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摘要：从测量操作和反映材料变形行为的角度对比了预应力混疑土用钢棒的两种延性指标——断后伸长率和最大力总伸长率，井通过试验分析了引伸计测量和A-r测量两种方法度引伸计长度对测量最大力总伸长率的影响，提出了准确测量预应力混凝土用钢棒最大力总仲长率的建议。
关键词；最大力总伸长率
预应力混凝土用钢捧
中图分类号：TB30 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(b)-0050-02
预应力混凝土用钢棒的廷性性能对预应力构件的整体性能具有较大影响，准确有效的评价预应力钢棒的延性性能十分重要。目前各生产厂对预应力钢棒的延性主要采用断后伸长率(标距为公称直径的8倍)评价，该指标是沿袭日本产品标准而来，不仅与我国其他棒线材产品评价指标不一致，而且断后伸长率主要受断口处变形影响，不能充分反映钢棒整体的变形能力，所以，能够表征钢棒全长塑性变形能力的最大力总伸长率这一指标愈来愈受到重视，近来已成为产品认定中的重要指标。然而，由于检测习惯和技术水平等原因，很多钢棒生产厂家没有将最大力总伸长率列为日常检测指标，甚至尚不能够准确测量。对此，本文对比了多种预应力钢棒的两类延性指标，并分析了最大力总伸长率在检测操作中的影响因素，提出了准确测量该指标的建议。
1实验材料与研究方法
测量Agt的常用方法有使用引伸计采集数据的方法和不使用引伸计的人工测量法，前者的精确度较高，但目前在众多钢铁生产企业中应用得不够广泛。本文对多种试验分别采用两种检测方法进行对比，得到人工测量法的误差范围，提出是否推荐人工测量法。
此外，对于引伸计法测量A(mgt)操作中所使用的引伸计，其长度对测量结果的影响也进行了对比试验。同时夹持100mm、200mm两个引伸计(如图1所示)。其中，100mm引伸计采集的数据由试验机自动记录、分析并得出Aguoo值，200mm引伸计的数据由人工在线读出。以2ram/min的速度拉伸试样，观察拉力达到最大值时，人工判读200mm引伸计，得到A(mgt200)值，然后摘下西个引伸计，同时继续拉伸直至试样拉断。(如图1)
然而，断后伸长率仅能表现断口处的变形程度，但是包括弹性变形在内的、在发生颈缩之前、整个试样的塑性变形程度则未充分反映。对于建筑钢筋，当建筑物在地震等灾害中破坏，钢筋在颈缩之前的伸长情况是有效的延性表现，出现颈缩之后则其承载力急剧下降，该阶段的延性对结构的支撑已无意义。而最大力下总伸长率Agt表现的是力值达到最大时的总变形，发生在钢材变形集中于局部之前，接近“均匀伸长率”的意思。对此，中国建筑科学研究院和郑州大学的研究者也有一致的观点。因此，对于高强PC钢棒，最大力总伸长率Agt对评价其延性性能更具有实际意义。
而且，对断后伸长率A的测量存在两个方面的系统误差：需要将试样拉断，然后把两段试样拼合在一起。但是在试验中，往往断口形状复杂，不能做到完全将两段拼接在一起，中间的缝隙则被计入伸长的部分，对于不同的试样，接缝大小必定存在差异。此外，若不采用标距仪在试样上画/刻出距离较小的标记，而是用笔标出标距长度，则断口一般不发生在标距正中间，断口附近变形在标距内分布不均，就又会出现一种系统误差。
在操作上，对断后伸长率A的测量比较简单，而对最大力总伸长率Agt的测量相对复杂，若要用到引伸计，则对操作人员熟练程度要求较高，否则易发生引伸计破坏。
综上所述，断后伸长率A仅适于表现断口附近变形程度，不能反映钢棒整体的变形，并且存在系统误差；最大力总伸长率Agt对评价PC钢棒的延性性能更具有实际意义，但操作相对复杂。建议选择最大力下总伸长率Agt为评价高强PC钢棒延性性能的最主要指标。
