基于建筑鋼材拉伸試驗的研究

周永奮

（廣州市質量監督檢測研究院，廣東 廣州 510000）

基于建筑鋼材拉伸試驗的研究

周永奮

（廣州市質量監督檢測研究院，廣東 廣州 510000）

建筑用鋼材面廣量大，質量至關重要。建筑鋼材拉伸試驗，是鋼材檢測分析的重要內容之一，除能檢測鋼材屈服強度和抗拉強度等強度指標外，還能檢測出鋼材的塑性。本文對常用建筑鋼材拉伸試驗的流程及具體方法進行了分析。

建筑鋼材；拉伸試驗；方法

1 試驗目的

掌握鋼筋拉伸試驗的方法、步驟、結果的計算與評定及試驗過程中的注意事項。在試驗過程中，將鋼筋拉至斷裂以便觀察和測定鋼筋的力學性能，為施工現場進場鋼材提供正確的試驗數據。

2 試驗條件

2.1 試驗溫度

試驗應在 10～35 ℃溫度下進行，對溫度要求嚴格的試驗溫度應在（23±5）℃。

2.2 試驗機準備

各種類型試驗機均可使用，試驗機誤差應符合相關的技術規程，基本滿足如下規定：試驗機應具備調速指示裝置，試驗時能在標準規定的速度范圍內靈活調節；試驗機應具備記錄或顯示裝置，能滿足標準測定力學性能的要求；試驗機應由計量部門定期進行檢定，試驗時所使用力的范圍應在檢定范圍內。

試驗機中常用的是液壓萬能試驗機，其常見故障及處理維護見表1。

表1 液壓萬能試驗機的常見故障及處理維護

2.3 標距打點機

能準確在試件上打出標準的標距，又不會對試件造成破壞。

2.4 計算機數據采集系統

很多液壓萬能試驗機結合試驗檢測系統軟件，安裝了數據自動采集系統，有的實驗室也采用電子萬能試驗機，采用電子記錄的方式，對試驗數據和圖形進行自動記錄采集。

2.5 試驗工具

千分尺、游標尺（用來測量鋼筋直徑）和鋼板尺。

3 試件取樣

鋼筋應該按批進行檢查和驗收：每批質量不大于60 t；每批應該由同一牌號、同一爐罐號、同一規格的鋼筋組成。在填寫進場檢測委托單時，應該記錄鋼筋的出廠廠家、出廠合格證號、鋼筋的進場數量等項目。每批鋼筋的檢驗項目和取樣方法應符合表2的規定。

表2 每批鋼筋的檢驗項目和取樣方法

4 試驗步驟

4.1 試樣準備

拉伸、彎曲試驗試樣不允許進行車削加工，按表2規定，用2個或一系列等分小沖點打點機或細劃標出原始標距，標記不應影響試樣斷裂，對于脆性試樣和小尺寸試樣，建議用快干墨水或涂料標出原始標距。如平行長度比原始標距長許多（例如不經機加工試樣），可以標出相互重疊的幾組原始標記。

4.2 試樣原始橫截面的測定

帶肋鋼筋的測量用游標卡尺精確到0.1 mm。圓形試樣截面直徑應在標距的兩端及兩個相互垂直的方向上各測一次，取其算術平均值，選用三處測得橫截面積中最小值，橫截面積按如下公式計算：

試樣原始橫截面積測定的方法準確度應符合《金屬材料室溫拉伸試驗方法》（GB/T228－2002）附錄 A－B（標準的附錄）規定的要求。測量時，建議按照表3選用量具或測量裝置，根據測量的試樣原始尺寸計算原始橫截面積，并至少保留4位有效數字。

表3 量具或測量裝置的分辨 （單位：mm）

4.3 試樣原始標距的標記和測量

比例試樣原始標距的計算值，對于短比例試樣，應修約到最近5 mm的倍數，中間數值向較大一方修約。原始標距的標記應準確到±1%，測量尺寸的量具應由計量部門定期檢定。試樣原始橫截面積的計算值修約有效數字，修約的方法應依據《數值修約規則》（GB/T 8170－1987）。

