公伟等：HTRB6O0级高强钢筋高温下的力学性能 ·1429· 在对500MPa级高强钢筋高温下和高温后的材性研 HTRB6O0级热处理高强钢筋进行了高温下的拉伸试 究、高强钢筋与混凝土之间的高温黏结锚固性能及配 验，分别测得其在20,200,300,400,500,600,700 置高强钢筋的混凝土构件的抗火性能的相关研究.结 及800℃高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度、极 果表明6-)：高强钢筋在200℃高温下时其力学性能 限强度及应力-应变关系曲线，最后提出了适用于 就会发生严重退化，但历经最高温度小于400℃时其 HTRB6O0级高强钢筋的高温下应力-应变曲线简化计 冷却后残余性能却变化不大：高强钢筋与混凝土之间 算模型. 的高温后黏结锚固性能会随温度的升高而降低，高强 1试验概况 钢筋与普通混凝土的高温后黏结强度在200℃之后开 始明显下降，而与高强混凝土的黏结强度在400℃之 1.1试验材料及设备 后才会明显降低：配置高强钢筋的混凝土构件抗火性 试验采用的钢筋为HTRB6O0级热处理高强钢筋， 能与普通钢筋混凝土构件类似，对比试验发现高强钢筋 其技术要求及化学成分规定值如表1和表2所示.本 混凝土构件耐火极限稍短于普通箍筋混凝土构件，混凝 试验在中国科学院上海应用物理研究所的金属材料实 土保护层厚度越大、荷载比越小其耐火极限越大，配筋率 验室进行.如图1所示，试验设备主要由德国Zwck公 对耐火极限的影响不明显，但对高温承载力影响较大 司产的万能试验机及其配套的高温炉和激光引伸计等 随着近年来材料科学的发展，600MPa及更高强 组成.试验中由德国产电子万能试验机ZWICK Z250 度的高强钢筋正在工程中得到越来越多的应用，而对 夹住钢筋两端进行加载：外置电热炉包裹住钢筋进行 其相应的高温性能研究却几乎没有.为加快普及600 加热：激光引伸计通过电热炉的预留竖向缝隙将两束 MPa级高强钢筋的应用，需要对其进行大量基础性试 激光照射到钢筋变形段，当钢筋被拉动时，激光引伸计 验研究以为今后的相关设计提供数据支持.本文对 会实时记录钢筋上激光照射点的位置变动. 表1钢筋技术要求 Table 1 Technical specifications of the steel bars 屈服强度设计值， 屈服强度标准值， 极限强度标准值， 弹性模量， 断后伸长率， 钢筋牌号 f/MPa f/MPa fk/MPa E./MPa 8/% HTRB 600 500 600 750 2.0×105 15.0 表2钢筋化学成分（质量分数） 般不会超过800℃，且200,300、400、500、600和700℃ Table 2 Chemical composition of the steel bars 完 为钢筋力学性能随温度变化发生变化的关键点[©.因 Si Mn Ceg 此选取上述温度作为本次试验温度，并增加一组常温 0.28 0.8 0.035 1.6 0.0350.58 下的对比试验.依照高温炉和试验机夹头的尺寸，本 次选取HTRB6O0级钢筋试件的直径为16mm,长度为 1.2加载方案 1100mm,标距取为80mm,每组温度下测试两根钢筋 火灾发生时，由于混凝土的保护，内部钢筋温度一 试件.按照《金属材料高温拉伸试验方法》(GB/T (a) b 上夹头 电热炉 钢筋试件 激光引伸计 下夹头 图1试验系统.(a)示意图；(b)照片 Fig.1 Test system:(a)illustration;(b)photo公 伟等: HTRB600 级高强钢筋高温下的力学性能 在对 500 MPa 级高强钢筋高温下和高温后的材性研 究、高强钢筋与混凝土之间的高温黏结锚固性能及配 置高强钢筋的混凝土构件的抗火性能的相关研究. 结 果表明[6鄄鄄14] :高强钢筋在 200 益 高温下时其力学性能 就会发生严重退化,但历经最高温度小于 400 益 时其 冷却后残余性能却变化不大;高强钢筋与混凝土之间 的高温后黏结锚固性能会随温度的升高而降低,高强 钢筋与普通混凝土的高温后黏结强度在 200 益 之后开 始明显下降,而与高强混凝土的黏结强度在 400 益 之 后才会明显降低;配置高强钢筋的混凝土构件抗火性 能与普通钢筋混凝土构件类似,对比试验发现高强钢筋 混凝土构件耐火极限稍短于普通箍筋混凝土构件,混凝 土保护层厚度越大、荷载比越小其耐火极限越大,配筋率 对耐火极限的影响不明显,但对高温承载力影响较大. 随着近年来材料科学的发展,600 MPa 及更高强 度的高强钢筋正在工程中得到越来越多的应用,而对 其相应的高温性能研究却几乎没有. 为加快普及 600 MPa 级高强钢筋的应用,需要对其进行大量基础性试 验研究以为今后的相关设计提供数据支持. 本文对 HTRB600 级热处理高强钢筋进行了高温下的拉伸试 验,分别测得其在 20, 200, 300, 400, 500, 600, 700 及 800 益高温下的弹性模量、比例极限、屈服强度、极 限强度及应力鄄鄄 应变关系曲线,最后提出了适用于 HTRB600 级高强钢筋的高温下应力鄄鄄应变曲线简化计 算模型. 1 试验概况 1郾 1 试验材料及设备 试验采用的钢筋为 HTRB600 级热处理高强钢筋, 其技术要求及化学成分规定值如表 1 和表 2 所示. 本 试验在中国科学院上海应用物理研究所的金属材料实 验室进行. 如图 1 所示,试验设备主要由德国 Zwick 公 司产的万能试验机及其配套的高温炉和激光引伸计等 组成. 试验中由德国产电子万能试验机 ZWICK Z250 夹住钢筋两端进行加载;外置电热炉包裹住钢筋进行 加热;激光引伸计通过电热炉的预留竖向缝隙将两束 激光照射到钢筋变形段,当钢筋被拉动时,激光引伸计 会实时记录钢筋上激光照射点的位置变动. 表 1 钢筋技术要求 Table 1 Technical specifications of the steel bars 钢筋牌号 屈服强度设计值, f y / MPa 屈服强度标准值, f yk / MPa 极限强度标准值, f syk / MPa 弹性模量, Es / MPa 断后伸长率, 啄 / % HTRB 600 500 600 750 2郾 0 伊 10 5 15郾 0 表 2 钢筋化学成分(质量分数) Table 2 Chemical composition of the steel bars % C Si P Mn S Ceq 0郾 28 0郾 8 0郾 035 1郾 6 0郾 035 0郾 58 图 1 试验系统. (a) 示意图; (b) 照片 Fig. 1 Test system: (a) illustration; (b) photo 1郾 2 加载方案 火灾发生时,由于混凝土的保护,内部钢筋温度一 般不会超过 800 益 ,且 200、300、400、500、600 和 700 益 为钢筋力学性能随温度变化发生变化的关键点[6] . 因 此选取上述温度作为本次试验温度,并增加一组常温 下的对比试验. 依照高温炉和试验机夹头的尺寸,本 次选取 HTRB600 级钢筋试件的直径为 16 mm,长度为 1100 mm,标距取为 80 mm,每组温度下测试两根钢筋 试件. 按照 《 金属材料高温拉伸试验方法》 ( GB/ T ·1429·