摘要：影响冷轧扭钢筋检测的因素很多，导致许多检测结论无效。本文力求从力学试验全过程入手，全面分析探讨改进力学试验准确性的方法。
关键词：冷轧扭钢筋，拉伸试验，有效率
鉴于冷轧扭钢筋是一种特殊截面形式的钢筋品种，根据其产品标准规定试样为非机加工全截面。虽然产品标准中有关拉伸试验方法中对其试样长度、夹持方法、加荷速度等都有些具体规定，但是在实际试验操作过程中由于种种影响因素，使得试验结果有效率仍偏低，给检验带来诸多不便，进而也影响其推广应用。本文针对这种情况，从试样选择、夹具和夹持方式、加荷速度、标距标点、测定性能数值的修约以及如何提高试验有效率等多方面进行讨论，并对产品标准中有关拉伸试验方法中一些提法作进一步解释和完善。其目的是为了提高冷轧扭钢筋拉伸试验的有效率。
一、试验方法中若干问题的讨论
1试样尺寸
冷轧扭钢筋采用不经机加工全截面长比例试样，具体要求如下：
1．1原始标距L0
鉴于冷轧扭钢筋属异型截面形式，且规格趋系列化，故采用长比例标距并取整(L0=10d0)。其标距长度计算公式为：
L0=10d0=11.3()(1)
式中d0为原材料钢筋公称直径；F0为冷轧扭钢筋试样原始截面积，一般采用其公称横截面面积．也可采用以称重法实测横截面面积。
这一公式建立了标距与原始截面的比例关系。例如ΦL6.5冷轧扭钢筋的原始标距为L0=11.3=11.3=61.3mm，取整为70mm。以此类推得到各规格冷轧扭钢筋的原始标距值及比例列于表l。
表1冷扎扭钢筋原始标距计算值和取用值比例mm
标距取整的目的是便于标点机的操作。从表l可知，标距的长度相当于10d0。所以同样是长比例标距，与原材料相比，其标距要长大约6％～10％，则冷轧扭钢筋伸长率测定结果是偏小的(也即偏于安全的)。因此，采用表l中建议值作为原始标距更接近实际结果。
为了增加试验结果的有效率，产品标准中建议沿试样通长打标点(标点间距为10mm)，使得试样拉断后断口只要在某标距范围内(即便在夹头位置)，且测得伸长率符合产品标准，便可以判定为合格品。
1．2试样平行长度和标点长度
试样的平行长度Lc宜不小于L0+5d0，即相当于1.5倍原始标距。
例如ΦL6.5试样的平行长度宜不小于Lc=1.5倍原始标距。Lc=1.5×70mm=100mm。而试样在夹具内夹持长度应当在采用楔形夹具时应不小于夹具长度的3/4。因此，为了有利于试样在试验机上的夹持，试样总长度宜取冷轧扭钢筋节距的偶数倍，具体长度应视规格不同，在满足上述要求的前提下取其最小偶数倍，同时要考虑试验机操作的方便和一般对试样长度宜不小于500mm等因素。所以产品标准中提出了试样长度宜取偶数倍节距，且不应小于4倍节距，同时不小于500mm。这些规定的目的是为了提高试验结果的有效率。因此只要保证平行长度和标距的前提下，有利于试验有效率提高的长度均可以采用。例如在实际操作中ΦL14的试样若不小于4倍节距取，则试样长度不小于680mm，在一般试验机上就难以进行试验。
2试验条件
2．1夹具的夹持方式
鉴于目前国内绝大多数试验机均采用楔型粗牙夹具，是造成冷轧扭钢筋拉伸试验结构有效率低的一个主要因素之一。所以建议采用专用细牙菱形夹具，至少采用细牙夹具。采用细牙夹具的好处是可以增加夹持的均匀性。同时菱形尺寸要根据规格不同有所区别(类似于100kN、300kN、600kN拉力不同的试验机夹具尺寸)。
除了夹具形式外，试样在夹具内夹持方式也是十分重要的。首先宜使试样螺旋变化的截面位置在试验机上下夹头处在同一方向，如图l所示。与此同时还要使夹头的夹持面与试样接触面尽可能对称均匀(这是试验是否获得成功的关键之一)。
图1试样夹持示意图
a----冷扎扭钢筋b----（上）下夹具
2．2试验应在室温10~35℃下进行
2．3试验加荷速度
鉴于冷轧扭钢筋是属无明显屈服点异型钢筋，因此试验时加荷速度快慢将直接影响试验结果。其应力速度要低于一般钢筋的试验速率，宜控制在15/(mm2s-1)以内。以保证钢筋有足够的塑性变形能耗。一般可采取试样在弹性阶段速率快些。而到屈服时放慢速率的方法来提高工效。
二、试样的断口形式
