1、实验六 钢筋实验实验 6.1 钢筋的拉伸性能实验一、实验导读：（一）概况：建筑钢材的性能主要包括力学性能（拉伸性能、冲击韧性、硬度等） 、工艺性能（冷弯性能、可焊性等）和耐久性（如锈蚀） 。（二）拉伸性能：1、低碳钢的拉伸过程低碳钢的含碳量低，强度较低，塑性较好，其应力应变图（ 图）如图 6-1 所示。从图中可以看出，低碳钢拉伸过程经历弹性阶段（ OA） 、屈服阶段（ AB） 、强化阶段（ BC）和颈缩阶段（ CD）四个阶段。图 6-1 低碳钢拉伸 图 图 6-2 硬钢拉伸及条件屈服点（1）弹性阶段（ OA） 钢材主要表现为弹性。当加荷到 OA 上任意一点 ，此时产生的变形为 ，当荷载 卸掉后
2、，变形 将恢复到零。在 OA 段，钢材的应力与应变成正比，在此阶段应力和应变的比值称为弹性模量，即 ，单位为 MPa。 A 点tgE的应力为应力和应变能保持正比的最大应力，称为比例极限，用 p表示，单位为 MPa。（2）屈服阶段（ AB） 钢材在荷载作用下，开始丧失对变形的抵抗能力，并产生明显的塑性变形。在屈服阶段，锯齿形的最高点所对应的应力称为上屈服点（ SU） ；最低点所对应的应力称为下屈服点（ SL） 。下屈服点的应力为钢材的屈服强度，用 s表示，单位为 MPa。屈服强度是确定结构容许应力的主要依据。（3）强化阶段（ BC） 应变随应力的增加而继续增加。 C 点的应力称为强度极限或抗拉强
3、度，用 b表示，单位为 MPa。屈强比 s/ b在工程中很有意义，此值越小，表明结构的可靠性越高，即防止结构破坏的潜力越大；但此值太小时，钢材强度的有效利用率低。合理的屈强比一般在 0.600.75 之间。（4）颈缩阶段（ CD） 钢材的变形速度明显加快，而承载能力明显下降。此时在试件的某一部位，截面急剧缩小，出现颈缩现象，钢材将在此处断裂。2、高碳钢（硬钢）的拉伸特点高碳钢（硬钢）的拉伸过程，无明显的屈服阶段，如图 6-2 所示。通常以条件屈服点 0.2代替其屈服点。条件屈服点是使硬钢产生 0.2%塑性变形（残余变形）时的应力。3、钢材的拉伸性能指标（1）强度指标屈服强度或屈服点： 0AFs
4、抗拉强度或强度极限： 0b式中： s、 b分别为钢材的屈服强度和抗拉强度，MPa；Fs、 Fb分别为钢材拉伸时的屈服荷载和极限荷载，N；A0钢材试件的初始横截面积，mm 2。（2）塑性指标伸长率： %10l式中： l1试件断裂后标距的长度，mm；l0试件的原标距（ l0=5d0或 l0=10d0） ，mm； 伸长率（当 l0=5d0时，为 5；当 l0=10d0时，为 10） 。伸长率是衡量钢材塑性的重要指标， 越大，则钢材的塑性越好。伸长率大小与标距大小有关，对于同一种钢材， 5 10。钢材具有一定的塑性变形能力，可以保证钢材应力重分布，从而不致产生突然脆性破坏。二、实验类型：验证性三、实验
5、类别：四、仪器设备：1、万能实验机 2、钢板尺、游标卡尺、千分尺、两脚爪规等。五、实验目的：1、测定低碳钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率三个指标，作为评定钢筋强度等级的主要技术依据。2、掌握金属材料 室温拉伸实验方法 （GB/T228-2002）和钢筋强度等级的评定方法。六、实验方法与步骤：1、实件制备 （1）抗拉实验用钢筋实件一般不经过车削加工，可以用两个或一系列等分小冲点或细划线标出原始标距（标记不应影响实样断裂）。 （2）实件原始尺寸的测定1）测量标距长度 0l，精确到 0.1。2）圆形实件横断面直径应在标距的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次，取其算术平均值，选用三处测得的横截面积
6、中最小值，横截面积按下式计算： 20041dA式中 0A实件的横截面积（ 2）；d圆形实件原始横断面直径（） 。2、实验步骤（1）屈服强度与抗拉强度的测定1）调整实验机测力度盘的指针，使对准零点，并拔动副指针，使与主指针重叠。2）将实件固定在实验机夹头内，开动实验机进行拉伸。拉伸速度为：屈服前，应力增加速度每秒钟为 10Mpa；屈服后，实验机活动夹头在荷载下的移动速度为不大于 0.5min/cL（不经车削实件 102hlLc）。3）拉伸中，测力度盘的指针停止转动时的恒定荷载，或不计初始瞬时效应时的最小荷载，即为求的屈服点荷载 sP。4）向实件连续施荷直至拉断由测力度盘读出最大荷载，即为求的抗拉
