隨著現(xiàn)代建筑設(shè)計向超高化和大型化方向發(fā)展,建筑物的抗震性能引起國家和社會的普遍關(guān)注。國家對地震多發(fā)地區(qū)的工程結(jié)構(gòu)要求越來越高,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。 

鋼筋原材料的伸長率常分為兩種,即斷后伸長率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形變的抵抗能力[1]。Agt是指將試樣拉伸到最大力時標(biāo)距的伸長量與原始標(biāo)距的百分比,準(zhǔn)確測量Agt十分重要[2-3]。 

GB/T 28900—2022《鋼筋混凝土用鋼材試驗方法》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方法》。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28900—2022對試樣制備、人工時效、工藝性能以及拉伸試驗等進(jìn)行了修訂,其中第6.3.4.1條款規(guī)定：當(dāng)對鋼筋Agt性能試驗發(fā)生爭議時,采用手工法進(jìn)行測量。目前手工法測量結(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法或手動計算法對鋼筋進(jìn)行測量與計算。考慮到標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的準(zhǔn)確性與必要性,結(jié)合工程檢測現(xiàn)狀,筆者設(shè)計試驗驗證了手工法的測量誤差,并提出了減小Agt測量誤差的方法,研究結(jié)果對實(shí)際生產(chǎn)有重要借鑒意義。 

1.   試驗材料與方法

1.1   試驗材料

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Agt的要求較高,因此選擇同型號、同規(guī)格、同一材料批次的熱軋帶肋鋼筋進(jìn)行試驗,其主要性能指標(biāo)如表1所示。 

1.2   試驗方法

試驗環(huán)境溫度為（23±5） ℃,相對濕度為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度達(dá)到400 mm,并保證手工法測量試樣的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 第1部分：室溫試驗方法》,采用引伸計法測量鋼筋試樣的Agt。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28900—2022,采用手工法測量鋼筋試樣的Agt,引伸計標(biāo)距規(guī)定為100 mm。 

標(biāo)準(zhǔn)GB/T 28900—2022規(guī)定手工法測量鋼筋試樣Agt的計算方法如式（1）所示。 

式中：Ar為斷后均勻伸長率；Rm為抗拉強(qiáng)度。 

2.   試驗結(jié)果

2.1   引伸計法

筆者設(shè)計了一種引伸計法,用以驗證式（1）的準(zhǔn)確性。具體方法為：在夾持引伸計時,手動調(diào)整引伸計的標(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,引伸計的測量位置與卸力后手工測量標(biāo)距的標(biāo)記位置一致；拉伸至最大力時停止試驗,記錄引伸計標(biāo)距,直接計算得出Agt；記錄后盡快取下試樣,測量與引伸計標(biāo)距重合位置的最大力塑性延伸率,再加上根據(jù)式（1）計算出的拉伸力卸載后最大力彈性伸長率,可以得出Agt。將試樣重新加載至試驗機(jī)上,無需加載引伸計,并繼續(xù)進(jìn)行試驗,直至試樣斷裂。在鋼筋實(shí)測抗拉力達(dá)到最大力時停止加載,待力值歸零后取下試樣。引伸計法和手動計算得到的Agt如表2所示。 

由表2可知：引伸計法測量的Agt平均值為13.3%,手動計算得到的Agt平均值為13.4%,引伸計法的測量結(jié)果比手動計算結(jié)果偏低0.1％,因為取引伸計時最大力已有0.2%的下降,采點(diǎn)位置延后。引伸計法可以給出鋼筋達(dá)到最大力時的真實(shí)變形值,而手動計算結(jié)果的讀數(shù)往往在最大力后,導(dǎo)致手動計算的結(jié)果偏高。 

2.2   手工法

取引伸計法試驗中斷裂后較長的一段鋼筋試樣,利用手工法對其Agt進(jìn)行測量,結(jié)果如表3所示,點(diǎn)1~5依次距斷口由近至遠(yuǎn)。 

由表3可知：鋼筋試樣均勻,不同位置的Agt測量結(jié)果無顯著差異。手工法依靠軟件實(shí)時判定最大力出現(xiàn)下降的時刻,采集數(shù)據(jù)時確保力值穩(wěn)定下降再停止拉伸,這一過程軟件被設(shè)置成力值減小不超過0.2%最大力時停止拉伸；引伸計法依靠軟件自帶的采集功能,在試驗結(jié)束后,通過查詢數(shù)據(jù)的方式準(zhǔn)確找出最大力時刻對應(yīng)的引伸計標(biāo)距長度。 

2.3   標(biāo)距對手工法測量結(jié)果的影響

圖1為不同標(biāo)距條件下手工法Agt測量結(jié)果。由圖1可知：當(dāng)選取距斷口較近的斷后標(biāo)距時,點(diǎn)1~5的Agt平均值與引伸計法得出的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測量結(jié)果呈遞減的趨勢；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%,說明標(biāo)距對手工法的測試結(jié)果影響較大,距離斷口越近,測量結(jié)果偏差越大。 

圖  1  不同標(biāo)距條件下手工法Agt測量結(jié)果

2.4   鋼筋規(guī)格對手工法測量結(jié)果的影響

采用手工法測量不同規(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測量結(jié)果均呈現(xiàn)同一變化趨勢,即當(dāng)標(biāo)距由斷口處向夾持端移動時,Agt逐漸減小,且減小的幅度逐漸變小,最后趨于平緩。說明鋼筋規(guī)格對手工法測量結(jié)果的影響不大。 

圖  2  采用手工法測量不同規(guī)格鋼筋試樣Agt的結(jié)果

3.   結(jié)論

（1）采用引伸計法與手動計算得到的Agt差異不大。 

（2）采用手工法時,斷后標(biāo)距的選取對Agt測量結(jié)果影響較大,越靠近斷口,Agt的測量結(jié)果越偏離真實(shí)值。 

（3）采用手工法時,不同規(guī)格熱軋帶肋鋼筋的Agt測量結(jié)果具有相同的變化趨勢。

文章來源——材料與測試網(wǎng)