钢筋力学性能试验全解

钢筋力学性能试验方法检测依据及评定标准检测依据：金属材料拉伸试验方法GB/T228.1-2010金属弯曲试验方法GB/T232-2010评定标准：钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋GB1499.1-2008钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋GB1499.2-2007钢筋力学性能、工艺性能试验的取样和数量（一）数量规定：1、按批进行检查和验收。每批由同一炉罐号、同一牌号、同一规格、的钢筋组成，热轧带肋钢筋、热轧光圆钢筋每批重量通常不大于60t,超过60t的部分每增加40t(或不足40t的余数），增加一个拉伸试验试样和一个弯曲试验试样。2、允许同一牌号、同一冶炼方法、同一浇筑方法的不同炉罐号组成混合批，但各炉罐号含碳量之差不大于0.02%，含锰量只差不大于0.15%，混合批的重量不大于60t。3、其他种类钢材的组批规则套用相应的质量标准。每组力学性能、工艺性能试件数量：钢筋种类试件数量拉伸试验弯曲试验热轧带肋钢筋2个2个热轧光圆钢筋2个2个冷轧扭钢筋每批2个每批1个热轧光圆钢筋公称横截面面积与理论重量公称直径/mm公称横截面积/mm2理论重量/(kg/m)6(6.5)81012141618202228.27(33.18)50.2778.54113.1153.9201.1254.5314.2380.10.222(0.260)0.3950.6170.8881.211.582.002.472.98注：表中理论重量按密度为7.85g/cm3计算。公称直径6.5mm的产品为过度性产品。公称横截面积为πR2热轧带肋钢筋公称横截面面积与理论重量公称直径/mm公称横截面积/mm2理论重量/(kg/m)681012141618202225283236405028.2750.2778.54113.1153.9201.1254.5314.2380.1490.9615.8804.21018125719640.2220.3950.6170.8881.211.582.002.472.983.854.836.317.999.8715.42注：表中理论重量按密度为7.85g/cm3计算。钢筋实际重量与钢筋理论重量的允许偏差热轧光圆钢筋公称直径/mm实际重量与理论重量偏差/％6~12土714~22土5热轧带肋钢筋公称直径/mm实际重量与理论重量偏差/％6~12土714~20土522~50土4热轧光圆钢筋的允许偏差和不圆度公称直径/mm允许偏差/mm不圆度/mm6(6.5)81012土0.3≤0.41416182022土0.4≤0.4热轧带肋钢筋允许偏差试验前的准备及相关知识（一）试验温度试验一般在室温10℃～35℃范围内进行，对于温度有严格要求的试验，试验温度为23土5℃。（二）仪器要求试验机的测力系统应按照GB/T16825.1进行校准，并且精确度应为一级或优于一级。计算机控制的拉伸试验机应满足GB/T22066并参见拉伸试验方法附录A.(三）取样：（比例试样)按附录D要求，圆形横截面拉伸试验试件，夹具间的试件平行长度不小于5.5d,同时试样总长度取决于夹持方法，原则上大于5.5d+200mm，矩形横截面拉伸试验试件夹具间的平行长度不小于6.65倍截面积开方，同时试样的总长度取决于夹持方法，原则上大于6.65倍截面积开方+200mm,取样数量依据相关质量标准要求。（矩形横截面试样，推荐其宽厚比不超过8:1）(四)试验速度（应变速率控制方法、应力速率控制方法，除非另有规定，方法的选择可由试验室自主选择）1、应变速率控制方法旨在减小测定应变速率敏感参数时试验速率的变化和减小试验结果的测量不确定度，金属材料拉伸方法将来拟推荐使用应变速率的控制模式进行拉伸试验。试样拉伸速度取决于材料特性并应符合下列要求，如果没有其他规定，在应力达到规定屈服强度的一半之前，可以采用任意的试验速率，超过这点后的试验速率应满足下述规定。