàn)機(jī)夾頭的最大分離速率為0.008/sX350mm=2.8mm/s。表7.15應(yīng)力速率仲科舞性儂f(MPa)?小<15000022D(2)夾持方法。應(yīng)使用楔形夾頭、螺紋夾頭、套環(huán)夾頭等合適的夾具夾持試樣。應(yīng)盡最大努力確保夾持的試樣受軸向拉力的作用。.試樣可采用機(jī)加工試樣或不經(jīng)機(jī)加工的試樣進(jìn)行試驗(yàn)，鋼筋試驗(yàn)一般采用不經(jīng)機(jī)械加工的試樣。試樣的總長度取決于夾持方法，原則上Lt>12d。在工地實(shí)際取樣時，一般在鋼筋上取至少0.5m。試樣原始標(biāo)距與原始橫截面積有L0=k關(guān)系者稱為比例試樣。國際上使用的比例系數(shù)K的值為5.65（即L0=5.65=5=5d）。原始標(biāo)距應(yīng)不小于15mm。當(dāng)試樣橫截面面積太小，以致采用比例系數(shù)K為5.65的值不能符合這一最小標(biāo)距要求時，可以采用較高的值（優(yōu)先采用11.3的值）或采用非比例試樣。非比例試樣其原始標(biāo)距（L0）與其原始橫截面積（S0）無關(guān)。.試驗(yàn)步驟（1）試樣原始橫截面積（S0）的測定。測量時建議按照表7.16選用量具和測量裝置。應(yīng)根據(jù)測量的試樣原始尺寸計(jì)算原始橫截面面積，并至少保留4位有效數(shù)字。表7.16量具或測量裝置的分辨力（單位：mm）即例颯R寸Ue，分青打三流底格杜日尺寸Mt力士口附：口.5-口儂口心①對于圓形橫截面試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間三處兩個相互垂直的方向測量直徑，取其算術(shù)平均值，取用三處測得的最小橫截面面積，按式（7-2）計(jì)算：②對于恒定橫截面試樣，可以根據(jù)測量的試樣長度、試樣質(zhì)量和材料密度確定其原始橫截面面積。試樣長度的測量應(yīng)準(zhǔn)確到±0.5%，試樣質(zhì)量的測定應(yīng)準(zhǔn)確到±0.5%，密度應(yīng)至少取3位有效數(shù)字。原始橫截面面積按式（7-3）計(jì)算：S°=《-xlOOO（2）試樣原始標(biāo)距（L0）的標(biāo)記。對于dN3mm的鋼筋，屬于比例試樣，其標(biāo)距L0=5d0對于比例試樣，應(yīng)將原始標(biāo)距的計(jì)算值修約至最接近5mm的倍數(shù)，中間數(shù)值向較大一方修約。原始標(biāo)距的標(biāo)記應(yīng)準(zhǔn)確到±1%。試樣原始標(biāo)距應(yīng)用小標(biāo)記、細(xì)劃線或細(xì)墨線標(biāo)記，但不得用引起過早斷裂的缺口作標(biāo)記；可以標(biāo)記一系列套疊的原始標(biāo)距；也可以在試樣表面劃一條平行于試樣縱軸的線，并在此線上標(biāo)記原始標(biāo)距。（3）上屈服強(qiáng)度（ReH）和下屈服強(qiáng)度（ReL）的測定。①圖解方法。試驗(yàn)時記錄力-延伸曲線或力-位移曲線。從曲線圖讀取力首次下降前的最大力和不記初始瞬時效應(yīng)時屈服階段中的最小力或屈服平臺的恒定力。將其分別除以試樣原始橫截面面積（S0）得到上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。仲裁試驗(yàn)采用圖解方法。②指針方法。試驗(yàn)時，讀取測力度盤指針首次回轉(zhuǎn)前指示的最大力和不記初始效應(yīng)時屈服階段中指示的最小力或首次停止轉(zhuǎn)動指示的恒定力。