最大力总延伸率是反映材料变形能力的重要参数之一。GB/T 1499.2—2018《钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋》中规定：在测试钢筋的伸长率时，可在断后伸长率和最大力总延伸率中任选其一进行测试，当进行仲裁试验和测试部分牌号钢筋时，应测试其最大力总延伸率。最大力总延伸率的测试方法有两种，分别是 GB/T 228.1—2021《金属材料 拉伸试验 第1部分：室温试验方法》规定的引伸计法和 GB/T 28900—2012 《钢筋混凝土用钢材试验方法》规定的手工法。研究人员以HRB600级钢筋为例,采用上述两种方法测试钢筋的最大力总延伸率。不考虑热轧带肋钢筋自身因素对测试结果的影响，结合日常检测时的实际情况，对两种方法测试最大力总延伸率的结果进行分析，最后通过数学模型推导计算，对手工法测试最大力总延伸率的不确定度进行了评定。
1、 试验材料与方法
试验材料选用某厂生产的10支 HRB600级钢筋，直径为25mm，试样长度为650mm。试验时，试样的平行长度约为410mm，以使试样的断裂位置满足标准要求(与断口的距离大于50mm，与夹持端的距离大于25mm)。
试验开始前，使用标距打点机在试样上标记原始标距，标记间距为10mm。引伸计的标距为100mm。试验时，将引伸计装夹在试样的中间位置，过了最大力后,将引伸计卸下；随后试验机继续加载，直至试样完全断裂。取其中较长一段试样，用手工法测试其最大力总延伸率，测试时，原始标距为100mm，计算方法如式(1)所示。
2、 试验结果与分析
表1为采用引伸计法和手工法测试最大力总延伸率的结果，其中手工法获得的结果1~3分别为从距离断口50mm的位置开始，每次距离增加10mm的测试结果。由表1可知：采用引伸计法测试最大力总延伸率的结果较为稳定，10支试样的极差为0.8%，引伸计在试验时能够较好地跟踪试样的变形情况；手工法测试最大力总延伸率的结果波动较大，结果1~3的极差都大于1.0%；手工法测试结果要大于引伸计法测试结果；采用手工法进行测试，与断口的距离越小，最大力总延伸率的测试结果越大。
3、 不确定度评定
为了解最大力总延伸率测试结果的影响因素，以手工法的测试结果1为例，进行最大力总延伸率的不确定度评定。由测试过程可知，断后标距的残余伸长量ΔL对测试结果的影响较大，即断后标距的残余伸长量越大，得到的最大力总延伸率越大。因此，手工法测试最大力总延伸率的不确定度评定是以长度因素为基础，结合原始标距的标记、量具等因素进行的一项综合评定。
3.1 测试不确定度来源分析
环境温度、材料自身均匀性、试验人员等因素对测试结果的影响较小,可以忽略不计。结合手工法的实际测试情况，将影响测试结果的不确定度来源进行总结，结果如表2所示，其中A类指测试引入的不确定度，B类指设备等其他因素引入的不确定度。
3.2 建立数学模型
手工法测试最大力总延伸率分为两个部分，一部分是测得最大力塑性延伸率Ag，另一部分是计算抗拉强度Rm与2000的比值。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有关，在评定测试不确定度时,手工法测试最大力总延
伸率的计算方法如式(2)所示。
3.3 测试结果
试样断裂后，在距离断口50mm的位置，以100mm的标距长度进行测试，10支试样测试结果如表3所 示，其中断后标距的算术平均值为112.752mm，相对标准偏差为0.346%；最大力总延伸率的算术平均值为13.160，相对标准偏差为3.086%。
3.4 相对标准不确定度评定
采用手工法测试最大力总延伸率时，测试重复性引入的标准不确定度分量为0.346%；根据标准规定，试样上原始标距Lo的标记应准确到±1%，区间内服从均匀分布，则试样上标记原始标距引入的标准不确定度分量为0.577%；断后标距的残余伸长量ΔL应准确到±0.25mm，10支试样平均断后标距的残余伸长量为12.752mm，服从均匀分布，则断后伸长测试引入的不确定度分量为1.1319%；游标卡尺的允许公差为±0.02mm，服从均匀分布，10支试样平均断后标距为112.752mm，则游标卡尺允许公差引入的标准不确定度分量为0.0102%；按照YB/T 081—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%，服从均匀分布，则测试结果数据修约引入的标准不确定度分量为0.2194%；经查阅记录，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%。
上述各不确定度互不相关,因此相对合成不确定度为2.008%。取区间的置信概率为95%，可得相对扩展不确定度为4%。
4、 综合分析
采用引伸计法测试最大力总延伸率，可以较好地排除外在因素对测试结果的影响。随着试验机技术的进步，高精度引伸计的应用会越来越广泛。在拉伸力的作用下,试样会在最薄弱的地方发生断裂，该处的变形程度最大。引伸计装夹在试样平行长度的中间位置，当试样断裂部位没有在引伸计标距之内时，最大力总延伸率的测试结果会偏小；当试样断裂位置位于引伸计标距之内时，最大力总延伸率的测试结果会偏大。
标距打点机在试样上标记原始标距会引入一部分误差，虽然原始标距的标记满足不大于±1%的要求，但是在测试最大力总延伸率时却不能忽视该部分误差。当断后标距处于临界值时，会影响对产品力学性能的判定。试样平行长度内变形不均匀，当标距刚好位于试样变形程度较小的区间时，最大力总延伸率的测试结果偏小；当标距位于试样变形程度较大的区间时，最大力总延伸率的测试结果偏大。引伸计法是测试施加最大力时引伸计的伸长量，而在手工法的测试过程中，试样存在局部缩颈变形断裂阶段，使试样的变形得到完全释放。测试位置对最大力总延伸率的测试结果会产生较大影响，在拉伸力的作用下，试样断口处的变形程度最大，随着与断口的距离逐渐增大，试样变形程度逐渐减小。
5、 结论
(1)对于最大力总延伸率测试,手工法的测试结果大于引伸计法的测试结果,测试位置对手工法的测试结果影响较大，随着与断口距离的逐渐增大，测试结果逐渐变小。
(2)采用手工法测试HRB600级钢筋最大力总延伸率的相对扩展不确定度为4%。在日常检测中，应定期对试验设备进行期间核查和检定校准，使设备保持良好状态，以确保测试结果准确、可靠。
作者：吴伟1，2，郭跃华1
单位：1.攀钢集团研究院有限公司 钒钛资源综合利用国家重点实验室；
2.四川攀研检测技术有限公司
来源：《理化检验-物理分册》2023年第7期
