钢筋力学性能检测时正确速率

钢筋力学性能检测时正确速率

于义

天津卓越建筑工程检测技术有限公司天津301161

摘要：热轧带肋钢筋和热轧光圆钢筋的拉伸试验均采用标准GB/T228,新标准GB/T228.1—2010《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》,与旧标准相比有了较大的变化,其中在试验速率控制方面,增加了方法A应变速率控制方法,方法A(应变速率控制)和方法B(应力速率控制)中对于不同的参数测定所采用的速率都有明确规定。

关键词：钢筋力学性能检测；正确速率

1、前言

热轧带肋钢筋和热轧光圆钢筋(以下简称钢筋)执行的标准是国家强制性标准GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》和GB1499.1-2008《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》，钢筋的力学性能对于钢筋在混凝土结构中的作用发挥十分重要。

2应力、应力速率、应变、应变速率、横梁位移速率、负荷速率的理解

钢筋的牌号也是由钢筋的屈服强度特征值所表示，在GB1499.1-2008和GB1499.2-2007标准中钢筋的力学性能包括屈服强度ReL(即下屈服强度)、抗拉强度R,}、断后伸长率A,最大力总伸长率A，等，这些力学性能特征值的测定均采用标准GB庄228.1-2010《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》。国内外大量试验证明，在进行拉伸试验的过程中，试样的变形速率直接影响试样的结果，尤其是对于屈服强度ReL的测定，对试验速率的大小十分敏感，而且用应变速率控制的检测数据比位移控制速率更稳定。

为了保证试验结果的可比性，GB庄228.1-2010修改采用国际标准LSO6892-1:2009，给出了方法A(应变速率控制)和方法B(应力速率控制)两种控制速率的方法。其中方法A一方面可以减小试验结果的测量不确定度，另一方面增强了试验结果的可比性。这种控制模式也是即将广泛推行的方法。

有些检测员对于这几个概念混淆不清，尤其是对于应变速率的理解，我们多数使用的设备只能用应力速率(单位MP眺)进行控制，但标准中部分环节要求使用应变速率(单位-1S)来控制。下面就对这几个常用的概念加以说明。

2.1应力、应力速率

应力是指试验期间任一时刻的力除以试样原始横截面积S。之商，如式(1)所示;应力速率指单位时间应力的增加，如式(2)所示。z.z应变、应变速率应变速率是指用引伸计标距z。测量时单位时间的应变增加值。对于一个单元体来讲，当受到外力的作用时，会产生线应变和角应变(或切应变)，我们所说的应变是指线应变，用。表示，线应变和角应变都是无量纲的量，拿线应变来讲，是由某一方向的长度在变形前后的改变量与原长之比，如式(3)所示，线应变以伸长为正，缩短为负。理解了线应变，应变速率就迎刃而解了，如式(4)所示。2.3横梁位移速率负荷速率横梁位移速率指单位时间的横梁位移Cmm/s)}试样拉伸试验过程中，横梁位移速率与应变速率之间的转换如式(5)和式(6)所示。

钢的拉伸试验标准要求应力速率为6}60MP眺，但有些时候应力速率也不是很直观，转换为负荷速率控制就比较简单直观，由平均应力速率转换推导出负荷速率如式(7)所示;在弹性范围内平均应力速率为R平=DF/CDt"So>，则3应变速率控制的试验速率(方法A)当选用方法A时，即应变速率控制，对于试验机的要求很高，要求试验机必须具有自动监测、自动控制功能，能够有效的控制不同时段的试验速率。GB汀228.1-201。中给出了两种不同类型的应变速率控制模式，一种是通过引伸计的反馈来控制的应变速率eLe，另一种是根据平行长度估计的应变速率eLe(即通过控制平行长度与需要的应变速率相乘而得到的横梁位移速率)，对于不同的检测项目，标准中给出了相应的试验速率，尤其是对于不连续屈服的材料，应选用根据平行长度部分估计的应变速率eLP来控制。