4.4 試驗操作

（1）將試件上端固定在試驗機上夾具內，調整試驗機到零點，裝描繪器、紙、筆等（或者打開計算機自動采集系統，準備自動采集試驗數據和數據圖像）。

（2）開動試驗機進行拉伸，拉伸速度為：屈服前應力增加速度為10 MPa/s；屈服后試驗機活動夾頭在荷載下移動速度不大于 0.5 Lo/min，直至試件拉斷（也可以參考標準中規定的試驗速率），見表4。

（3）測定屈服強度。呈現明顯屈服現象的金屬材料，相關產品標準應規定測定上屈服強度、下屈服強度或兩者。如未具體規定，應測定上屈服強度和下屈服強度，或只測定下屈服強度。按照定義采用下列方法測定上屈服強度和下屈服強度。

若測定屈服強度，在試樣平行長度的屈服期間應變速率應在0.00025～0.0025 m/s之間，并應盡可能保持恒定。如不能直接控制這一速率，則應通過調節在屈服開始前的應力將其固定，直至屈服階段過后。

屈服強度的記錄方法。圖解方法：試驗時記錄力——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，和不計初始瞬時效應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積（S0），得到上屈服強度和下屈服強度。指針方法：試驗時，讀取測力度盤指針首次回轉前指示的最大力，和不計初始瞬時效應時屈服階段中指示的最小力，或首次停止轉動指示的恒定力，將其分別除以試樣原始橫截面積（S0），得到上屈服強度和下屈服強度。

可以使用自動裝置（例如微處理機等）或自動測試系統測定上屈服強度和下屈服強度，并且可以不繪制拉伸曲線圖。

（4）抗拉強度（極限強度）的測定。采用圖解方法或指針方法測定抗拉強度。對于呈現明顯屈服（不連續屈服）現象的金屬材料，從記錄的力——延伸或力——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，對于呈現無明顯屈服（連續屈服）現象的金屬材料，從記錄的力——延伸或力——位移曲線圖，或從測力度盤讀取試驗過程中的最大力。最大力除以試樣原始橫截面積（S0）得到抗拉強度。

可以使用自動裝置（例如微處理機等）或自動測試系統測定規定總延伸強度，可以不繪制力——延伸曲線圖。抗拉強度按下式計算：

式中：Rm：鋼筋的抗拉強度，MPa；

Fm：鋼筋承受的極限拉力，N；

S0：鋼筋的橫截面積，mm2。

（5）斷后伸長率的測定。試樣拉斷后，將斷裂部分在斷裂處緊密對接在一起，盡量使其軸線位于一直線上。如拉斷處形成縫隙，則此縫隙應計入試樣拉斷后的標距內。

5 結果評定

建筑鋼材拉伸試驗結果的真實性和準確性，既與試樣的材質均勻性有關，又受到取樣、試樣加工以及試驗過程的各種因素的綜合影響。長期以來，對于建筑鋼材拉伸試驗過程的控制比較隨意，一方面，沒有精確控制試驗過程所需要的硬件條件，另一方面，找不到合理控制試驗過程的科學依據，因此，有必要通過試驗，研究建筑鋼材拉伸試驗速度對試驗結果的影響規律，了解其對測量準確性的影響，這對于提高試驗結果的準確性和穩定性，增強試驗室質量保證能力有著十分重要的意義。

Research on Tensile Test of Construction Steel

Zhou Yongfen

The construction steel is with a wide range and large amounts, and its quality is essential.The construction steel tensile test is an important part of steel test analysis.It can not only test the strength indicators including yield strength and tensile strength of steel, but only detect plastic steel.In this paper, the process and concrete methods of commonly used construction steel tensile test are analyzed.

construction steel; tensile test; method

TG142.15

A

1000－8136（2011）03－0023－02