人工應變時效對HRB400E級鋼筋力學性能的影響*

湯 巖，彭福杰，王皓然，王春雪，單瑋龍

宿遷學院建筑工程學院，江蘇 宿遷 223800

抗震設計用鋼的抗震性能指標主要包括高應變低周疲勞性能、應變時效敏感性、韌脆轉變溫度、可焊性及強度與塑性的配合五個方面的指標。對于鋼筋使用的安全性，鋼筋的應變時效敏感性對鋼筋力學性能有著極大的影響。應變時效是鋼材經過冷加工塑性變形及焊接內應力變形使鋼材強度與硬度升高而塑性與韌性下降的一種物理現象。文章對HRB400E級抗震鋼筋的應變時效敏感性進行了研究，應用人工時效的辦法，通過調控環境溫度和預應變量研究二者對鋼筋應變時效敏感性、塑性的影響。

1 試驗方法

試驗采用HRB400E級抗震鋼筋，其化學元素含量如表1所示。時效方法為預應變施加以后分別將試件加熱至100℃、200℃，時效分別為1h、2h。每個參數下的鋼筋數量為2根，具體試件參數如表2所示。其中，L代表無預應變，R代表人工時效。此次試驗分為兩個階段，第一階段為預應變加載階段，結束后，分別進行不同的時效處理，第二階段將試件加載至試件拉斷。試驗加載裝置如圖1所示。

表1 HRB400E級抗震鋼筋化學元素含量 單位：%

表2 應變時效參數及試件編號

圖1 試驗加載裝置圖

2 試驗結果

2.1 單向靜拉試驗結果

為充分了解鋼筋的力學性能，首先對鋼筋進行單向拉伸試驗，試件為2根，單向拉伸的結果如圖2所示，靜拉試驗力學參數如表3所示。由圖2、表3可知，2根鋼筋實測的力學性能參數差異性不大，試驗具有穩定性及可靠性。

表3 HRB400E鋼筋靜拉試驗力學參數表

圖2 HRB400E鋼筋靜拉試驗結果

2.2 人工時效敏感性結果

不同預應變下鋼筋的應力-應變曲線如圖4所示，取不同溫度及時間時效下，鋼筋的最大應力水平及最大力處應變值，綜合評價不同應變時效對鋼筋的力學性能指標的影響。各數據取2根鋼筋的平均值，評價結果如圖5所示。由圖5可知，經過預應變人工時效處理后的鋼筋力學性能有很大變化，最大應力值都比靜拉試驗數據高，高應力主要集中在7%～8%應變附近，而且隨著溫度及時效的增加，最大應力值也會隨著增加，最高應力增加幅值在25%。最大力處應變普遍降低，均沒有超過9%，而且隨著時效的增加，應變值降低。

圖4 不同預應變下鋼筋的應力-應變曲線

圖5 不同應變時效處理后鋼筋的力學參數值

3 結束語

文章通過人工時效的辦法（溫度、時間）對HRB400E級鋼筋進行應變時效敏感性分析，通過5%～10%預應變的施加，控制溫度100℃、200℃，時間1h、2h這三個參數，對鋼筋的基本力學性能進行測試，得到了以下結論。（1）HRB400E級鋼筋對應變時效敏感性較大，施加預應變以后的鋼筋，再次進行單向拉伸時，屈服臺階消失，原有的4階段變化曲線變為2階段，即彈性段和強化段，而且強化段上升幅度很??；（2）溫度和時間的人工時效處理對HRB400E級鋼筋的力學指標有較大影響，從最大應力和最大應力處應變值來看，最大應力值均有所提升，最高提升幅度25%，但鋼筋塑性降低明顯，從13%下降到6%左右，因此實際應用時必須考慮應變時效對鋼筋性能的影響。