下面来说说用方法A测定钢筋的力学性能时试验速率的正确选择。根据速率选用图表所示，在测定屈服强度(即下屈服强度ReL)时，标准推荐使用范围2的速率，即0.00020}0.00030s1，也可选用范围3的速率;在测定抗拉强度R,}、断后伸长率A,最大力总伸长率A，时，标准推荐选用范围4的速率，即。.32}0.48miri1，也可选用范围2和范围3的速率，如果仅仅测定抗拉强度时，根据范围3或范围4得到的平行长度估计的应变速率适用于整个试验，这样可以简化整个试验过程。

4、应力速率控制的试验速率(方法B)

在选用方法B时，需要试验机既可以控制应力速率，又可以控制应变速率，因为应力速率只使用于方法B中弹性阶段，当我们测量钢筋的抗拉强度R,}、断后伸长率A、最大力总伸长率Ag，时，标准要求使用应变速率。钢筋的弹性模量一般都大于150000MPa，所以在弹性范围和直至上屈服强度，横梁位移速率应保持在6}60MP眺范围内，在任何情况下，弹性范围内的应力速率不得超过60MPa/.s。在测定下屈服强度ReL时，应变速率控制在0.00025}0.0025s‘之间;在测定R,},A,Ag，时，试验速率可以增大到不大于0.008s‘的应变速率。

4.1试验操作过程中的影响因素

钢筋力学性能检测过程中主要参与者为检测人员，其操作的规范、科学性直接影响钢筋力学性能检测结果的可靠度。如果在钢筋检测过程中，检测人员对检测过程、规程缺乏了解，对检测步骤不熟练，可能会导致钢筋检测结果存在一定的误差。同时，如果检测人员对钢筋检测缺项、漏项，也可能会影响钢筋检测数据的可靠性，使得检测数据结果存在一定的偏差

4.2检测设备对钢筋的影响因素

在钢筋检测过程中，检测设备对钢筋检测结果的可靠度起到一定的作用，其可以对钢筋检测的结果具有一定的影响。在钢筋检测工程中设备是否正常运行可影响钢筋检测的持续开展，如果检测设备发生故障，不仅影响钢筋检测正常进行，且无法保障钢筋检测结果的真实性，其检测的各项指标存有较大的偏差。但是在实际钢筋检测过程中，常发现对检测设备的保养维护不恰当，导致设备不可以正常开展

4.3试验操作环境对钢筋检测的影响

尽管钢筋检测的环境不属于钢筋检测过程，但是检测环境对钢筋检测结果具有很大的影响，使得检测结果失真。如果钢筋检测环境表现为温度高、湿度大，在该检测环境中开展钢筋材料检测，将会对钢筋材料的检测造成一定程度的影响。例如在干燥的环境中开展钢筋材料检测，钢筋中的部分水分会被干燥环境吸收，可能会影响钢筋材料的结时间，使得钢筋材料的，结时间检测结果存在误差。综上所述，通过对比不同拉伸速率的钢筋力学性能测试结果发现，，在钢筋拉伸性能测试中，钢筋的屈服强度、抗拉强度随着拉伸速率的增大而逐渐增大，拉伸速率对抗拉强度的影响较小。同时，还需要针对钢筋取样、检测设备、检测人员等因素进行严格的把控，从而确保钢筋混凝土结构具有充足的强度和刚度，提高建筑结构的稳定性

5、结束语

在现实中多数实验室依然使用摆动测力的液压试验机，或者是只能控制负荷速率或应力速速的试验机，这就需要我们加快检测设备的更新换代，提高检测仪器的控制精度，尽可能选择具有闭环控制系统的既能控制应力速率也能控制应变速率的试验机;在无法改变设备现状的情况下，可以利用速率间的相互转化，将应变速率等效为相应的横梁位移速率，或者将应力速率转换为负荷速率，从而与标准要求相切合，进而提高试验结果的可比性，提高检测结果的准确度，减小试验结果的测量不确定度。

参考文献

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