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中外材料对比系列之ASTM A706 Gr60与中标抗震钢筋HRB400E对比

一带一路土木人2018-04-15 21:57:54

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中国标准钢筋HRB400E的机械性能及化学成分详见表1~表3,HRB400E是一种热轧带肋钢筋,其直径从6mm~50mm,推荐为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm、25mm、32mm、40mm、50mm。在结构应用中,常认为美国标准ASTM A706 Gr60钢筋与HRB400钢筋相近,Gr60属碳钢,如果满足A706中要求的话,可以含有合金元素,其抗拉要求及化学成分要求详见表4~表7。

HRB400E化学成分和碳当量应符合表1的规定。根据需要,钢中还加入V、Nb、Ti等元素。

碳当量Cqe(百分比)值可按下列公式计算:

Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15

钢的氮含量应不大于0.012%。供方如能保证可不作分析。钢中如有足够数量的氮结合元素,含氮量的限制可适当放宽。

直径28mm~40mm钢筋的断后伸长率A可降低1%;直径大于40mm钢筋断后伸长率A可降低2%。

断后伸长率:断后标距的残余伸长与原始标距之比的百分率;

最大力总延伸率:最大力时原始标距的总延伸与引伸计标距之比的百分率。

断后伸长率是传统的伸长率测定值,是将钢筋试件拉断后,量测颈缩断口区域的相对伸长而得,测定方法简单,但其反映的仅是局部区域(颈缩区域)的残余伸长,难以代表钢筋真正的变形能力。均匀伸长率反映拉断时钢筋的平均变形,是钢筋的真实延性伸长率指标,能够直正代表钢筋的变形能力。均匀伸长率就是钢筋在最大力下的总伸长率。

根据供需双方协义,伸长率类型可从A或Agt中选定。如果伸长率类型未经协议确定,则伸长率采用A,仲裁检验时采用Agt。

弯曲性能弯芯直径要求见表3。

按表3规定的弯芯直径弯曲180°后,钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。

除上述要求外,还需满足以下要求:

a)钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之经不小于1.25(强屈比);

b)钢筋实测屈服强度与表中规定的屈服强度特征值之经不大于1.30(超屈比);

c)钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。

上述钢筋用于抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段)。

注:抗拉强度不小于1.25倍实际屈服强度;从表中可以看出最大屈服强度与最小屈服强度之比约为1.3。

ASTM A706中伸长率并未明确是断后伸长率还是最大力总的伸长率,根据ASTM E6中术语解释,对于金属材料,指的是断后伸长率。因些判断ASTM A706中伸长率为断后伸长率。

弯曲试件绕芯轴弯曲,钢筋受弯曲部位外侧半径不得产生裂纹。


小结:

1、中国标准HRB400E属低合金钢,对碳、硅、锰、磷、硫都有含量上限限制,虽然对合金的含量上限未明确给出,但给出碳当量的上限;ASTM A705 Gr60也属低合金钢,同样对碳、硅、锰、磷、硫都有含量上限限制,同样给出碳当量的限制。中国标准与ASTM A706计算碳当量的公式不同。ASTM A706 Gr60与ASTM A615 Gr60相比,焊接性能有所提高。但A706 Gr60碳含量的上限及碳当量的上限均高于中国标准HRB400E,其焊接性能低于HRB400E。

2、A706 Gr60磷的上限含量低于HRB400E磷的上限含量,A706 Gr60硫的上限含量与HRB400E硫的上限含量相同;

3、A706 Gr60硅和锰的上限含量低于HRB400E硅和锰的上限含量;

4、HRB400E的最小屈服强度为400MPa,虽然中国标准没有给出最大屈服强度的要求,但根据b)款,可推出最大实测屈服强度约为520MPa。HRB400E的最小和最大屈服强度分别低于A706 Gr60的最小屈服强度和最大屈服强度20MPa;

5、HRB400E的最小抗拉强度低于A706 Gr60的最小抗拉强度10MPa,较接近;

6、HRB400E的断后伸长率高于A706 Gr60的断后伸长率,说明HRB400E塑性变形能力优于A706 Gr60。另外中国标准提出HRB400E最大力总伸长率的要求;

6、A706 Gr60冷弯试验采用的芯轴直径大于HRB400E,说明HRB400塑性要求要严于A706 Gr60。

 

总体说来,虽然HRB400钢筋的最小屈服强度和最小抗拉强度都低于A706 Gr60,但其焊接性能和塑性变形能力(也就是延性)要优于A706 Gr60。在ASTM A706开篇指出A706 Gr60用于与控制抗拉性质应用或加强焊接性能相适应的限制机械性质和化学分成要求的地方。从ASTM A706 Gr60与ASTM A615 Gr60相比,焊接性能以及塑性变形能力有所提高。

综上,对于按中国标准判定抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件(含梯段),如采用美国标准时,钢筋宜采用A706 Gr60。

 

参考文献:

[1] GB/1499.2-2007,钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋[S].北京:中华人民共和国质量监督检验检疫总局,2007.

[2] ASTM A706/A706M[S] Standard specification for low-alloy steel deformedand plain bars for concrete reinforcement.

[3] GB/T 228.1-2010,金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法[S].北京:中华人民共和国质量监督检验检疫总局,2010.

[4] ASTM E6[S].Standard terminology relating to methods of mechanicaltesting.


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