HRB600 级钢筋最大力总延伸率测试：引伸计法与手工法对比分析

摘要：通过运用引伸计技术及人工测量手段，对HRB600级钢筋的最大力总延伸率进行了检测，对比分析了这两种不同测试手段对测试结果所产生的作用，并对人工法测定最大力总延伸率的准确度进行了评估。结果表明，手工测试法所得的最大力总延伸率数值高于引伸计测试法；测试点的不同位置对手工测试结果产生了显著影响，距离断裂面越远，试样的最大力总延伸率呈现递减趋势；在95%的置信区间内，手工测试法对最大力总延伸率的不确定性评估值为4%。

HRB600级钢筋的测定，需关注其最大力总延伸率，该指标可通过引伸计法或手工法进行测量，但两种方法均存在一定的不确定度。

中图分类编码：TB31，文献标识代码：A，文章序列号：1001-4012（2023年第7期）第19页至第21页。

材料变形能力的显著指标之一便是最大力总延伸率。根据GB/T1499.2—2018《钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋》的规定，在检测钢筋的伸长率时，可以选择断后伸长率或最大力总延伸率中的一种进行测试。而在进行仲裁试验或检测特定牌号钢筋时，则必须对其最大力总延伸率进行测试。对最大力总延伸率进行测量的途径包含两种，一种依照GB/T228.1—2021《金属材料拉伸试验 第1部分：室温试验方法》所确立的引伸计技术，另一种则是依据GB/T28900—2012《钢筋混凝土用钢材试验方法》所描述的手动操作技术。以HRB600级钢筋为实例，本研究应用了这两种不同的测试手段来测定该钢筋的最大力总延伸率。在分析两种方法测试最大力总延伸率的结果时，未将热轧带肋钢筋自身的因素纳入考量，而是依据日常检测的具体情况，将长句拆分成多个小分句，用逗号隔开，同时，通过数学模型对计算结果进行了推导，并对手工法测试最大力总延伸率的不确定性进行了评估。

1 试验材料与方法

试验所用的材料为某厂家生产的10根HRB600级钢筋，其直径为25毫米，试样长度设定为650毫米。在试验过程中，试样的平行部分长度大约为410毫米，这样的设计是为了确保试样的断裂位置符合标准规定（即与断口的距离需超过50毫米，与夹持端的距离需超过25毫米）。

试验启动之前，需用标距打点机在试样上刻画初始的标距点，这些点之间的距离设定为10毫米。同时，引伸计的标距设定为100毫米。在试验过程中，需将引伸计固定在试样中央，待施加的最大力过后，再将引伸计取下；接着，试验机继续施加负荷，直至试样完全断裂。从样品中选取一段较长的部分，采用手工方式进行最大力总延伸率的测定，测试过程中，初始的标距长度设定为100毫米，具体的计算方式可参照公式(1)。

在该表达式中，Agt 表示最大力总延伸率，Ag 代表最大力塑性延伸率，而Rm 则是抗拉强度。

2 试验结果与分析

表1展示了通过引伸计法和手工法测定的最大总延伸率数据，其中手工法测试得出的结果，分别对应于从距离断口50毫米处起始，每次递增10毫米所得到的各项测试值。从表1中可以看出，使用引伸计法进行最大力总延伸率测试，其结果相对稳定，10个样本间的最大差异仅为0.8%，且引伸计在测试过程中能有效地追踪试样的变形过程；而手工法测试的结果波动较大，其中结果1至3的极差均超过1.0%；此外，手工法测试所得数据普遍高于引伸计法；另外，若采用手工法测试，当与断口的距离缩短时，最大力总延伸率的测试值会相应增大。

3 不确定度评定

为了探究影响最大力总延伸率测试结果的关键因素，以手工测试法得出的数据为基础，对最大力总延伸率的测量不确定性进行了评估。观察测试过程可以发现，断后标距所残留的伸长量ΔL对测试结果有着显著的影响，换言之，断后标距的残余伸长量越大，所测得的最大力总延伸率数值也就越高。因此，在评估手工法测定最大力总延伸率的不确定度时，我们以长度为基准，同时综合考虑原始标距的标记、量具等其他相关因素，进行了一次全面的评定。

