試 驗標準包含一系列術語、結果名稱和符號來正確標識在試驗期間收集到的關鍵信息。為確保符合標準和正確地報告結果,充分理解這些信息非常重要。如果依據多個 標準進行試驗,還必須解理它們之間的異同點。在某些情況下,標準組織可能采用不同的術語或結果名稱來表示同一個特性。下表所示 為 ISO 和 ASTM 標準中發現的幾個常見結果示例。從表格中可以看出它們的相同點,以及不同點。
在 上文討論試驗控制的部分已指出,機器作動缸或橫梁不應在屈服期間加速。這會導致屈服點在試驗曲線上被“隱藏”,因為加速將導致數據趨于平滑。如果使用的是 伺服控制系統,應確保在屈服過程中根據作動缸或橫梁位移執行試驗控制。如果使用的是手動控制系統,應確保在屈服過程中保持恒定的橫梁分離速率。如果沒有看 到期望的指定屈服點,應從檢查所用的試驗控制入手。
如果沒有使用引伸計,則必須根據試驗前刻在試樣上的標記手動確定伸長結果,例如上一表格中的伸長結果。如標準所述,試驗后將斷裂的兩半試樣重新放在一起,然后從試樣斷裂處兩側找到的標記進行手動測量。如果伸長結果出現沖突,通常需要使用手動方法解決這些沖突。
總之,手動試驗方法相對簡單,但嚴重依賴操作人員正確記錄屈服點和手動測量伸長。在此過程中,每增加一個手動步驟就可能降低操作人員和系統之間結果的可重復性和再現性。這將把結果置于具有爭議的風險,可能需要更多頻繁的重復試驗。
許多高級鋼筋不會呈現明顯的屈服點。在這種情況下,通常必須使用偏置方法確定屈服強度。這要求使用引伸計測量應變,并繪制應力-應變曲線,然后可以再確定 0.2% 偏置屈服強度 (Rp0.2)。
試 驗標準描述將直線擬合到試驗曲線的線性部分的各種方法。此線代表曲線彈性區的斜率,由于夾具夾緊和加載鏈拉直(如上文預加載部分所述),它可能在某個位置 與應變軸相交而不是原點。由于屈服強度取決于此線的斜率及其 X 軸截距,正確進行設置至關重要。下圖(圖 10)所示為適當定義的線性斜率和相應的偏置 屈服強度 (Rp0.2)。

圖 10 — 正確的線性斜率線和獲得的偏置屈服 (Rp0.2)
此斜率線設置不當可能導致屈服強度結果不準確而錯誤地造成材料不合格或合格!圖 11 中的圖表包括圖 10 中的相同圖表。不過定義線性斜率的直線沒有正確地擬合到試驗曲線上,因此相應的偏移屈服強度 (Rp0.2) 高于應有值。

圖 11 — 不正確的線性斜率線和獲得的偏移屈服 (Rp0.2)
利用線性斜率線的 X 軸截距以及應力-應變曲線的應變軸而不是原點計算(或調整)所有伸長測量也很重要。這將提高試驗結果的可重復性,還可在預加載結束時根據情況對應變調零。
屈服強度 — 偏置方法 (Rp0.2)
用 于確定鋼筋屈服強度的最常用偏移量是 0.2%。如標準所闡述,偏移線平行于代表曲線線性或彈性區的直線,并從此線的 X 軸截距偏移。為了確保正確偏 移,必須在屈服過程中一直準確地測量應變。對應變讀數造成不利影響的任何情況 — 例如不當的引伸計設置或試驗期間滑動 — 可能直接影響屈服強度結果。
屈 服期間不當的試驗控制可能造成屈服強度過高。如前面所述,屈服期間加速違反試驗標準。更重要的是,加速或試驗速度超過標準允許的范圍可能引起屈服強度值虛 高。這點在通常不產生明顯屈服點的鋼筋等級上不太明顯,容易造成原本不合格的材料被錯誤地測定為合格。應通過確認采取了正確的試驗控制來避免此類風險。
載荷下伸長 (EUL) 屈服
ASTM 鋼 筋標準的早期版本要求獲得額外的屈服強度結果,報告出 0.35% 位移時的應力。不顯示明顯屈服點的所有鋼筋產品需要此結果,其目的是使 ASTM 標 準與美國混凝土協會 (ACI) 建筑規范保持一致。對于這一要求,ASTM 和 ACI 之間達成了進一步的協調。自 2014 年起,ASTM 鋼筋 標準和 ACI 建筑規范不再要求獲得這一額外的 0.35% 載荷位移 (EUL) 屈服強度結果。
伸長 — 自動方法
使用引伸計時,可以直接從應變測量中記錄伸長結果,例如 Agt 或斷裂后伸長百分率 (A5)。這有助于自動記錄伸長結果,從而無需標記試樣并在試驗后手動測量。
在 自動確定 Agt 時,引伸計必須在通過最大力時保持連接狀態。然后由系統試驗軟件自動報出最大應力點處的總應變。它還可以自動適應線性斜率線的 X 軸 截距。不過,如果引伸計是需要在斷裂后拆除的手動設備,要求操作人員在最大力發生后拆除它極其危險。許多等級的鋼筋在達到最大力后很快就會發生猛烈的斷 裂。自動引伸計還提供在試驗期間任何時間點自動拆除的另一大優勢。這在保護操作人員乃至引伸計的同時,仍可自動捕獲 Agt。
在自動確定斷裂后伸長百分率時,引伸計通常必須經歷斷裂過程。然后記錄試驗結束時確定的斷裂點處的應變。試驗軟件還必須能夠減除應變的彈性部分,使結果更能與手動方法媲美。這取決于所遵循的標準。如果斷裂位置離刀口太近,伸長結果將低于預期值,并造成不合格。
或 者,如果系統能夠自動根據作動缸行程(橫梁位移)獲得應變,并在拆除引伸計后獲得試樣標距長度,則可在達到最大力后拆除引伸計。這是因為一旦達到最大力 后,系統柔度(拉伸)就不會再引起系統位移。而認為此點后發生的任何作動缸或橫梁行程完全是試樣伸長造成的。試驗軟件必須能夠切換引伸計拆除點處的應變 源,并將應變測量標準化,然后才有用。關于斷裂位置,還有另一個好處。由于在最大力后拆除引伸計,因此無論斷裂發生在什么位置(假設在夾具中沒有斷裂), 根據作動缸或橫梁行程測得的伸長將可以獲得試樣伸長。相對于讓引伸計經歷斷裂過程,這將得到更加一致的伸長結果,需要更少的重新試驗。
記住,在某些情況下仍可能需要手動伸長方法,結果不可直接與自動方法互換。在結果存在爭議的情況下,通常需要采用手動方法。
總結和結論
全球和地方鋼筋產品及試驗標準闡明了鋼筋規格和力學試驗要求。它們致力于確保全世界生產的鋼筋具有一致的質量。
確保遵循必需的標準,而且遵循的是最新標準對于任何拉伸試驗計劃來說都極為重要。為了進一步降低錯誤地將產品歸為合格或不合格的風險,定期評估試驗過程的所有方面并采取必要的糾正措施也很必要。評估應包括:
· 設備(機器、夾具、引伸計)
· 試樣設備
· 設置(軟件和硬件)
· 試驗控制(自動或手動)
· 計算結果(自動或手動)
· 圖表分析