將其分別除以試樣原始橫截面面積（S0）得到上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度。③可以使用自動裝置（如微處理機(jī)等）或自動測試系統(tǒng)測定上屈服強(qiáng)度和下屈服強(qiáng)度，可以不繪制拉伸曲線圖。（4）斷后伸長率（A）和斷裂總伸長率（At）的測定。①為了測定斷后伸長率，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)接觸后測量試樣斷后標(biāo)距。這對于小橫截面試樣和低伸長率試樣尤為重要。應(yīng)使用分辨力優(yōu)于0.1mm的量具或測量裝置測定斷后標(biāo)距（Lu），準(zhǔn)確到土0.25mm。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1/3的情況方為有效。但斷后伸長率大于或等于規(guī)定值，不管斷裂位置處于何處，測量均為有效。斷后伸長率按式（7-4）計(jì)算：工。②移位法測定斷后伸長率。當(dāng)試樣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1/3時，可以使用如下方法。試驗(yàn)前，原始標(biāo)距（L0）細(xì)分為N等份。試驗(yàn)后，以符號X表示斷裂后試樣短段的標(biāo)距標(biāo)記，以符號Y表示斷裂試樣長段的等分標(biāo)記，此標(biāo)記與斷裂處的距離最接近于斷裂處至標(biāo)記X的距離。如X與Y之間的分格數(shù)為n，按如下測定斷后伸長率。1）如N—n為偶數(shù)（見圖17.14（a））,測量X與Y之間的距離和測量從Y至距離為（N—n）個分格的Z標(biāo)記之間的距離，按照式（7-5）計(jì)算斷后伸長率：2）如N—n為奇數(shù)（見圖17.14（b））,測量X與Y之間的距離和測量從Y至距離分別為（N—n—1）和（N—nl）個分格的Z'和Z〃標(biāo)記之間的距離。按照式（7-6）計(jì)算斷后伸長率：MlMl00%圖7.14移位方法的圖示說明③能用引伸計(jì)測定斷裂延伸的試驗(yàn)機(jī)，引伸計(jì)標(biāo)距（Le）應(yīng)等于試樣原始標(biāo)距（L0）,無需標(biāo)出試樣原始標(biāo)距的標(biāo)記。以斷裂時的總延伸作為伸長測量時，為了得到斷后伸長率,應(yīng)從總延伸中扣除彈性延伸部分。原則上,斷裂發(fā)生在引伸計(jì)標(biāo)距以內(nèi)方為有效,但斷后伸長率等于或大于規(guī)定值,不管斷裂位置位于何處,測量均為有效。④按照③測定的斷裂總延伸除以試樣原始標(biāo)距得到斷裂總伸長率。⑤抗拉強(qiáng)度（Rm）的測定對于呈現(xiàn)明顯屈服（不連續(xù)屈服）現(xiàn)象的金屬材料,從記錄的力-延伸曲線圖或力-位移曲線圖,或從測力度盤,讀取過了屈服階段之后的最大力；對于呈現(xiàn)無明顯屈服（連續(xù)屈服）現(xiàn)象的金屬材料,從記錄的力-延伸曲線圖或力-位移曲線圖,或從測力度盤,讀取試驗(yàn)過程中的最大力。最大力除以試樣原始橫截面面積（S0）得到抗拉強(qiáng)度：.性能測定結(jié)果數(shù)值的修約試驗(yàn)測定的性能結(jié)果數(shù)值應(yīng)按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求進(jìn)行修約。未規(guī)定具體要求時，應(yīng)按照表7.17的要求進(jìn)行修約。修約的方法按照《數(shù)值修約規(guī)則》(GB/T8170—1987)的規(guī)定。