7、极限荷载 bP。（2）伸长率的测定1）将已拉断实件的两端在断裂处对齐，尽量使其轴线位于一条直线上。如拉断处由于各种原因形成缝隙，则此缝隙应计入实件拉断后的标距部分长度内。2）如拉断处到临近标距端点的距离大于 1/3 0l时，可用卡尺直接量出已被拉长的标距长度 1l（）。3）如拉断处到临近标距端点的距离小于或等于 1/3 0l时，可按下述移位法计算标距 1l（ ）。4）如实件在标距端点上或标距处断裂，则实验结果无效，应重新实验。3、成果整理（1）屈服强度按下式计算： 0APs式中 s屈服强度（Mpa ）；sP屈服时的荷载（N）；0A实件原横截面面积（ 2）。（2）抗拉强度按下式计算： 0APb式
8、中 b屈服强度（Mpa ）；P最大荷载（N）；0A实件原横截面面积（ 2）。 （3）伸长率按下式计算（精确至 1%） %10)(510l式中 )(510分别表示 0dl和 0时的伸长率；l原始标距长度 10 （或 5 ）（mm）；1实件拉断后直接量出或按移位法确定的标距部分长度（mm）（测量精确至 0.1mm）。（4）当实验结果有一项不合格时，应另取双倍数量的实样重做实验，如仍有不合格项目，则该批钢材判为拉伸性能不合格。七、实验报告要求：1、写出具体的实验步骤与方法；2、对实验进行分析与总结八、问题与思考：1、简述此实验的实验步骤。2、怎样计算测定低碳钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率？实验任务书
9、实验名称：钢筋的拉伸性能实验实验类型：验证性实验学分：实验课时：4一、实验目的：1、测定低碳钢的屈服强度、抗拉强度、伸长率三个指标，作为评定钢筋强度等级的主要技术依据。2、掌握金属材料 室温拉伸实验方法（GB/T228-2002）和钢筋强度等级的评定方法。二、 实验任务：1、了解钢筋的拉伸性能情况；2、了解实验设备并熟悉其操作方法；3、学会对实验进行分析，并整理其成果。实验 6.2 钢筋的弯曲（冷弯）性能实验一、实验导读：冷弯性能是指钢材在常温下，以一定的弯心直径和弯曲角度对钢材进行弯曲，钢材能够承受弯曲变形的能力。钢材的冷弯，一般以弯曲角度 、弯心直径 d 与钢材厚度（或直径） a 的比值
10、d/a 来表示弯曲的程度，如图 6-3 所示。弯曲角度越大， d/a 越小，表示钢材的冷弯性能越好。图 6-3 钢材冷弯试验示意图。在常温下，以规定弯心直径和弯曲角度（90或 180）对钢材进行弯曲，在弯曲处外表面即受拉区或侧面无裂纹、起层、鳞落或断裂等现象，则钢材冷弯合格。如有一种及以上的现象出现，则钢材的冷弯性能不合格。伸长率较大的钢材，其冷弯性能也必然较好。但冷弯试验是对钢材塑性更严格的检验，有利于暴露钢材内部存在的缺陷，如气孔、杂质、裂纹、严重偏析等；同时在焊接时，局部脆性及焊接接头质量的缺陷也可通过冷弯试验而发现。因此钢材的冷弯性能也是评定焊接质量的重要指标。钢材的冷弯性能必须合格。
11、二、实验类型：验证性三、实验类别：四、仪器设备：压力机或万能实验机 五、实验目的：1、通过检验钢筋的工艺性能评定钢筋的质量；2、掌握 GB/T2321999 钢筋弯曲（冷弯）性能的测实方法和钢筋质量的评定方法，正确使用仪器设备。六、实验方法与步骤： 1、实件制备 ： 1）实件的弯曲外表面不得有划痕。2）实样加工时，应去除剪切或火焰切割等形成的影响区域。3）当钢筋直径小于 35时，不需加工，直接实验；若实验机能量允许时，直径不大于 50的实件亦可用全截面的实件进行实验。4）当钢筋直径大于 35时，应加工成直径 25的实件。加工时应保留一侧原表面，弯曲实验时，原表面应位于弯曲的外侧。5）弯曲实件长
12、度根据实件直径和弯曲实验装置而定，通常按下式确定实件长度： 150dl2、实验步骤（过程）：（1）半导向弯曲（2）导向弯曲3、成果整理：按以下五种实验结果评定方法进行，若无裂纹、裂缝或裂断，则评定实件合格。（1）完好 实件弯曲处的外表面金属基本上无肉眼可见因弯曲变形产生的缺陷时，称为完好。（2）微裂纹 实件弯曲外表面金属基本上出现细小裂纹，其长度不大于 2，宽度不大于 0.2时，称为微裂纹。（3）裂纹 实件弯曲外表面金属基本上出现裂纹，其长度大于 2，而小于或等于 5，宽度大于 0.2，而小于或等于 0.5时，称为裂纹。（4）裂缝 实件弯曲外表面金属基本上出现明显开裂，其长度大于 5，宽度大于
13、 0 .5时，称为裂缝。（5）裂断 实件弯曲外表面出现沿宽度贯穿的开裂，其深度超过实件厚度的1/3 时，称为裂断。七、实验报告要求：1、写出具体的实验步骤与方法；2、对实验进行分析与总结八、问题与思考：1、刚才冷弯是否合格应该怎样判断？2、怎样评定刚才是否合格？实验任务书实验名称：钢筋的弯曲（冷弯）性能实验实验类型：验证性实验学分：实验课时：4一、实验目的：1、通过检验钢筋的工艺性能评定钢筋的质量；2、掌握 GB/T2321999 钢筋弯曲（冷弯）性能的测实方法和钢筋质量的评定方法，正确使用仪器设备。二、 实验任务：1、了解试件的制备与养护；2、了解实验的操作步骤；3、学会自己评定试件是否合格。
