改善冷轧变形钢筋拉伸的方法

张文猷廖伯志陈晓聪

摘要: 冷轧钢筋是用热轧经多道冷轧减径，一道压肋并经消除内应力后形成的一种钢筋。冷轧钢筋在预应力混凝土构件中，是冷拔低碳钢筋的更新换代产品，在现浇混凝土结构中，也具有极其重要的作用，应用冷轧变形钢筋可以代换Ⅰ级钢筋，以节约钢材，减少Ⅰ级钢筋的供求压力。同时，冷轧变形钢筋也是同类冷加工钢材中较好的一种。它具有良好的发展前景。

关键字：冷轧；变形钢筋；拉伸

中图分类号：TU511.3+2

1引言

冷轧变形钢筋不仅是一种强度高、延伸率大的钢筋材料，而且是具有与混凝土有较好握裹力而又经济可靠的新型建筑钢筋，正因其有诸多优势，近年来开始广泛运用于工业与民用建筑工程中，特别适用于地下室外墙、底板等对裂缝控制较严的结构构件中。2007年，深圳市建设局《关于下达<冷轧变形钢筋混凝土结构设计与施工规程>修编计划的通知》（深建科[2003]8号）文的要求，深圳市土木建筑学会组织的原广东省标准《冷轧变形钢筋混凝土结构设计与施工规程》DBJ/T15-7-92的修订工作。深圳市康平金达科技有限公司（原深圳星盟冷轧扭钢筋有限公司）对其新开发的新型冷轧变形钢筋进行科学实验和检验方法等的技术论证工作。冷轧变形钢筋主要是由普通低碳热轧钢筋（HPB235盘圆或棒材）经冷轧或冷搓形成的麻花状变形钢筋，其标志直径一般为φ5.5~14mm。在修订后的新标准《冷轧变形钢筋混凝土构件技术规程》DBJ/T15-7-2007中，将母材经冷轧压扁后扭成麻花状，截面为矩形的称为冷轧变形钢筋D型，代号为CDB-D；将母材一次搓轧成麻花状，截面为中间厚两边薄的带翼边的S形称为冷轧变形钢筋W型，亦称“冷轧带翼钢筋”，代号为CDB-W。在对冷轧变形钢筋进行拉伸过程中，由于冷轧变形钢筋特殊的麻花状外形，试验中钢筋拉断后高达70%的断裂在试验机钳口内，特别是标志直径为φ10以下的钢筋断在钳口内的几率更高，屡屡造成拉伸试验失败，不能获得有效数据的结果。严重影响了效率和工作进度，同时也造成了原材料的极大浪费。针对这一问题我们主要从以下三个方面进行了探索和研究：

2 影响对冷轧变形钢筋拉伸的因素

在冷轧变形钢筋进行拉伸的过程中有许多的因素影响其拉伸效果，下面简单介绍几种主要的影响因素，1）对夹具钢筋夹持位置相对于钢筋扭曲面的方向对钢筋断裂位置的影响；2）对夹持点相对于钢筋扭曲面的方向对钢筋断裂位置的影响；3）各种类型的拉力夹具对钢筋断裂位置的影响；4）夹具不同类型的齿纹对钢筋断裂位置的影响；5）拉伸时拉力机的不同加荷速度对钢筋断裂位置的影响。6）拉伸时冷轧变形钢筋拉力机的影响等等。那么就针对这几个方面的因素就行研究，找到改进冷轧变形钢筋的拉伸方法。

3 改善冷轧变形钢筋拉伸的方法

3.1 夹具钢筋夹持位置的改善

首先冷轧变形钢筋拉伸选材，并做好充分的准备后，开始操作后首先要选好正确的夹持位置，在夹具夹持钢筋时，可以有三个位置，他们分别是上位、下位、和中位。经过多次的对夹持位置的实验，和反复的探索，总结出的结论是①冷轧变形钢筋长度应切成两端头截面位置一致再增加半个节距长时最为理想的。②冷轧变形钢筋夹持时应将试件两端同一截面位置分别处于试验机上下夹具的1/2处是最为理想。③试验机夹具应垂直夹住试件的两翼边这样有利于正确的对其进行拉伸。只有这样的采取夹持位置才能够在很大程度上提高冷轧变形钢筋拉伸的效果。

3.2 夹持点对冷轧变形钢筋的影响

选择夹持位置后，要准确的选取夹持点，夹持点相对于钢筋扭曲面的方向对钢筋断裂位置起着至关重要的影响。因为选择夹持点是涉及到钢筋扭曲面的方向，只有找准拉伸扭曲面的方向，才能正确的选择断裂位置点。如图二所示 如果冷轧钢筋被夹持具用力的夹住后，由于冷轧钢筋的头端和尾端不能够确保在同一水平面上，那么在拉伸的时候就会有两种不同的方向，当冷轧钢筋按照一端的顺时针方向进行拉伸时，拉伸的实测标距变得比较短，导致冷轧钢筋拉伸的实际长度较理论的值要小的很，若冷轧钢筋按照另一端的逆时针方向进行拉伸时，拉伸的实测标距会变大，在冷轧钢筋拉伸后的实际长度比理论长度要超出很多。因此为了保证冷轧钢筋的正确拉伸，在拉伸时要选择合适的拉伸点，保证冷轧钢筋的拉伸效果，从而改善冷轧变形钢筋的拉伸。

