盘圆钢筋调直对其力学性能的具体影响

发表时间:2020-07-06 09:32作者:姚进,谢全全-安徽省建筑工程质量监督检测站皖南分站

摘要:在建筑施工活动中,小直径钢筋往往为盘圆状,而使用前需要进行调直加工。为了研究调直对钢筋力学性能的影响,以直径为8mm的HRB400(III)级钢筋为例,对其调直前后进行拉伸试验,分析各项力学参数的变化,试验结果得到调直对钢筋力学性能的具体影响,为工程材料应用提供参考。

关键词:钢筋调直力学性能

盘圆钢筋是建筑施工活动中比较常见的小直径(直径小于等于10mm)钢筋,为了方便运输以及避免运输过程中的变形,钢筋厂家会把小直径钢筋卷成圆环状,再由施工现场后期加工调直成满足使用要求的钢筋,而调直过后必然会对钢筋重量偏差、尺寸偏差、力学性能有一定的影响。国内很多学者曾就盘圆钢筋调直过后能否满足建筑物设计要求做过理论说明和具体的参数对比,但缺少钢筋拉伸过程的曲线图分析比较。虽然具体的数据结果能作为判定钢筋是否符合设计要求的依据之一,但是没有突出钢筋调直过后产生的细节中的变化。这种单一的理论跟数据结果已经不能满足现代建筑的发展。因此,室内试验得出具体的力学性质指标至关重要。通过试验结果与理论数据结合分析,为工程建设材料的使用提供依据。本文就拉伸试验结果,结合变形曲线,对其调直前后的屈服强度、抗拉强度及变形等进行对比分析。

1、材料与试验过程

1.1试验材料

试验材料见图1、2所示。本次试验采用牌号为HRB400(Ⅲ)级钢筋,钢筋数量共为20根,其中调直非调直各10根,直径均为8mm。钢筋长度均大于50cm,满足钢筋拉伸试验要求。

图1非调直钢筋图2为调直钢筋.png

1.2试验过程

本次拉伸试验设备选用微机控制电液伺服万能试验机,最大荷载300kN,功率2.75kW,准确度等级0.5级,满足本次试验要求。具体操作步骤为:(1)将试验环境控制在温度为(20±5)℃、相对湿度为(60±15)%条件下,且该试验环境应保持至整个试验结束(2)选取符合钢筋直径的试验机夹具,防止钢筋打滑,影响传感器对钢筋上、下屈服点的的判定(3)用钢筋标点机对钢筋进行打点,测量钢筋的原始标距(5d,d为钢筋直径)(4)将钢筋夹进试验机夹头(夹持长度大于夹具高度的3/4),拉伸至钢筋断裂(5)观察钢筋断点位置,整理实验数据,得到钢筋屈服强度、抗拉强度。

2、试验结果与分析

2.1钢筋拉伸变形分析

通过微机控制电液伺服万能试验机记录得到两类钢筋拉伸试验过程破坏曲线图,见图3所示。

钢筋在拉伸变形的过程中,伸长率是至关重要的变形指标之一。伸长率分为断裂伸长率和均匀伸长率,断裂伸长率体现的是钢筋的断裂位置的残余变形,而均匀伸长率是断裂部分与未断裂部分伸长率的平均值调直后的钢筋断裂伸长率均比未调直的要大,均匀伸长率呈减小的趋势

图2钢筋拉伸过程变形曲线.png

由图3可以明显看出2号曲线(非调直钢筋)有明显的屈服阶段而1号曲线(调直钢筋)则没有明显的屈服阶段。造成这种现象的原因是钢筋在调直过程中受到明显的外力作用,即平行于钢筋截面的剪力与垂直于钢筋截面的轴力,使得钢筋在拉伸试验过程中屈服阶段不明显。而对于弹性阶段跟强化阶段,从时间上来看,曲线1比曲线2所用时间都要短。而从拉伸力值上来看,在破坏阶段之前曲线1都比曲线2要大。

2.2钢筋强度分析

两种类型钢筋拉伸试验结果数据见表1。

表1两类钢筋拉伸试验结果平均值.png

选用10根钢筋的平均值,这样做避免了单根钢筋存在的差别对试验结果可能出现的误导。从表1的数据中可以很明显的看出调直对钢筋力学性能的影响,通过计算可以把这些影响数字化。钢筋调直后上屈服强度ReH比调直前下降了14.24%,屈服强度ReL下降了14.20%,虽然从百分比上看下降很大,但是调直过后钢筋的屈服强度依然满足规范要求,不影响建筑物的正常使用。调直对钢筋抗拉强度影响不大,调直过后抗拉强度比调直前增加了0.18%,可以忽略不计。

2.3钢筋应用分析

近些年,随着建筑行业的不断发展,高层建筑及超高层建筑已经逐渐取代了多层建筑。因此,抗震设计变得尤为重要,在抗震设计中要突出考虑钢筋原材的屈服比(实测钢筋屈服强度与标准屈服强度的比值)、强屈比(实测钢筋抗拉强度与实测钢筋屈服强度的比值)。在GB50204-2015中有明确规定,对于涉及到有抗震要求的建筑物,钢筋的屈服比不得小于1.25,强屈比不得大于1.30。

2.2节的分析表明,调直过后,钢筋的屈服强度有明显下降,幅度为14.20%,则钢筋的屈服比会随之下降,强屈比会随之增加。这时就要考虑变化过后的屈服比和强屈比是否满足规范要求。

3、结论

本文具体研究了调直这一过程对小直径盘圆钢筋力学性能的影响。在试验开始前,确认了试验用钢筋的规格、尺寸及样品状态符合《金属材料拉伸试验第一部分:室温试验方法》GB/T228.1-2010、《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007的要求,钢筋拉伸试验机选择了满足荷载量程20%~80%的要求,所以本次试验得到的数据结果是真实、准确的。分析试验数据可得到如下结论:

(1)钢筋的屈服强度在调直过后会有一定程度的下降,下降过后的的屈服强度任是符合标准要求的,可以不考虑对一般建筑性能的影响,涉及到对钢筋力学性能有特别要求的建筑时,应在调直钢筋投入使用前严格检验其力学性能,在确保符合建筑物要求的前提下才可使用;

(2)钢筋的伸长率在调直过后变化不明显,但要考虑到,调直对钢筋断裂伸长率和均匀伸长率产生截然相反的影响;

(3)对于有抗震设计的建筑物要尤为考虑调直过后,刚进的屈服比和强屈比的具体变化,在确定满足标准要求的前提下使用。

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