摘要：影響冷軋扭鋼筋檢測的因素很多，導致許多檢測結論無效。本文力求從力學試驗全過程入手，全面分析探討改進力學試驗準確性的方法。
　　關鍵詞：冷軋扭鋼筋，拉伸試驗，有效率
　　
　　
　　鑒于冷軋扭鋼筋是一種特殊截面形式的鋼筋品種，根據其產品標準規定試樣為非機加工全截面。雖然產品標準中有關拉伸試驗方法中對其試樣長度、夾持方法、加荷速度等都有些具體規定，但是在實際試驗操作過程中由于種種影響因素，使得試驗結果有效率仍偏低，給檢驗帶來諸多不便，進而也影響其推廣應用。本文針對這種情況，從試樣選擇、夾具和夾持方式、加荷速度、標距標點、測定性能數值的修約以及如何提高試驗有效率等多方面進行討論，并對產品標準中有關拉伸試驗方法中一些提法作進一步解釋和完善。其目的是為了提高冷軋扭鋼筋拉伸試驗的有效率。
　　一、試驗方法中若干問題的討論
　　1試樣尺寸
　　冷軋扭鋼筋采用不經機加工全截面長比例試樣，具體要求如下：
　　1．1原始標距L0
　　鑒于冷軋扭鋼筋屬異型截面形式，且規格趨系列化，故采用長比例標距并取整(L0=10d0)。其標距長度計算公式為：
　　L0=10d0=11.3()(1)
　　式中d0為原材料鋼筋公稱直徑；F0為冷軋扭鋼筋試樣原始截面積，一般采用其公稱橫截面面積．也可采用以稱重法實測橫截面面積。
　　這一公式建立了標距與原始截面的比例關系。例如ΦL6.5冷軋扭鋼筋的原始標距為L0=11.3=11.3=61.3mm，取整為70mm。以此類推得到各規格冷軋扭鋼筋的原始標距值及比例列于表l。
　　
　　表1冷扎扭鋼筋原始標距計算值和取用值比例mm

                         
　　標距取整的目的是便于標點機的操作。從表l可知，標距的長度相當于10d0。所以同樣是長比例標距，與原材料相比，其標距要長大約6％～10％，則冷軋扭鋼筋伸長率測定結果是偏小的(也即偏于安全的)。因此，采用表l中建議值作為原始標距更接近實際結果。
　　為了增加試驗結果的有效率，產品標準中建議沿試樣通長打標點(標點間距為10mm)，使得試樣拉斷后斷口只要在某標距范圍內(即便在夾頭位置)，且測得伸長率符合產品標準，便可以判定為合格品。
　　1．2試樣平行長度和標點長度
　　試樣的平行長度Lc宜不小于L0+5d0，即相當于1.5倍原始標距。
　　例如ΦL6.5試樣的平行長度宜不小于Lc=1.5倍原始標距。Lc=1.5×70mm=100mm。而試樣在夾具內夾持長度應當在采用楔形夾具時應不小于夾具長度的3/4。因此，為了有利于試樣在試驗機上的夾持，試樣總長度宜取冷軋扭鋼筋節距的偶數倍，具體長度應視規格不同，在滿足上述要求的前提下取其最小偶數倍，同時要考慮試驗機操作的方便和一般對試樣長度宜不小于500mm等因素。所以產品標準中提出了試樣長度宜取偶數倍節距，且不應小于4倍節距，同時不小于500mm。這些規定的目的是為了提高試驗結果的有效率。因此只要保證平行長度和標距的前提下，有利于試驗有效率提高的長度均可以采用。例如在實際操作中ΦL14的試樣若不小于4倍節距取，則試樣長度不小于680mm，在一般試驗機上就難以進行試驗。
　　2試驗條件
　　2．1夾具的夾持方式
　　鑒于目前國內絕大多數試驗機均采用楔型粗牙夾具，是造成冷軋扭鋼筋拉伸試驗結構有效率低的一個主要因素之一。所以建議采用專用細牙菱形夾具，至少采用細牙夾具。采用細牙夾具的好處是可以增加夾持的均勻性。同時菱形尺寸要根據規格不同有所區別(類似于100kN、300kN、600kN拉力不同的試驗機夾具尺寸)。
　　除了夾具形式外，試樣在夾具內夾持方式也是十分重要的。首先宜使試樣螺旋變化的截面位置在試驗機上下夾頭處在同一方向，如圖l所示。與此同時還要使夾頭的夾持面與試樣接觸面盡可能對稱均勻(這是試驗是否獲得成功的關鍵之一)。
　　
　　
　　                           
　　　　
　　圖1試樣夾持示意圖
　　a----冷扎扭鋼筋b----（上）下夾具
　　
　　
　　2．2試驗應在室溫10~35℃下進行
　　2．3試驗加荷速度
　　鑒于冷軋扭鋼筋是屬無明顯屈服點異型鋼筋，因此試驗時加荷速度快慢將直接影響試驗結果。其應力速度要低于一般鋼筋的試驗速率，宜控制在15/(mm2s-1)以內。以保證鋼筋有足夠的塑性變形能耗。一般可采取試樣在彈性階段速率快些。而到屈服時放慢速率的方法來提高工效。
　　二、試樣的斷口形式
　　冷軋扭鋼筋試樣在拉伸試驗過程中從宏觀看是受到軸向拉力作用，對于螺旋狀截面來講則可能是處于復雜受力狀態。因此，其破壞形態(即斷口)也有所不同。由大量試驗匯總可分為二類。一類是斷口處縮頸較明顯，斷口截面與鋼筋軸線基本垂直，斷口一端呈杯口狀，表面為典型的塑性變形特征。一般伸長率也較大，能較真實地反映該材料的塑性性能。另一類是斷口處縮頸不明顯，斷口截面與鋼筋軸線成45°斜角，說明斷口處以剪切為主的受力狀態(即以扭矩破壞為主)，表現為脆性破壞性狀，則伸長率就較低，不能真實反映材料拉伸試驗時性能。這種現象斷口大部分發生在夾具內，但也有部分在試樣的有效部位，說明冷軋扭鋼筋拉伸試驗的復雜性。因此，若遇到這類斷口在試樣的有效部位，但試驗結果伸長率達不到標準最低要求，應判定試驗無效而補做。
　　三、試驗結果處理
　　根據《金屬材料室溫拉伸試驗方法》(GB/T228-2002)中有關斷后標距L1測量的規定：如拉斷處到最鄰近標距端點的距離大于1/3L0時則用移位法測量并計算，但是當用直測法求得拉斷后伸長率達到標準規定最小值時，則可不用移位法。還有一條很重要的規定是當用移位法測得拉斷后伸長率未達到標準規定最小值時，則應判定試驗無效，需重新補做，而不能判定為不合格。這點對于冷軋扭鋼筋試驗結果處理非常重要。因為大多數試驗結果的斷口位置往往到最鄰近標距端點距離小于1/3L0。因此，對于產品標準附錄A中A3、2條應加以補充為：對于伸長率的測定，當斷口位置與夾具口之間距離不大于2d0時，而測得的斷后伸長率未達到標準規定的最小值，則試驗結果無效，應補做同樣數量試樣的試驗。這樣就與GB/T228規定協調一致。
　　四、提高試驗有效率的探討
　　綜上所述，冷軋扭鋼筋的性能和試驗方法以及有效率都受諸多隨機因素影響，尤其在試驗有效率方面的研究始終未中斷。集中起來主要應從兩個方面進行。
　　1試樣的形狀和制備
　　產品標準規定了冷軋扭鋼筋的試樣為非機加工全截面長比例試樣。但是由于試驗成功率低，建議在試樣形狀和制備方面加以研究。
　　1．1以冷軋扁試樣代替冷軋扭試樣的問題
　　采用冷軋扁試樣來代替冷軋扭試樣，對任意規格的試驗機來講都可以用平夾頭做試驗，且有效率也較高。表2列出二組不同冷加工方式(即一組為冷軋扁，另一組為冷軋扭形式)的有效試驗結果及比較。
　　表2不同冷加工形式材性及比較