2、测定上屈服强度：在弹性范围和直至上屈服强度，试验机夹头的分离速率应尽可能保持恒定，并在表3规定应力速率范围内：6-60MPa/s，一般采用应力增加速度为10MPa/s。在不影响试样性能的情况下，允许采用10-30MPa/s的应力增加速度。3、测定下屈服强度：在试样平行长度的屈服期间应变速率应控制在0.00025-0.0025/s之间。平行长度内的应变速率应尽可能保持恒定。如不能直接调节这一应变速率，应通过调节屈服即将开始前的应力速率来调整，在屈服完成之前不再调节试验机的控制。在任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过表3规定的最大速率。4、测定抗拉强度：屈服后，试验机活动夹头在负荷下的移动速度为不大于0.5L/min（0.008/sX60)。必须平稳而无冲击地施荷。5、如果仅需要测定材料的抗拉强度，在整个试验过程中可以选取不超过0.5L/min的单一试验速率。钢材拉伸性能试验方法和步骤1、观察试验室温度，并准确记录。2、试验前，先用游标卡尺复核钢筋的直径。（1）热轧光圆钢筋直径的测量精确到0.1mm（2）带肋钢筋内径的测量精确到0.1mm。（3）带肋钢筋肋高的测量采用测量同一截面两侧肋高度平均值的方法，即测取钢筋的最大外径减去该处内径，所得数值的一半为该处肋高度，精确到0.1mm。（4）带肋钢筋横肋间距采用测量平均肋距的方法进行测量。即测取钢筋一面上第1个与第11个横肋的中心距离，该数值除以10即为横肋间距，精确到0.1mm。（5）冷轧扭钢筋尺寸测量轧扁厚度用游标卡尺精度0.02mm在试样两端量取。每端分别测量其截面两边缘和中央部位厚度，取其算术平均值为一端厚度。再取两端的算术平均值为冷轧扭钢筋横截面轧扁厚度。菱形截面测其两端横截面短向对角线尺寸，取其算术平均值为菱形截面的轧扁厚度。节距用直尺精度(1.0mm)量取不少于5个整节距长度，取其算术平均值为节距l1。（6）冷轧带肋钢筋横肋高度的测量采用测量同一截面每列横肋高度取其平均值；横肋间距采用测量平均间距的方法，即侧取同一列横肋第一个与第十一个横肋的中心距离，后除以10即为横肋间距的平均值。尺寸测量精度精确到0.02mm。3、试样原始横截面积的测定S0=1/4πd2(d——宜在试样平行长度中心区域以足够的点数测量后取平均值)4、实验步骤4.1填写原始记录可记项4.2检查样品，根据试件大小，选取试验试验设备及量程并调节机械零点（旨在一方面确保夹持系统的重量在测力时得到补偿，另一方面为了保证夹持过程中产生的力不影响力值的测量）4.3试样用点或细线标出原始标距(标距为5倍钢筋直径)4.4接通电源，开机，按下“启动油泵”开关，调节夹持空间。依据试样的直径和宽度，选择适当的钳口，试件的平行长度（夹持空间）应不小于5.5d。4.5关闭回油阀，打开送油阀在不影响试样性能的情况下，采用前述的拉伸速率完成上屈服强度、下屈服强度、抗拉强度等指标的测量并记下相应的荷载值，施荷过程应平稳连续无冲击直至拉断，关闭送油阀，并打开回油阀卸荷，停止油泵工作。4.6计算屈服强度、抗拉强度、断后伸长率(数值需进行修约，修约依据为相关的产品标准进行，如果未规定具体要求，应按照拉伸试验方法第22章要求进行)σε0钢材拉伸过程的σ-ε图OB—弹性阶段BC—屈服阶段CD—强化阶段DE—颈缩阶段A0BCB0DCEDFEC上上屈服点初瞬下屈服点以下屈服点的应力作为钢材的屈服强度。（1）拉伸试验过程σε0当试件拉力在ＯＢ范围内时，如卸去拉力，试件能恢复原状，应力与应变的比值为常数，因此，该阶段被称为弹性阶段AB0弹性阶段σp—比例极限，MPa。σpσBσB—弹性极限，MPa。注：由于A、B两点相距较近，一般认为σp=σB。σε0钢材拉伸屈服阶段示意图AB0初瞬C上CBC下C上C屈服阶段放大后σε0弹性阶段过后的BC段塑性变形增加而力不增加，区分为上屈服强度和下屈服强度AB0屈服阶段σp—比例极限，MPa。σpσBσB—弹性极限，MPa。注：由于A、B两点相距较近，一般认为σp=σB。