表7.17性能結(jié)果數(shù)值的修約間隔件筋^1*1整WKh-tBp?rfif-RfnZOO-lOOht/mm1>1OGC削/mm*IN/ititPSN/rpm1A<QffS%A.At.Agt.1siQ口」電Z6.5^.試驗(yàn)結(jié)果處理(1)試驗(yàn)出現(xiàn)下列情況之一時試驗(yàn)結(jié)果無效，應(yīng)重做同樣數(shù)量試樣的試驗(yàn)：①試樣斷裂在標(biāo)距外或斷在機(jī)械刻劃的標(biāo)距標(biāo)記上，而且斷后伸長率小于規(guī)定最小值；②試驗(yàn)期間設(shè)備發(fā)生故障，影響了試驗(yàn)結(jié)果。(2)試驗(yàn)后試樣出現(xiàn)兩個或兩個以上的頸縮以及顯示出肉眼可見的冶金缺陷(如分層、氣泡、夾渣、縮孔等)，應(yīng)在試驗(yàn)記錄和報(bào)告中注明。8.試驗(yàn)報(bào)告試驗(yàn)報(bào)告一般應(yīng)包括下列內(nèi)容：①試驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)編號；②試樣標(biāo)識；③材料名稱、牌號；④試樣類型；⑤試樣的取樣方向和位置；⑥所測性能結(jié)果。二、彎曲試驗(yàn)(一)試驗(yàn)?zāi)康臏y定鋼材的工藝性能，評定鋼材質(zhì)量。(二)試驗(yàn)設(shè)備應(yīng)在配備下列彎曲裝置之一的試驗(yàn)機(jī)或壓力機(jī)上完成試驗(yàn)。(1)支輥式彎曲裝置(見圖7.15)。支輥長度應(yīng)大于試樣寬度或直徑。支輥半徑應(yīng)為1?10倍試樣厚度。支輥應(yīng)具有足夠的硬度。除非另有規(guī)定，支輥間距離應(yīng)按式(7-8)確定：L=d+3a±0SciL在試驗(yàn)期間應(yīng)保持不變。彎曲壓頭直徑應(yīng)在相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定。彎曲壓頭寬度應(yīng)大于試樣寬度或直徑，彎曲壓頭應(yīng)具有足夠的硬度。(2)V形模具式彎曲裝置。

圖7.15支輥式彎曲裝置（3）虎鉗式彎曲裝置。（4）翻板式彎曲裝置（見圖7.16）。圖7.16翻板式彎曲裝置（三）試樣鋼筋試樣應(yīng)按照《鋼及鋼產(chǎn)品力學(xué)性能試驗(yàn)取樣位置和試樣制備》（GB/T2975—1998）的要求取樣。試樣表面不得有劃痕和損傷，試樣長度應(yīng)根據(jù)試樣厚度和所使用的試驗(yàn)設(shè)備確定。采用支輥式彎曲裝置和翻板式彎曲裝置的方法時，可以按照式（7-9）確定：式中：n——圓周率，其值取3.1。（四）試驗(yàn)方法（1）由相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采用下列方法之一完成試驗(yàn)：①試樣在上述裝置所給定的條件和在力作用下彎曲至規(guī)定的彎曲角度;②試樣在力作用下彎曲至兩臂相距規(guī)定距離且互相平行；③試樣在力作用下彎曲至兩臂直接接觸。（2）試樣彎曲至規(guī)定彎曲角度的試驗(yàn)。應(yīng)將試樣放于兩支輥或V形模具或兩水平翻板上，試樣軸線應(yīng)與彎曲壓頭軸線垂直，彎曲壓頭在兩支座之間的中點(diǎn)處對試樣連續(xù)施加力使其彎曲，直至達(dá)到規(guī)定的彎曲角度。（3）試樣彎曲至180°角兩臂相距規(guī)定距離且相互平行的試驗(yàn)。采用支輥式彎曲裝置的試驗(yàn)方法時，首先對試樣進(jìn)行初步彎曲（彎曲角度盡可能大），然后將試樣置于兩平行壓板之間（見圖7.17）連續(xù)施加壓力其兩端使進(jìn)一步彎曲，直至兩臂平行。采用翻板式彎曲裝置的方法時，在力作用下不改