Испытание арматуры на растяжение

Арматурная сталь (далее арматура) для армирования железобетонных конструкций по своим физико-механи­ческим характеристикам подразделяется на классы: А-1 (А240), A-II (А300), A-III (A400), A-IV (A500), A-V (А800) А-VI (А1000), арматурная проволока Вр-1, высокопрочная проволока Вр-II, канаты К-7, К-19. Термически и термомеханически упрочненные стали обозначают индексом Ат, свариваемую сталь – АтС. Арматуру для районов Се­ве­ра обозначают АС.

По профилю поверхности стержня арматуру подразделяютна гладкую AI (А240) и периодического профиля. По технологии изготовления подразделяют на горячекатаную и холоднотянутую. Арматурную сталь изготавливаютиз углеродистой и низколегированной стали марок, приведенных в табл. 5.1. Марка стали указывается потре­бителем в заказе. При отсутствии таких указаний марку стали устанавлива­ет предприятие-изготовитель.

Таблица 5.1

Марки углеродистой и низколегированной стали

Для стержней класса A-VI (А 1000) марки стали устанавливают по со­гласованию изготовителя с потребителем.

Допускается изготовление арматуры класса A-V (A800) из стали марок 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р и 20Х2Г2СР.

Размеры, указанные в скобках, используют по согласованию изготови­теля с потребителем.

Химический состав арматурной углеродистой стали должен соответст­вовать ГОСТ 380–94, низколегированной стали – нормам, приведенным в табл. 5.2.

Таблица 5.2

Марки низколегированной стали

В соответствии с ГОСТ 5781-82 при испытании арматуры определяют сле­дующие показатели:

– диаметр;

– класс арматуры;

–прочность на растяжение;

– прочность на изгиб;

– прочность на перегиб.

Диаметр арматуры. Диаметр гладкой арматуры определяют штанген­циркулем с точностью до 0,1 мм. Площадь поперечного сечения арматуры периодического профиля А, мм2, вычисляют по формуле

(5.1)

где т – масса испытуемого образца кг; l – длина испытуемого образца, м; ρ – плотность стали, 7850 кг/м3.

Для практических целей диаметр арматуры периодического профиля можно определить как усредненный диаметр арматуры между ребер и по ребрам, приведенный к сортаменту.

Класс арматуры. Класс арматуры определяют по результатам испыта­ния образцов на растяжение путем сравнения величин полученных характеристик с нормируемыми значениями, указанными в ГОСТ 5781, ГОСТ 10884, ГОСТ 7348.

К нормируемым характеристикам относят: предел текучести , временное сопротивление разрыву и относительное удлинение .

Испытание арматуры на растяжение. Испытание арматуры на растяжение проводят в соответствии с ГОСТ 12004 «Сталь арматурная. Мето­ды испытания на растяжение».

Для испытания на растяжение применяют образцы арматуры круглого или периодического профиля с необработанной поверхностью номиналь­ным диаметром от 3,0 до 80 мм. Образцы отбирают по акту отбора из раз­личных стержней одной партии. Допускается проводить испытания образ­цов горячекатаной стержневой арматуры номинальным диаметром более 20мм на обточенных образцах цилиндрической формы с головками, по воз­можности с сохранением на головках поверхности проката. Полная длина образца арматуры выбирается в зависимости от рабочей длины и конструк­ции захвата испытательной машины.

Рабочая длина образца должна составлять:

– для образца с номинальным диаметром до 20 мм включительно – не менее 200 мм;

– для образца с номинальным диаметром свыше 20 мм – не менее 10d;

– для арматурных канатов всех диаметров – не менее 350 мм.

При испытании определяют следующие механические свойства:

– относительное удлинение после разрыва %;

– временное сопротивление , МПа (кгс/мм2);

– предел текучести (физический) , МПа (кгс/мм2);

– предел текучести и упругости (условные).

Зависимость деформации стали от напряжения в арматуре различных классов приведена на рис. 5.1.

Испытание на растяжения проводят на гидравлических разрывных машинах типа Р50. Средняя скорость нагружения при испытании до предела текучестине должна быть более 10 МПа (1 кгс/мм2) в секунду; за пределом текучести скорость нагружения может быть увеличена так, чтобы скорость перемещения подвижного захвата машины не превышала 0,1 рабочей дли­ны испытуемого образца в минуту; шкала силоизмерителя испытательной машины не должна превышать пятикратного ожидаемого значения наиболь­шей нагрузки Р для испытываемого образца арматуры.

