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ASTM A615 – 混凝土加固用變形和普通碳鋼鋼筋的標準規範

ASTM A615 testing

鋼筋旨在吸收橋樑和建築物等混凝土結構的應力和重量。ASTM D615 是一項測試標準,規定了用於混凝土加固的普通和變形碳鋼鋼筋的尺寸、化學和物理要求。變形鋼筋包括表面突起,以防止放置在混凝土中後發生縱向移動,而普通鋼筋則側面光滑。這些產品可以切割長度或成卷供應,並且專為建築和施工而設計。

雖然 ASTM A615 參考ASTM A370ASTM E290分別進行拉伸和彎曲測試,但此標準包括與對普通和變形鋼筋執行這些測試相關的特定程序。執行這些測試是為了確定物理特性,例如強度、伸長率和彎曲後令人滿意的表面狀況。  值得注意的是,根據 ASTM A706/A706M 生產的鋼筋也被認為符合此標準。

ASTM A615 測試設置

 6800 系列落地式型號

 Bluehill Universal 軟體

 2580 系列荷重元

 液壓楔形夾具

 

ASTM A615 test setup
夾持 

ASTM A615 的測試通常涉及在試樣失效時處理高衝擊力。對於較高等級和較大尺寸的普通和變形鋼筋而言,尤其如此。由於夾具在斷裂後會夾持失效的試樣,因此它們往往會受到這種衝擊的影響最大。因此,重要的是選擇能夠有效吸收能量的堅固夾具,例如液壓楔形側向作用夾具。該標準還規定,來自鋼筋的試樣在測試前應進行拉直,尤其是從卷材中獲得的試樣。由於這些試樣通常會保留一些彎曲,因此我們建議使用液壓側向作用夾具,例如 Instron 的DuraSync夾具來進行此應用。這些夾具從兩側夾緊,以確保即使存在側向載荷(當試樣彎曲時會發生這種情況),它們仍將夾緊在中心,從而有助於改善對齊並消除在測試之間「重置」夾具的需要。由於拉伸試樣要使用其完整的橫截面進行測試,因此變形鋼筋的表面突起可能會對夾持造成挑戰。鋼筋專用夾面具有專門設計的齒形,可防止試樣滑動,同時又不會過於激進而導致過早失效。

2743-401-V1-01-13

 

貨號 2743-401
2742-501-V1-01-13

 

貨號 2742-501
應變

此標準要求報告每個拉伸測試的伸長率,儘管可以在沒有引伸計的情況下測量此值,但使用引伸計有很多好處。Instron 建議使用自動接觸式儀器,例如AutoX750,它除了測量 8 英寸標距長度的伸長率外,還可以計算偏移屈服 (Rp 0.2)。與手動設備不同,AutoX750 會自動連接到試樣並從試樣上移除,使操作員能夠安全地遠離測試空間,並避免與試樣失效相關的任何風險。由於標距長度是從軟體輸入自動設置的,並且可以在儀器的整個行程中無限調整,因此除了 ASTM A615 中規定的那些要求外,此單個引伸計還可用於滿足所有試樣要求。

測試控制

根據參考標準 ASTM A370,重要的是確定將使用哪種測試控制來測試ASTM A615材料的拉伸。該標準允許通過應力速率控制、應變速率控制和十字頭位移控制進行測試。在此標準的測試中,特別重要的是如何在試樣未表現出明確的屈服點時管理測試,這對於 ASTM A615 材料而言尤其常見。為了提供有效的測試,在整個不連續屈服過程中,必須避免使用應變速率控制,建議的轉換發生在 0.2% 的偏移處。Instron 的 Bluehill Universal 測試軟體能夠自動編程此轉換,以提高吞吐量並防止無效測試。

