钢筋原材拉伸、弯曲试验流程

聂君艳 朱易

摘 要：钢筋原材拉伸和弯曲试验能反映出钢材的主要力学性能。

关键词：钢筋；拉伸；弯曲；试验

现针对张承高速公路工程中所常用的HPB300、HRB400E钢筋原材拉伸、弯曲试验流程 （HPB热轧光圆钢筋英文Hot rolled plainbars缩写；HRB热轧带肋钢筋英文Hot rolled ribbed bars缩写；300、400为屈服强度特征值；E代表有抗震要求的）做一点试验步骤见解及说明。

一、 试验前的准备工作

1. 试验一般在室温10﹣35℃范围内进行，对温度要求严格的试验，试验温度应为23℃±5℃。所用仪器设备有：万能试验机量程分别为0-100KN、0-300KN、0-1000KN三种、钢筋自动标距仪、游标卡尺（0-200mm）、1m钢卷尺。

2. 张承高速钢筋原材试件取样规定为：钢筋取样应从同一厂家、同一批号（钢筋原材每60t为一批，不足60t也为一批）、同一规格的钢筋中任选的2根钢筋，分别截取规定数量。取样时应先将钢筋原材端部去掉不小于500mm后再截取试件。

拉伸试验：直径25mm以下（包含25mm）取样长度550mm

直径28-32mm取样长度为600mm

弯曲试验：直径8-10mm（圆钢）取样长度为200mm

直径12-25mm（螺纹钢）取样长度为300mm

直径28-36mm（螺纹钢）取样长度为400mm

3. 原始标距的标记：应该用细划线标记原始标距，不得用引起过早断裂的缺口作标记，标记为5mm的倍数。（HPB300级钢筋原始标距为10d、HRB400E级钢筋原始标距为5d d-钢筋直径mm）

二、钢筋原材拉伸试验

1. 根据试样的公称直径和标准中规定的抗拉强度力学性能特征值（本文表1），估算钢筋最大拉力时的力值处于万能试验机量程的20%﹣80%之间。

2.根据委托单取样，按照规范取有标识的钢筋原材试验所需样品后，用游标卡尺对钢筋直径进行核实，尺量试样长度。填写原始记录表中钢筋的基本信息，并对原始记录进行编号。

3.拉伸试验所取的钢筋原材试样用自动打点机进行打点标记原始标距，原始标距的标记应准确到±1%。

4.接通电源，打开软件控制箱，用控制电脑登录试验采集软件，显示菜单选项，选择拉伸试验钢筋力学性能，点击运行按钮在显示的对话框中将样品钢筋的试验编号、直径、进场数量、出场批号、取样长度、取样日期等基本信息进行输入，输入完成后仔细核对，然后开动油泵 ，打开万能试验机防护网门，根据钢筋直径的不同选泽合适的夹具，将试样夹于钳口中心位置，在夹持试件时根据试样长度上下移动下钳口工作平台选定合适的位置，保证钢筋被夹具完全夹紧。关闭试验机防护网门和回油阀，用鼠标单击软件中数值清零键，数值清零后再单击运行按钮，按要求加荷速度加载（应力速度在6-60MPa/s），直至试样断裂，取下断裂后试样，打开回油阀使工作台回落到初始位置，测量断后标距（为了测定断后伸长率应使用分辨力足够的量具测定断后标距，并准确到±0.25mm。应将试样断裂的部分仔细地配接在一起使其轴线处于同一直线上，并采取特别措施确保试样断裂部分适当接触后测试断后标距。以断裂处为中心点，向两边各数1/2原标距长度所对应的标记格数。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。如断裂处与最接近的标距标记的距离小于原始标距的三分之一时，可采用GB/T228.1-2010附录H规定的位移法测定断后标距），读取软件采集的下屈服时拉力和拉伸过程中的最大拉力（力值修约到0.1kN）准确记录在原始记录中。