                          
　　由表2比較可知，抗拉強度指標中兩種冷加工形式相差不大，但伸長率指標冷軋扁形式要比冷軋扭形式低20％左右。過去有些地區采用冷軋扁形式來代替冷軋扭形式作為試樣，以提高試驗的有效率，認為冷軋扁形式伸長率符合規定要求，則冷軋扭形式也可滿足要求。但是這種方法的最大問題是冷軋扭鋼筋在現場無法復檢(即現場無法隨取冷軋扁試樣)，而且兩種形式在混凝土結構中的工作狀態差別甚遠。因此，這種代用試樣不能采用。
　　1．2將試樣作局部加工處理
　　較為簡單的加工方法是鉆孔法。即在試樣全長的中間位置的扁平面中鉆一小孔，人為造成此處截面的削弱，使拉伸試驗過程在有孔截面處產生較大應力集中現象，迫使斷口發生在有孔截面位置，從而提高了試驗的有效率。表3所列是鉆孔法與不鉆孔法兩組試驗結果。

                 
　　從表3結果可知，鉆孔后雖然截面削弱，但對抗拉強度的影響并不大，三種規格僅為4.63％、2.03％、2.18％；而對伸長率的影響則較大，降低的幅度達20.41％、30.28％、21.00％。鑒于試驗數量較少，兩者間的關系還無法合理科學地建立。
　　與鉆孔相類似的做法是在試樣長度的中央截面處外邊緣兩側加工一圓弧缺口，也削弱了截面積，形成應力集中現象，使斷口位置基本就在圓弧缺口截面處，保證了試驗的有效率。這種局部削弱截面的方式，雖然使斷口位置能有確定性，但是試驗測得性能指標，不僅與上述因素有關，還與圓弧大小相關。因此，這種局部加工試樣的方法雖然可以保證試驗的有效率，但應力集中現象僅在某一截面出現，與實際冷軋扭鋼筋工作時受力不同。而且試驗結果如何與實際值建應某種關系也仍無依據，目前還無法實施。
　　2冷軋扭鋼筋試樣的改進的設想
　　由上可知，對于上述這種提高試驗有效率的做法目前都還存在不少問題，夾具改進的難度更大些。因此，設想足否將冷軋扭鋼筋試樣改為帶頭經機加工試樣。即試樣的兩端夾持長度部位為冷軋扭全截面，而平行長度部位經機加工，使其軋扁的寬度小于原寬度（削弱多少應通過試驗來確定)，類似于《金屬材料室溫拉伸試驗方法》(GB/T228-2002)中棒材試樣，使之提高試驗有效率又能真實表征材料的性能。
　　
　　
　　參考文獻
　　1GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法
　　2JG3046-1998冷軋扭鋼筋
　　3JGJ115-2006冷軋扭鋼筋混凝土構件技術規程