2.2对Agt人工测量方法的误差研究
GB/T228-2002和IS010606中都规定可以人工地测定Agt。具体方法如下：
在拉伸后的试样上避开断口，与夹具和断口保持足够距离取一段测量长度L(mm)，试验前此段长度为L.(mm)。试样抗拉强度为R.(N/mm2)，弹性模量E(N/mm2)。
A(mm)=[(L-Lo)/L-Rm/E]×100
(1)本试验取标距为100mm，对多种预应力混凝土用钢棒的测试结果如图3所示。其中，“人I-Agtso”和“人A(mg12d)”分别表示采用人工测量法的测量段(标距)与断口相距50ram和2倍钢棒直径。(如图3)
经计算，图3中人工铡量值与引伸计测量值相比平均偏差为0.45％。现行PC钢棒国家标准中规定产品的A。不小于3.5％，工艺试验中钢棒的A。多在3.5～5.5％之间，而人工测量的偏差为O.45％，约为A(mgt)总数值的8-13％。可见，人工测量法的结果与较精确的引伸计采集数据结果相比存在较大误差。
分析误差出现的原因：一部分在于手工画标距或用标距仪刻标记时，标记长度不准确，这是无法避免的——以本试验的100ram标距为例，用笔每隔5mm或10ram描点。试验人员在一支试样上需要描画很多点，重复劳动之下准确度存疑，而且一般笔画宽度本身就占约lmm，而拉伸完毕后标距段伸长量基本仅为3～5mm，仅笔画宽度就带来了较大误差，与GB/T 228中规定的“原始标距的标记应准确到±1％”也相去甚远。打点式标距仪同样存在类似的问题，在冲击下试样容易夹持不稳造成移动，导致标记长度误差。
此外，图3还显示出“人工A(mgtso)”全部低于“人工A(mg12d)。”的现象，证明测量段与断口的距离明显影响着测试结果。这是由于预应力钢棒在拉伸后期变形集中在缩颈即断口处，距离断口越近，塑性变形越剧烈，而2d<50mm，所以A(mg12d)>A(mgtso)。因此建议人工测量时保证足够的试样长度，且测量段尽量远离断口。
2.3引伸计长度对测量Agt结果的影响 Agt200值略大于AgtlOO值，平均差为O.175.％，可视为近似相等。当最大力出现平台，应取平台中点处的伸长率作为A。试验机也据此自动测量。由于人工判读需先判断是否已出现最大力平台，使判读往往迟后于试验机的自动测量，因此A(mgt200)值略大于A(mgt100)值。如果完全采用自动测量，A(mgt200)值将更靠近A(mgt100)值。因此，引伸计长度对测量结果影响不大，较长的引伸计(女200mm)有利于测量的精确度，但是在条件不允许的时候，使用100mm等长度的引伸计亦可。
在测量试验中还得到以下操作经验：准确测量A。应使用引伸计，由于PC棒有一定颈缩量，时间上允许在达到最大力之后再摘掉引伸计，而不会因试样拉断将引伸计崩坏；除注意引伸计的使用，还需适当选择拉伸速度。拉伸速度过快，则测量的强度值偏高，伸长率偏低，对于本试验，拉伸速度过快还会导致来不及摘除引伸计。
3结论
(1)断后伸长率A仅适于表现断口附近变形程度，不能反映钢棒整体的变形.并且存在系统误差；最大力总伸长率Agt对评价PC钢棒的延性性能更具有实际意义，但操作相对复杂。最终选择最大力总伸长率Agt为评价高强PC钢棒延性性能的最主要指标。
(2)人工测量法的测量段应尽量远离断口。
(3)人工测量法在实际操作中易出现较大误差，其结果与较精确的引伸计采集数据结果相比存在一定误差，根据本试验数据统计，平均偏差为0.45％，该偏差较大，因此推荐使用引伸计测量Agt。
(4)引伸计长度对Agt测量的结果无明显影晌。
参考文献
[1]徐有邻.我国混凝土结构用钢筋的现状及发展.土木工程学报1999，132(5)：3～9.
[2]管品武，刘立新，张达勇.关于钢筋材料延性指标的探讨.建筑结构，2006.36(7)：53～56.