3.3 多样钢筋夹对冷变形轧钢拉伸的影响

若首先使用V形夹具进行对冷轧变形钢筋拉伸，通过不同规格的几组试验后发现效果不理想，仔细观察钢筋的断口情况后发现，原来问题出在V形夹具的V形凹槽上，拉伸时凹槽对试样的挤压造成钢筋夹持点破损形成应力集中而断裂。因此若改用平夹具进行试验，使用相同试验方法通过对3组不同规格试样检验，结果显示断于钳口内的几率大大降低（约为30%左右），表明使用平夹具的效果要好于V形夹具。将断于钳口内的钢筋放在一起仔细观察对比，不难发现：使用平夹具拉伸时，断口处有明显的受平夹具的菱形点齿咬伤后又产生的滑移破坏痕迹，由此分析，是由于冷轧变形钢筋其特殊的麻花状外形，导致拉伸时不但受纵向拉力影响，还在钳口中受较大的横向滑动扭力作用，因此在拉伸过程中容易使夹具对钢筋的夹持点产生破坏形成应力集中而突然断裂，导致对冷轧变形钢筋拉伸失败。

3.4 夹具齿纹对冷轧变形钢筋拉伸的影响

经多方查阅资料，反复对冷轧变形钢筋的拉伸实验证明，使用万能试验机配套的平夹具的菱形点齿太粗，也会导致拉伸时钢筋被夹处表面容易受伤破损而引起断裂，因此选用细齿纹的夹具将会改善这种状况，通过选择合适齿纹的夹具,可以改善冷轧变形钢筋的拉伸效果。

3.5 拉伸时拉力机的不同加荷速度对钢筋断裂位置的影响

对冷轧变形钢筋进行拉伸时拉力机的不同加荷速度也会存在对钢筋断裂位置的影响。我们可以通过举例来说明这一现象，比如先将试样分成几组，首先采用加荷速率为10MPa/s做冷轧变形钢筋拉伸的检测，从检测的结果中可以看出冷轧变形钢筋断在钳口内的几率降到接近50%，后按每组降低3MPa/s的速率方案进行试验，实验证明在加荷速率为3MPa/s左右时试件断在钳口内的百分比最低，因此可以确定用此加荷速率时进行试验试件断于钳口内的比例最小。已达到对冷轧变形钢筋的拉伸改善。

3.6 拉力机对冷轧变形钢筋的影响

另据大量对冷轧变形钢筋拉伸的研究表明，由于冷轧变形钢筋外形会扭曲的特点，对其进行拉伸时对钢筋进行夹持的夹具与钢筋的接触面会非常小，拉伸初始时如果夹具无法有力咬紧试样，在拉伸加荷时夹具齿纹滑动就会导致划伤钢筋夹的夹持点，随着冷轧变形钢筋拉伸时荷载量的急剧增加，夹持处导致钳口内钢筋划伤处因为应力集中太大而突然断裂，致使冷轧变形钢筋的拉伸的失败。因此，经过大量更换拉力机的实验检测，最好使用带有液压夹具的试验机，且在夹紧试件后点动电动升降开关将试验机钳座降低而拉紧钢筋，以消除各种间隙造成的滑动现象，使夹具与钢筋能紧密咬合在一起；开始加荷时注意加荷速率不应超过2MPa/s,待拉伸约1min后，确定夹具与钢筋已经充分交合，方可将拉伸速率加大至3MPa/s，直至破坏。只有选择正确的拉力试验机才会提高冷轧变形钢筋的拉伸.

4 结语：

经过以上的针对冷轧变形钢筋拉伸影响因素的研究结果表明，为改善冷轧变形钢筋在拉伸过程中出现的试验断于钳口内的现象，冷轧变形钢筋的拉伸过程关键要侧重注意以下几点：1）、试件长度应切成两端头截面位置一致再增加半个节距长，并且确保试样总长应在400~500mm范围，2）、试件夹持时应将试件两端同一截面位置分别处于试验机上下夹具的1/2处，保证夹持点的正确;3）、试验机夹具应垂直夹住试件的两翼边，保证冷轧变形钢筋的正确拉伸;4）、应选用细牙平夹具，5）、刚开始拉伸时要将拉伸速率控制在2MPa/s内，待夹具与试件完全咬合后可将加荷速率提高到3MPa/s,直至破坏。大量试验表明，采用上述方法检验，完全可以将钢筋断于钳口内的几率控制在10%左右，这样才能达到对冷轧变形刚进的拉伸。只有选择正确的拉力试验机才会提高冷轧变形钢筋的拉伸。为了能够改善冷轧变形钢筋的拉伸效果,要通过以上方法才能提高冷轧变形钢筋的拉伸质量.

参考文献：

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。