5.对试验数据进行计算，计算钢筋原材的屈服强度（MPa），抗拉强度（MPa），及断后伸长率（%）。（强度性能值修约至1MPa；断后伸长率修约至0.5%）。

1） 屈服强度Rel（Mpa）： Rel = 1000Fel/S0

2） 抗拉强度Rm（Mpa）： Rm= 1000Fm/S0

3） 断后伸长率A（%） ： A = （L-L0） / LO×100%

注：Rel-屈服强度（Mpa）

Rm-抗拉强度（Mpa）

A- 断后伸长率 （%）

S0-钢筋公称横截面积（mm2）

Fel-屈服拉力（KN）

Fm-最大拉力（KN）

L-断后标距（mm）

L0-原始标距 （mm）

6.根据GB 1499.1-2008和GB 1499.2-2007标准钢筋的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等力学性能特征值应符合下表的规定。下表所列各力学性能特征值，可作为交货检验的最小保证率。

对钢筋牌号后加E的（例如：HRB400E）该类钢筋还应满足以下a）、b）、c）的要求外，其他要求与相对应的已有牌号钢筋相同。

a）钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25。

b）钢筋实测屈服强度与上表规定的屈服强度特征值之比不大于1.30。

c）钢筋的最大力总伸长率不小于9%。

三. 钢筋拉伸时的力学性能：屈服强度、抗拉強度、伸长率。

钢筋在外力作用下的变形一般可分为四个阶段：

1. 弹性阶段：钢材受拉开始阶段荷载较小， 应力与应变成正比，此时若御去荷载试件将恢复原来长度，这时的变形叫弹性变形，这个阶段叫弹性阶段。

2. 屈服阶段：当应力超过弹性极限后，在试验期间达到塑性变形发生而力不增加的应力点，这个阶段叫屈服阶段。在钢筋屈服阶段有上屈服和下屈服强度之分。

上屈服强度：试件发生屈服而力首次下降前的最高应力。

下屈服强度：在屈服期间不计初始瞬时效应时的最低应力。（本文屈服强度为下屈服强度）

3. 强化阶段：钢筋过屈服点后一段时间，随着位移增加，拉力也在增加，钢材的内部组织重新建立新的平衡，又恢复了抵抗外力的能力，达到最高应力称为极限强度，又叫抗拉强度。这个阶段叫做强化阶段。

4 .颈缩阶段：当荷载继续增加至拉伸顶点后，试样的某一薄弱 部位断面开始显著缩小，称为颈缩阶段。这个阶段之后钢筋拉断。

四、钢筋原材冷弯性能及试验方法

弯曲试验采用三点弯曲法，弯曲角度180°。

1.试验前的准备工作

按钢材公称直径选择合适的弯芯套备用。

对HPB300圆形钢筋d=a（d-弯芯直径 a-钢筋公称直径下同，单位mm）

对HPB400E带肋钢筋d=4a（a=6-25mm） d=5a（a=28-40mm）

2.先打开万能试验机电源开关、试验软件控制箱，用控制电脑登录试验软件，在软件菜单中选择弯曲试验，进入金属三点弯曲（圆形）。然后点击运行按钮，在跳出对话框中输入要弯曲试验钢筋的基本信息。

3.将选择好的弯芯套安装在工作盘上，并在万能试验机操作台上安装弯曲装置底座，设定支辊间距离l=（d+3a） ±a/2（l-支辊间距离 单位mm）。

4.将检查过的钢筋弯曲试样放到两支棍中间，试件轴线与弯曲压头轴线垂直。放好试件后向下移动下钳口工作平台直至弯芯套轻触要弯曲钢筋试样。

5.将软件测力值全部清零，点击运行按钮向弯曲试件缓慢的施加压力（当出现争议时试验速率应为1±0.2mm/s）直至达到规定的180°弯曲角度.打开回油阀。使万能试验机油缸下降到初始位置，小心取出已经弯曲的钢筋试样。

6.对弯曲试样弯曲处的外表面及侧面进行观察，未出现裂断，裂缝等表面缺陷，判为合格。在原始记录上记录试验结果。

为了使钢筋在加工成型时不发生脆断，要求钢筋具有一定的冷弯性能。冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材的冷弯性能是以试验时的弯曲角度和弯心直径为指标来表示的，钢材冷弯采用标准规定的弯心直径，弯曲到规定的角度时，检查弯曲处有無裂纹断裂及起层现象，若没有上述现象发生，则判定为冷弯合格。通过冷弯试验更有助于暴露钢材的某些内在缺陷，如钢筋因冶炼，轧制过程不良产生的气孔、杂质、裂纹等质量缺陷。