測試程序ASTM A615 的測試包括 5 個基本區域,包括預測試、預載、彈性區域、屈服和塑性區域。

預測試

在預測試期間,重要的是確保安裝了正確的夾具並進行了測試開口調整。在安裝試樣之前,應將力(載荷)測量值設置為零。將試樣載入系統後,不應對力進行任何進一步的「歸零」,因為這會影響測試結果。如果使用手動引伸計測量應變,則應將其正確連接到試樣,刀口位於儀器的標距長度處。然後,應在載入試樣之前將應變測量值設置為零。

預載

預載階段用於施加最小預載(<預期屈服強度的 5%)到試樣,以便將其正確地固定在夾具中,並有助於在測試前將試樣拉直。應力或力與十字頭或致動器位移的關係圖通常會顯示顯著的位移,而載荷的最小增加是由於夾具和載荷串拉緊(佔用系統柔量)。如果未施加預載並且正在使用引伸計,則許多鋼筋試樣在測試開始時會顯示負應變,因為試樣會拉直。由於這種情況和/或系統柔量,測試預載部分的數據通常會被忽略或不記錄在應力-應變圖上。

在伺服控制系統上,預載通常使用十字頭或致動器位移反饋緩慢完成,以控制測試速度。不建議從載荷、應力或應變反饋控制預載,因為這可能會導致不希望的快速加速,直到試樣在夾具中拉緊。

根據在預載期間佔用(減少)的系統柔量或鬆弛量,可能需要或希望在預載結束時將應變測量值歸零。但是,必須小心,以免對整體應變測量產生不利影響。在任何一種情況下,依賴於引伸計應變的測試結果都應進行調整,以便測試曲線最開始的任何非線性行為都不會對任何測試結果產生不利影響。

彈性區域

在應力-應變圖上看到的測試的彈性區域或直線部分通常最初會表現出一些非線性行為,這是由於鋼筋試樣的進一步拉直。如果使用引伸計,這可能會在測試開始時顯示為略微負應變,並且通常被認為對於鋼筋是正常的。

根據 ASTM A615 進行測試時,應參考最新版本的 ASTM A370,以了解彈性區域中允許的正確測試控制和目標速度,直到屈服開始。

在伺服控制系統上運行測試時,請務必牢記以下情況。如果使用十字頭或致動器位移控制,通常可以接受在測試的彈性和屈服部分使用相同的控制和速度。但是,如果使用應力或應變反饋控制,則測試必須在屈服開始之前或之時切換到十字頭或致動器位移控制。

屈服

一旦屈服開始,許多鋼筋等級會表現出明確的屈服點,這在應力-應變測試曲線中表現為突然彎曲。然後是試樣伸長一段時間,而力幾乎沒有增加。因此,必須使用十字頭或致動器位移反饋來控制伺服控制系統,以便在整個屈服過程中保持恆定的行進速率。非常重要的是要注意,在屈服期間使用應力控制會導致測試過度加速,這直接違反了標準。這也可能導致屈服點(上屈服)被掩蓋或平滑,並導致屈服強度結果高於預期。同樣,來自引伸計的應變控制在屈服期間也可能變得不穩定,因此不建議在測試鋼筋時使用。

塑性區域

根據 ASTM A370 以及 ASTM A615 的允許,在屈服完成後可以提高測試速度。對於伺服控制機器,在此最終區域控制測試的最佳方法是通過十字頭或致動器位移反饋(與屈服相同)。但是,可以根據所遵循的標準提高速度。這允許在更短的時間內完成測試,同時仍然產生可接受且可重複的結果。

測試提示和技巧

在 ASTM A615 測試中,每次斷裂後在設備上產生水垢和灰塵是很常見的。Instron 系統經過精心設計,可在這種嚴苛的環境中運行;但是,建議在測試之間刷掉水垢,以保持試樣在夾面之間的良好接合。忽略此整理可能會導致試樣一半卡在夾面中,這可能需要額外的努力才能將其取出。

要了解有關 ASTM A615 的更多信息,請購買該標準