σε0试件在屈服阶段以后，其抵抗塑性变形的能力又重新提高称为强化阶段。对应于最高点Ｄ的应力称为抗拉强度AB0初瞬C上CDDDDD强化阶段σbσb——抗拉强度或强度极限。DCσε0E图中当曲线到达Ｄ点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形迅速增加，产生“颈缩现象”而断裂。AB0初瞬C上CDDE——颈缩阶段上下屈服强度的测定上屈服强度的测定：上屈服强度Reh可以从力-延伸曲线图或峰值力显示器上测得，定义为力首次下降前的最大力值对应的应力。下屈服强度的测定：下屈服强度Rel可以从力-延伸曲线上测得，定义为不计初始瞬时效应时屈服阶段中最小力值对应的应力。上下屈服强度的判定原则如下:a)屈服前的第一个峰值应力（第一个极大值应力）判为上屈服强度，不管其后的峰值应力比它大或比他小；b)屈服阶段中如呈现两个或两个以上的谷值应力，舍去第一个谷值应力（第一个极小值应力）不计，取其余谷值应力中之最小者判为下屈服强度，如只有一个下降谷，此谷值应力判为下屈服强度；c)屈服阶段中呈现屈服平台，平台应力判为下屈服强度，如呈现多个而且后者高于前者的屈服平台，判第一个平台应力为下屈服强度；d)正确的判定的结果是下屈服强度一定低于上屈服强度，为提高试验效率，可以报告在上屈服强度之后的延伸率为0.25%范围以内的最低应力为下屈服强度，不考虑任何初始瞬时效应，用此方法测定下屈服强度后，试验速率可以按照试验方法10.3.4增加，试验报告应注明使用了此简捷方法。断后伸长率断后伸长的测量：原则上只有断裂处与最接近的标距标记的距离不小于原始标距的三分之一情况方为有效，但断后伸长率大于或等于规定值，不管断裂位置处于何处测量均为有效。如果断裂处与最近的标距标记的距离小于原始标距的三分之一时，可采用移位法测定断后伸长率。精确至土0.25mm断后伸长率的计算公式：伸长率（A）是试样在拉断后，其标距部分所增加的长度与原标距长度的百分比：A=（Lu-Lo）/Lo×100％式中A———伸长率（％）Lo———试样原标距长度（mm）Lu———试样拉断后标距长度（mm）钢筋延断屈服﹙1﹚σs=Fs/S0ReH=FSU/S0ReL=FsL/S0试中S0—试样原始横截面积﹙mm2﹚σs—屈服强度﹙MPa﹚ReH—上屈服强度﹙MPa﹚ReL—下屈服强度﹙MPa﹚Fs—屈服应力﹙N﹚FSU—上屈服应力﹙N﹚FsL—下屈服应力﹙N﹚屈服﹙2﹚抗拉强度σb=Fb/S0Fb—试样拉断后最大荷载值﹙N﹚S0—试样原横截面积﹙mm2﹚σb—抗拉强度﹙Mpa﹚冷轧扭钢筋拉伸注意事项1、实验时加荷速度不宜大于2KN/min2、原始标距应精确到标称标距的土0.5%3、试样的夹持，应使冷轧扭钢筋在上下夹具中截面位置基本在同一平面﹙使试件以不受扭力为前提，如图∶﹚实验结果处理数值修约强度值不大于200Mpa间隔1Mpa强度值200-1000Mpa间隔1Mpa强度值大于1000Mpa间隔10Mpa伸长率间隔0.5％热轧光圆钢筋试验结果评定（1）屈服强度、抗拉强度、伸长率均符和相应标准规定的指标。（2）复验与判定应符合GB/T2101规定。作拉力试验的2根试件中，如有一根试件的屈服点、抗拉强度、伸长率三个指标中有一个指标不符合规定标准时，即为拉伸性能不合格。取双倍数量复检；在第二次拉力试验中，如仍有一个指标不符合规定，不论这个指标在第一次试验中是否合格，拉伸性能试验项目判定不合格，即该批钢筋为不合格。热轧带肋钢筋试验结果评定1）屈服强度、抗拉强度、伸长率均符和相应标准规定的指标。2）复验与判定符合GB/T17505规定，作拉力试验的2根试件中，如有一根试件的屈服点、抗拉强度、伸长率三个指标中有一个指标不符合规定标准时，即为拉伸性能不合格。取双倍数量复检；在第二次拉力试验中，如仍有一个指标不符合规定，不论这个指标在第一次试验中是否合格，拉伸性能试验项目判定不合格，即该批钢筋为不合格。弯曲试验冷弯试验（根据GB/T232-2010）（一）试验目的和意