3.1 测试不确定度来源分析

环境温度、材料本身的均匀性以及试验人员等因素对测试结果的影响相对较小，可予以忽略。在手工法实际测试的基础上，我们对影响测试结果的不确定度来源进行了归纳，具体结果详见表2。表中，A类代表由测试引入的不确定度，B类则涉及设备及其他因素导致的不确定度。

3.2 建立数学模型

手工测试中，最大力总延伸率的测定分为两个阶段，首先测定出最大力塑性延伸率Ag，其次计算抗拉强度Rm与2000的比值。该最大力塑性延伸率Ag与断后标距的残余伸长量ΔL、原始标距Lo紧密相连。在评估测试的不确定性时，手工测试最大力总延伸率的计算过程可参照公式(2)。

3.3 测试结果

试样断裂部位距断口50毫米处，采用100毫米的标距长度进行检测，10个试样的测试数据详见表3，其中断口至标距的平均长度为112.752毫米，相对标准差为0.346%；而最大力总延伸率的平均值为13.160，相对标准差为3.086%。

3.4 相对标准不确定度评定

在手工法测定最大力总延伸率的过程中，引入的标准不确定度分量由测试重复性产生，其值为0.346%；依据标准要求，试样原始标距Lo的标注需精确至±1%，且在指定区间内均匀分布，因此由此产生的标准不确定度分量为0.577%；断后标距的残余伸长量ΔL需精确至±0.25mm，10个试样的平均断后标距残余伸长量为12.752mm，且在区间内均匀分布，因此断后伸长测试的不确定度分量为1.1319%；游标卡尺的公差允许范围为±0.02mm，且均匀分布，10个试样的平均断后标距为112.752mm，因此游标卡尺公差引入的标准不确定度分量为0.0102%；依据YB/T081—2013《冶金技术标准的数值修约与检测数值的判定》对最大力总延伸率进行修约，修约间隔为0.1%，且均匀分布，因此修约结果引入的标准不确定度分量为0.2194%；根据记录查阅，抗拉强度的相对扩展不确定度评定结果为1.5%，因此抗拉强度引入的标准不确定度分量为1.5%。

上述各项不确定因素彼此独立，所以它们的相对合成不确定率仅为2.008%。考虑到95%的置信区间，我们可以计算出相对扩展不确定率为4%。

4 综合分析

通过运用引伸计法对最大力总延伸率进行测量，能够有效消除外界因素对测试结果所产生的不利影响。伴随着试验机技术的不断发展，高精度引伸计的使用范围将逐步扩大。在拉伸力的作用下，试样往往会在其最脆弱的部分出现断裂，而该部位的变形程度也最为显著。引伸计被置于试样平行长度段的中部，若试样断裂点不在引伸计的标距范围内，测得的最大力总延伸率数据将会偏低；而若试样断裂点恰好在引伸计的标距范围内，所得的最大力总延伸率数据则会偏高。

标距打点机在试样上标注初始标距时，不可避免地会带来一定误差；尽管这种标记的误差控制在±1%以内，但在测定最大力总延伸率时，这一误差不容忽视。特别是在断后标距达到临界点时，它将直接影响对产品力学性能的评估。在试样平行长度区间内，若标距所在位置变形程度较低，则测得的最大力总延伸率会显得较小；相对地，若标距所在位置变形程度较高，测得的最大力总延伸率则会偏大。引伸计法主要测量施加最大力时引伸计的伸长情况，而在手工法测试过程中，试样往往经历局部缩颈变形断裂阶段，从而使得其变形得到充分释放。测试结果对确定最大力总延伸率的位置影响显著；在拉伸力的作用下，试样断口区域变形最为显著；而随着距离断口距离的逐步增加，试样的变形程度则逐渐降低。

5 结论

在最大力总延伸率测试中，手工测试得出的数据普遍高于引伸计测试的数据，且测试点的位置对手工测试结果的影响显著，当测试点与断口之间的距离不断拉大时，手工测试结果呈现出逐渐减小的趋势。

在手工测试HRB600级钢筋的最大力总延伸率时，其相对扩展不确定度为4%。在常规检测过程中，必须定期对试验设备实施期间核查及检定校准，以维持设备处于最佳工作状态，从而保证测试数据的精确性和可信度。