Рис. 5.1 Зависимость деформации от напряжения
в арматуре классов А-I, А-III, Ат-V

При определении условных пределов упругости и текучести с помо­щью тензометра относительная длина деления шкалы тензометра не долж­на превышать:

– 0,005 % базы тензометра при определении

– 0,05 % базы тензометра при определении

Перед испытанием образец на длине, больше рабочей длины образца (обычно расстояние между захватами), размечается на п равных частей при помощи меток, наносимых делительной машиной, скобками или керном. Расстояние между метками для арматуры диаметром 10 мм и более не долж­но превышать величину d и быть кратным 10 мм. Для арматуры диаметром менее 10 мм расстояние между метками принимается равным 10 мм. Допу­скается при разметке образцов расстояние между метками принимать более 10 мм и превышающим величину d, но не более величины начальной рас­четной длины /д.

Величину относительного удлинения %, вычисляют по формуле

(5.2)

где l0 – начальная расчетная длина, равная 5d, 100 мм и далее кратная 100 мм.

В зависимости от величины начальной расчетной длины к букве до­бавляют индекс. Например, при начальной расчетной длине, равной 5d, – при 100 мм – и т.д.

Конечную расчетную длину образца lk,включающую место его разры­ва, определяют следующим способом.

После испытания части образца тщательно складывают вместе, распо­лагая их по прямой линии. От места разрыва в одну сторону откладывают половину количества интервалов в расчетной длине п/2 и ставят метку а. Ес­ли величина п/2 оказывается дробной, то ее округляют до целого числа в большую сторону. Участок от места разрыва до первой метки при этом счи­тается как целый интервал.

От метки а откладывают в сторону разрыва п интервалов и ставят мет­ку b (рис. 5.2, а). Отрезок ab равен конечной расчетной длине lk.Величину lk измеряют линейкой с точностью 0,5 мм.

Если место разрыва ближе к краю захвата машины, чем величина п/2(рис. 5.2, б), то полученную после разрыва конечную расчетную длину lk оп­ределяют следующим образом: от места разрыва до крайней метки q у захвата определяют число ин­тервалов, которое обозначают т/2. От точки q к месту разрыва откладыва­ют т интервалов и ставят метку с. Затем от метки с откладывают п/2 – m/2интервалов и ставят метку е.

Конечную расчетную длину образца lk, мм, вычисляют по формуле

lk = cq + 2ce,

где cq и се – соответственно длина участка образца между точками с и q, с и е.

Для определения величины относительного равномерного удлинения р конечная расчетная длина lи определяется по меткам на участке испытанной арматуры, на котором не произошло разрыва (см. рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схемы измерения начальной и конечной расчетных длин:
а – разрыв в средине образца; б – разрыв около захвата

Величину относительного равномерного удлинения δp, %, вычисляют по формуле

(5.3)

Конечные расчетные длины lkи lи измеряют с погрешностью не более 0,5 мм.

Определение напряжений. Прежде чем перейти к определению на­пряжений на характерных уровнях нагрузки, рассмотрим более подробно диаграммы (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Диаграммы растяжения арматуры:
а – с площадкой текучести; б – без площадки текучести

Предел текучести (физический)σT – напряжение, при котором обра­зец деформируется без увеличения растягивающей нагрузки. Предел теку­чести σT, МПа (кгс/мм2), вычисляют с погрешностью не более 5 МПа (0,5 кгс/мм2) по формуле

. (5.4)

Условный предел текучести σ0,2 – напряжение, вызывающее остаточ­ную деформацию, равную 0,2 %.

Условный предел упругости (пропорциональности) σ0,02 – напряжение, вызывающее остаточную деформацию, равную 0,02 %.

Условные пределы упругости и текучести могут быть определены ана­литическим или графическим способом.

Временное сопротивление (предел прочности)σВ – напряжение, вы­зывающее образование шейки и разрушение образца. Временное сопротивление σВ, МПа (кгс/мм2), вычисляют с погрешностью не более 5 МПа (0,5 кгс/мм2) по формуле

(5.5)

Модуль упругостиЕ – сопротивление металла упругой деформации. Для стержней и проволоки начальный модуль упругости равен отноше­нию приращения напряжений в интервале от 0,1 до 0,35 к относитель­ному удлинению образца в том же интервале нагружения.

Начальный модуль упругости Ен определяют с погрешностью не более 1 % по формуле

(5.6)

При этом в интервале от 0,1 до 0,35 должно быть не менее трех по­следовательных этапов нагружения.

Для арматурных канатов начальный модуль упругости определяется после двукратного нагружения и разгружения в интервале 0,1 и 0,35 .

За результат испытания принимаются механические свойства, получен­ные при испытании каждого образца. Количество образцов для испытаний указывается в нормативно-технической документации на арматурную сталь.

Результаты испытаний не учитываются в следующих случаях:

– при разрыве образца по нанесенным меткам, если при этом какая-ли­бо характеристика механических свойств по своей величине не отвечает установленным требованиям;

– при разрыве образца в захватах испытательной машины;

– при обнаружении ошибок в проведении испытаний или записи ре­зультатов испытаний.