[3]陈彪，肖玲玲.基于突变理论的钢筋混凝土结构施工质量评价模型.科技创新导报，2010(22).
[4]陈平.大跨度钢筋混凝土结构设计方案比选.科技创新导报，2011(1).
关键词；最大力总伸长率
预应力混凝土用钢捧
中图分类号：TB30 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)02(b)-0050-02
预应力混凝土用钢棒的廷性性能对预应力构件的整体性能具有较大影响，准确有效的评价预应力钢棒的延性性能十分重要。目前各生产厂对预应力钢棒的延性主要采用断后伸长率(标距为公称直径的8倍)评价，该指标是沿袭日本产品标准而来，不仅与我国其他棒线材产品评价指标不一致，而且断后伸长率主要受断口处变形影响，不能充分反映钢棒整体的变形能力，所以，能够表征钢棒全长塑性变形能力的最大力总伸长率这一指标愈来愈受到重视，近来已成为产品认定中的重要指标。然而，由于检测习惯和技术水平等原因，很多钢棒生产厂家没有将最大力总伸长率列为日常检测指标，甚至尚不能够准确测量。对此，本文对比了多种预应力钢棒的两类延性指标，并分析了最大力总伸长率在检测操作中的影响因素，提出了准确测量该指标的建议。
1实验材料与研究方法
测量Agt的常用方法有使用引伸计采集数据的方法和不使用引伸计的人工测量法，前者的精确度较高，但目前在众多钢铁生产企业中应用得不够广泛。本文对多种试验分别采用两种检测方法进行对比，得到人工测量法的误差范围，提出是否推荐人工测量法。
此外，对于引伸计法测量A(mgt)操作中所使用的引伸计，其长度对测量结果的影响也进行了对比试验。同时夹持100mm、200mm两个引伸计(如图1所示)。其中，100mm引伸计采集的数据由试验机自动记录、分析并得出Aguoo值，200mm引伸计的数据由人工在线读出。以2ram/min的速度拉伸试样，观察拉力达到最大值时，人工判读200mm引伸计，得到A(mgt200)值，然后摘下西个引伸计，同时继续拉伸直至试样拉断。(如图1)
然而，断后伸长率仅能表现断口处的变形程度，但是包括弹性变形在内的、在发生颈缩之前、整个试样的塑性变形程度则未充分反映。对于建筑钢筋，当建筑物在地震等灾害中破坏，钢筋在颈缩之前的伸长情况是有效的延性表现，出现颈缩之后则其承载力急剧下降，该阶段的延性对结构的支撑已无意义。而最大力下总伸长率Agt表现的是力值达到最大时的总变形，发生在钢材变形集中于局部之前，接近“均匀伸长率”的意思。对此，中国建筑科学研究院和郑州大学的研究者也有一致的观点。因此，对于高强PC钢棒，最大力总伸长率Agt对评价其延性性能更具有实际意义。
而且，对断后伸长率A的测量存在两个方面的系统误差：需要将试样拉断，然后把两段试样拼合在一起。但是在试验中，往往断口形状复杂，不能做到完全将两段拼接在一起，中间的缝隙则被计入伸长的部分，对于不同的试样，接缝大小必定存在差异。此外，若不采用标距仪在试样上画/刻出距离较小的标记，而是用笔标出标距长度，则断口一般不发生在标距正中间，断口附近变形在标距内分布不均，就又会出现一种系统误差。
在操作上，对断后伸长率A的测量比较简单，而对最大力总伸长率Agt的测量相对复杂，若要用到引伸计，则对操作人员熟练程度要求较高，否则易发生引伸计破坏。
综上所述，断后伸长率A仅适于表现断口附近变形程度，不能反映钢棒整体的变形，并且存在系统误差；最大力总伸长率Agt对评价PC钢棒的延性性能更具有实际意义，但操作相对复杂。建议选择最大力下总伸长率Agt为评价高强PC钢棒延性性能的最主要指标。
2.2对Agt人工测量方法的误差研究
GB/T228-2002和IS010606中都规定可以人工地测定Agt。具体方法如下：