冷轧扭钢筋试样在拉伸试验过程中从宏观看是受到轴向拉力作用，对于螺旋状截面来讲则可能是处于复杂受力状态。因此，其破坏形态(即断口)也有所不同。由大量试验汇总可分为二类。一类是断口处缩颈较明显，断口截面与钢筋轴线基本垂直，断口一端呈杯口状，表面为典型的塑性变形特征。一般伸长率也较大，能较真实地反映该材料的塑性性能。另一类是断口处缩颈不明显，断口截面与钢筋轴线成45°斜角，说明断口处以剪切为主的受力状态(即以扭矩破坏为主)，表现为脆性破坏性状，则伸长率就较低，不能真实反映材料拉伸试验时性能。这种现象断口大部分发生在夹具内，但也有部分在试样的有效部位，说明冷轧扭钢筋拉伸试验的复杂性。因此，若遇到这类断口在试样的有效部位，但试验结果伸长率达不到标准最低要求，应判定试验无效而补做。
三、试验结果处理
根据《金属材料室温拉伸试验方法》(GB/T228-2002)中有关断后标距L1测量的规定：如拉断处到最邻近标距端点的距离大于1/3L0时则用移位法测量并计算，但是当用直测法求得拉断后伸长率达到标准规定最小值时，则可不用移位法。还有一条很重要的规定是当用移位法测得拉断后伸长率未达到标准规定最小值时，则应判定试验无效，需重新补做，而不能判定为不合格。这点对于冷轧扭钢筋试验结果处理非常重要。因为大多数试验结果的断口位置往往到最邻近标距端点距离小于1/3L0。因此，对于产品标准附录A中A3、2条应加以补充为：对于伸长率的测定，当断口位置与夹具口之间距离不大于2d0时，而测得的断后伸长率未达到标准规定的最小值，则试验结果无效，应补做同样数量试样的试验。这样就与GB/T228规定协调一致。
四、提高试验有效率的探讨
综上所述，冷轧扭钢筋的性能和试验方法以及有效率都受诸多随机因素影响，尤其在试验有效率方面的研究始终未中断。集中起来主要应从两个方面进行。
1试样的形状和制备
产品标准规定了冷轧扭钢筋的试样为非机加工全截面长比例试样。但是由于试验成功率低，建议在试样形状和制备方面加以研究。
1．1以冷轧扁试样代替冷轧扭试样的问题
采用冷轧扁试样来代替冷轧扭试样，对任意规格的试验机来讲都可以用平夹头做试验，且有效率也较高。表2列出二组不同冷加工方式(即一组为冷轧扁，另一组为冷轧扭形式)的有效试验结果及比较。
表2不同冷加工形式材性及比较
由表2比较可知，抗拉强度指标中两种冷加工形式相差不大，但伸长率指标冷轧扁形式要比冷轧扭形式低20％左右。过去有些地区采用冷轧扁形式来代替冷轧扭形式作为试样，以提高试验的有效率，认为冷轧扁形式伸长率符合规定要求，则冷轧扭形式也可满足要求。但是这种方法的最大问题是冷轧扭钢筋在现场无法复检(即现场无法随取冷轧扁试样)，而且两种形式在混凝土结构中的工作状态差别甚远。因此，这种代用试样不能采用。
1．2将试样作局部加工处理
较为简单的加工方法是钻孔法。即在试样全长的中间位置的扁平面中钻一小孔，人为造成此处截面的削弱，使拉伸试验过程在有孔截面处产生较大应力集中现象，迫使断口发生在有孔截面位置，从而提高了试验的有效率。表3所列是钻孔法与不钻孔法两组试验结果。
从表3结果可知，钻孔后虽然截面削弱，但对抗拉强度的影响并不大，三种规格仅为4.63％、2.03％、2.18％；而对伸长率的影响则较大，降低的幅度达20.41％、30.28％、21.00％。鉴于试验数量较少，两者间的关系还无法合理科学地建立。
与钻孔相类似的做法是在试样长度的中央截面处外边缘两侧加工一圆弧缺口，也削弱了截面积，形成应力集中现象，使断口位置基本就在圆弧缺口截面处，保证了试验的有效率。这种局部削弱截面的方式，虽然使断口位置能有确定性，但是试验测得性能指标，不仅与上述因素有关，还与圆弧大小相关。因此，这种局部加工试样的方法虽然可以保证试验的有效率，但应力集中现象仅在某一截面出现，与实际冷轧扭钢筋工作时受力不同。而且试验结果如何与实际值建应某种关系也仍无依据，目前还无法实施。
2冷轧扭钢筋试样的改进的设想
由上可知，对于上述这种提高试验有效率的做法目前都还存在不少问题，夹具改进的难度更大些。因此，设想足否将冷轧扭钢筋试样改为带头经机加工试样。即试样的两端夹持长度部位为冷轧扭全截面，而平行长度部位经机加工，使其轧扁的宽度小于原宽度（削弱多少应通过试验来确定)，类似于《金属材料室温拉伸试验方法》(GB/T228-2002)中棒材试样，使之提高试验有效率又能真实表征材料的性能。
参考文献
1GB/T228-2002金属材料室温拉伸试验方法
2JG3046-1998冷轧扭钢筋
3JGJ115-2006冷轧扭钢筋混凝土构件技术规程
