基于建筑钢材拉伸试验的研究

周永奋

（广州市质量监督检测研究院，广东 广州 510000）

基于建筑钢材拉伸试验的研究

周永奋

（广州市质量监督检测研究院，广东 广州 510000）

建筑用钢材面广量大，质量至关重要。建筑钢材拉伸试验，是钢材检测分析的重要内容之一，除能检测钢材屈服强度和抗拉强度等强度指标外，还能检测出钢材的塑性。本文对常用建筑钢材拉伸试验的流程及具体方法进行了分析。

建筑钢材；拉伸试验；方法

1 试验目的

掌握钢筋拉伸试验的方法、步骤、结果的计算与评定及试验过程中的注意事项。在试验过程中，将钢筋拉至断裂以便观察和测定钢筋的力学性能，为施工现场进场钢材提供正确的试验数据。

2 试验条件

2.1 试验温度

试验应在 10～35 ℃温度下进行，对温度要求严格的试验温度应在（23±5）℃。

2.2 试验机准备

各种类型试验机均可使用，试验机误差应符合相关的技术规程，基本满足如下规定：试验机应具备调速指示装置，试验时能在标准规定的速度范围内灵活调节；试验机应具备记录或显示装置，能满足标准测定力学性能的要求；试验机应由计量部门定期进行检定，试验时所使用力的范围应在检定范围内。

试验机中常用的是液压万能试验机，其常见故障及处理维护见表1。

表1 液压万能试验机的常见故障及处理维护

2.3 标距打点机

能准确在试件上打出标准的标距，又不会对试件造成破坏。

2.4 计算机数据采集系统

很多液压万能试验机结合试验检测系统软件，安装了数据自动采集系统，有的实验室也采用电子万能试验机，采用电子记录的方式，对试验数据和图形进行自动记录采集。

2.5 试验工具

千分尺、游标尺（用来测量钢筋直径）和钢板尺。

3 试件取样

钢筋应该按批进行检查和验收：每批质量不大于60 t；每批应该由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成。在填写进场检测委托单时，应该记录钢筋的出厂厂家、出厂合格证号、钢筋的进场数量等项目。每批钢筋的检验项目和取样方法应符合表2的规定。

表2 每批钢筋的检验项目和取样方法

4 试验步骤

4.1 试样准备

拉伸、弯曲试验试样不允许进行车削加工，按表2规定，用2个或一系列等分小冲点打点机或细划标出原始标距，标记不应影响试样断裂，对于脆性试样和小尺寸试样，建议用快干墨水或涂料标出原始标距。如平行长度比原始标距长许多（例如不经机加工试样），可以标出相互重叠的几组原始标记。

4.2 试样原始横截面的测定

带肋钢筋的测量用游标卡尺精确到0.1 mm。圆形试样截面直径应在标距的两端及两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，选用三处测得横截面积中最小值，横截面积按如下公式计算：

试样原始横截面积测定的方法准确度应符合《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228－2002）附录 A－B（标准的附录）规定的要求。测量时，建议按照表3选用量具或测量装置，根据测量的试样原始尺寸计算原始横截面积，并至少保留4位有效数字。

表3 量具或测量装置的分辨 （单位：mm）

4.3 试样原始标距的标记和测量

比例试样原始标距的计算值，对于短比例试样，应修约到最近5 mm的倍数，中间数值向较大一方修约。原始标距的标记应准确到±1%，测量尺寸的量具应由计量部门定期检定。试样原始横截面积的计算值修约有效数字，修约的方法应依据《数值修约规则》（GB/T 8170－1987）。

4.4 试验操作

（1）将试件上端固定在试验机上夹具内，调整试验机到零点，装描绘器、纸、笔等（或者打开计算机自动采集系统，准备自动采集试验数据和数据图像）。

（2）开动试验机进行拉伸，拉伸速度为：屈服前应力增加速度为10 MPa/s；屈服后试验机活动夹头在荷载下移动速度不大于 0.5 Lo/min，直至试件拉断（也可以参考标准中规定的试验速率），见表4。

（3）测定屈服强度。呈现明显屈服现象的金属材料，相关产品标准应规定测定上屈服强度、下屈服强度或两者。如未具体规定，应测定上屈服强度和下屈服强度，或只测定下屈服强度。按照定义采用下列方法测定上屈服强度和下屈服强度。

若测定屈服强度，在试样平行长度的屈服期间应变速率应在0.00025～0.0025 m/s之间，并应尽可能保持恒定。如不能直接控制这一速率，则应通过调节在屈服开始前的应力将其固定，直至屈服阶段过后。

屈服强度的记录方法。图解方法：试验时记录力——延伸曲线或力——位移曲线。从曲线图读取力首次下降前的最大力，和不计初始瞬时效应屈服阶段中的最小力，或屈服平台的恒定力，将其分别除以试样原始横截面积（S0），得到上屈服强度和下屈服强度。指针方法：试验时，读取测力度盘指针首次回转前指示的最大力，和不计初始瞬时效应时屈服阶段中指示的最小力，或首次停止转动指示的恒定力，将其分别除以试样原始横截面积（S0），得到上屈服强度和下屈服强度。

可以使用自动装置（例如微处理机等）或自动测试系统测定上屈服强度和下屈服强度，并且可以不绘制拉伸曲线图。

（4）抗拉强度（极限强度）的测定。采用图解方法或指针方法测定抗拉强度。对于呈现明显屈服（不连续屈服）现象的金属材料，从记录的力——延伸或力——位移曲线图，或从测力度盘读取过了屈服阶段之后的最大力，对于呈现无明显屈服（连续屈服）现象的金属材料，从记录的力——延伸或力——位移曲线图，或从测力度盘读取试验过程中的最大力。最大力除以试样原始横截面积（S0）得到抗拉强度。

可以使用自动装置（例如微处理机等）或自动测试系统测定规定总延伸强度，可以不绘制力——延伸曲线图。抗拉强度按下式计算：

式中：Rm：钢筋的抗拉强度，MPa；

Fm：钢筋承受的极限拉力，N；

S0：钢筋的横截面积，mm2。

（5）断后伸长率的测定。试样拉断后，将断裂部分在断裂处紧密对接在一起，尽量使其轴线位于一直线上。如拉断处形成缝隙，则此缝隙应计入试样拉断后的标距内。

5 结果评定

建筑钢材拉伸试验结果的真实性和准确性，既与试样的材质均匀性有关，又受到取样、试样加工以及试验过程的各种因素的综合影响。长期以来，对于建筑钢材拉伸试验过程的控制比较随意，一方面，没有精确控制试验过程所需要的硬件条件，另一方面，找不到合理控制试验过程的科学依据，因此，有必要通过试验，研究建筑钢材拉伸试验速度对试验结果的影响规律，了解其对测量准确性的影响，这对于提高试验结果的准确性和稳定性，增强试验室质量保证能力有着十分重要的意义。

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