在拉伸后的试样上避开断口，与夹具和断口保持足够距离取一段测量长度L(mm)，试验前此段长度为L.(mm)。试样抗拉强度为R.(N/mm2)，弹性模量E(N/mm2)。
A(mm)=[(L-Lo)/L-Rm/E]×100
(1)本试验取标距为100mm，对多种预应力混凝土用钢棒的测试结果如图3所示。其中，“人I-Agtso”和“人A(mg12d)”分别表示采用人工测量法的测量段(标距)与断口相距50ram和2倍钢棒直径。(如图3)
经计算，图3中人工铡量值与引伸计测量值相比平均偏差为0.45％。现行PC钢棒国家标准中规定产品的A。不小于3.5％，工艺试验中钢棒的A。多在3.5～5.5％之间，而人工测量的偏差为O.45％，约为A(mgt)总数值的8-13％。可见，人工测量法的结果与较精确的引伸计采集数据结果相比存在较大误差。
分析误差出现的原因：一部分在于手工画标距或用标距仪刻标记时，标记长度不准确，这是无法避免的——以本试验的100ram标距为例，用笔每隔5mm或10ram描点。试验人员在一支试样上需要描画很多点，重复劳动之下准确度存疑，而且一般笔画宽度本身就占约lmm，而拉伸完毕后标距段伸长量基本仅为3～5mm，仅笔画宽度就带来了较大误差，与GB/T 228中规定的“原始标距的标记应准确到±1％”也相去甚远。打点式标距仪同样存在类似的问题，在冲击下试样容易夹持不稳造成移动，导致标记长度误差。
此外，图3还显示出“人工A(mgtso)”全部低于“人工A(mg12d)。”的现象，证明测量段与断口的距离明显影响着测试结果。这是由于预应力钢棒在拉伸后期变形集中在缩颈即断口处，距离断口越近，塑性变形越剧烈，而2d<50mm，所以A(mg12d)>A(mgtso)。因此建议人工测量时保证足够的试样长度，且测量段尽量远离断口。
2.3引伸计长度对测量Agt结果的影响 Agt200值略大于AgtlOO值，平均差为O.175.％，可视为近似相等。当最大力出现平台，应取平台中点处的伸长率作为A。试验机也据此自动测量。由于人工判读需先判断是否已出现最大力平台，使判读往往迟后于试验机的自动测量，因此A(mgt200)值略大于A(mgt100)值。如果完全采用自动测量，A(mgt200)值将更靠近A(mgt100)值。因此，引伸计长度对测量结果影响不大，较长的引伸计(女200mm)有利于测量的精确度，但是在条件不允许的时候，使用100mm等长度的引伸计亦可。
在测量试验中还得到以下操作经验：准确测量A。应使用引伸计，由于PC棒有一定颈缩量，时间上允许在达到最大力之后再摘掉引伸计，而不会因试样拉断将引伸计崩坏；除注意引伸计的使用，还需适当选择拉伸速度。拉伸速度过快，则测量的强度值偏高，伸长率偏低，对于本试验，拉伸速度过快还会导致来不及摘除引伸计。
3结论
(1)断后伸长率A仅适于表现断口附近变形程度，不能反映钢棒整体的变形.并且存在系统误差；最大力总伸长率Agt对评价PC钢棒的延性性能更具有实际意义，但操作相对复杂。最终选择最大力总伸长率Agt为评价高强PC钢棒延性性能的最主要指标。
(2)人工测量法的测量段应尽量远离断口。
(3)人工测量法在实际操作中易出现较大误差，其结果与较精确的引伸计采集数据结果相比存在一定误差，根据本试验数据统计，平均偏差为0.45％，该偏差较大，因此推荐使用引伸计测量Agt。
(4)引伸计长度对Agt测量的结果无明显影晌。
参考文献
[1]徐有邻.我国混凝土结构用钢筋的现状及发展.土木工程学报1999，132(5)：3～9.
[2]管品武，刘立新，张达勇.关于钢筋材料延性指标的探讨.建筑结构，2006.36(7)：53～56.
[3]陈彪，肖玲玲.基于突变理论的钢筋混凝土结构施工质量评价模型.科技创新导报，2010(22).
[4]陈平.大跨度钢筋混凝土结构设计方案比选.科技创新导报，2011(1).