施工手册第四版3第三章材料试验与结构检验312 试样件的制备.docx
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施工手册第四版3第三章材料试验与结构检验312试样件的制备
3-1-2试样（件）的制备
3-1-2-1样品的缩分（适用于砂、石、粉料等）
1．将所取每组样品置于平板上，在自然状态下拌混均匀（砂在潮湿状态下拌合均匀）并堆成厚度约为20mm的“圆饼”（石，堆成锥体），然后沿互相垂直的两条直径把“圆饼”（锥体）分成大致相等的四份，取其对角的两份重新拌匀，再堆成“圆饼”（锥体）。
重复上述过程，直至缩分后的材料略多于进行试验所必需的量为止。
2．对较少的砂试品（如作单项试验时），可采用较干的原砂样，但应经仔细拌匀后缩分。
3．砂、石的堆积密度，紧密密度及含水率，检验所用的试样，可不经缩分，在拌匀后直接进行试样。
3-1-2-2岩石抗压强度试件
取有代表性的岩石样品用石材切割机切割成边长为50mm的方体，或用钻石机钻取直径与高度均为50mm的圆柱体，然后用磨光机把试件与压力机压板接触的两个面磨光并保持平行，试件形状须用尺检查。
至少制作6个试件，对有显著层理的岩石，应取两组试件（12个）。
3-1-2-3混凝土试件
1．试件的尺寸与数量
试件的尺寸随试验项目与骨料的最大粒径而定，具体要求见表3-2。
试件尺寸与数量表3-2
序号
试验项目
骨料最大粒径
（mm）
试件边长
（mm）
换算系数
每组
数量
（块）
备注
1
立方体
抗压强度
31.5、
40、
60
100×100×100
150×150×150
200×200×200
0.95
1.00
1.05
3
3
3
2
棱柱体
轴心抗压强度
31.5、
40、
60
100×100×200（300）
150×150×300
200×200×400
0.95
1.00
1.05
3
3
3
3
棱柱体
静力受压弹性模量
31.5、
40、
60
100×100×200（300）
150×150×300
200×200×400
1.00
1.00
1.00
6
6
6
4
劈裂抗拉强度
20
40
100×100×100
150×150×150
0.85
1.00
3
3
5
抗折强度
31.5
40
100×100×100
150×150×150（550）
0.85
1.00
3
3
6
抗冻性能（抗冻性等级测定）
31.5
40
60
100×100×100
150×150×150
200×200×200
1.00
1.00
1.00
3
3
3
每次5组
每次5组
每次5组
7
抗冻性能（耐久性系数测定）
31.5
100×100×400
3
8
抗渗性能
直径175~185高150
6
9
收缩
100×100×515
3
10
碳化
31.5
40
60
100×100×300
150×150×450
200×200×600
3
3
3
2．试件的成型
试件成型方法应与实际施工采用的方法相同。
用振动台成型时，应将拌合物一次装入试模，装料时应用抹刀沿试模内壁略加插捣并使拌合物高出试模上口。
振动时应防止试模在振动台上自由跳动，振动应持续到混凝土表面出浆为止，刮除多余的混凝土，并用抹刀抹平。
用人工插捣时，拌合物应分为二层装入试模，每层的装料厚度大致相等。
插捣用的钢制捣棒长为600mm，直径为16mm，端部应磨圆。
每层插捣次数应根据试件的截面而定，一般每100cm2截面积不应少于12次，插捣完后，刮除多余的混凝土，并用抹刀抹平。
3．试件的养护
采用标准养护的试件成型后应覆盖表面，以防止水分蒸发，在温度为20±5℃条件下静置1~2昼夜然后拆模，拆模后的试件应立即放入温度为20±3℃，相对湿度为90%以上的标准养护室中养护，当无标准养护室时，可在温度为20±3℃的不流动水中养护，水的pH值不应小于7。
为了确定混凝土施工过程中的实际强度，也可将试件与结构物在同条件下养护，至预定龄期时试压。
4．轻骨料混凝土试件
轻骨料混凝土试件的取样、成型、养护与普通混凝土相同，一般试验项目的试件尺寸、数量也与普通混凝土相同。
干表观密度试验采用抗压强度试件，在试压前后测试。
吸水率和软化系数试件采用边长为100mm或150mm的立方体试件，每组12块（或6块）。
导热系数试件以3块为1组，其中尺寸为200mm×200mm×20~30mm的薄试件1块，200mm×200mm×60~l00mm的厚试件2块。
抗剪强度试件为边长为150mm的立方体，每组3块。
线膨胀系数试件为100mm×100mm×300mm的棱柱体，每组至少3块。
3-1-2-4建筑砂浆试件的制备
建筑砂浆抗压强度试件为边长70.7mm的立方体，每6个试件为一组。
将无底的试模放在预先铺有吸水性较好的纸的普通粘土砖上（砖的吸水率不小于10%，含水率不大于2%），试模内一次注满砂浆，用捣棒插捣25次，使砂浆高出试模6~8mm，当砂浆表面开始出现麻斑状态时（约15~30min）,将高出部分的砂浆削去抹平。
试件制作后应在20±5℃温度环境下停置24±2h，然后拆模。
拆模后的试件应在标准条件下养护至28d时试压。
标准养护的条件是：
①水泥混合砂浆温度为20±3℃，相对湿度60%~80%；②水泥砂浆和微沫砂浆温度为20±3℃，相对湿度90%以上。
3-1-2-5钢材试件
1．钢产品力学性能试验取样的位置（详见GB2975-1998）
（1）一般要求
1）下面给出了型钢、条钢、钢板及钢管的拉伸、冲击和弯曲试验取样位置。
2）应在钢产品表面切取弯曲样坯，弯曲试样应至少保留一个表面，当机加工和试验机能允许时，应制备全截面或全厚度弯曲试样。
3）当要求取一个以上试样时，可在规定位置相邻处取样。
（2）型钢
1）按图3-1在型钢腿部切取拉伸、弯曲和冲击样坯。
如型钢尺寸不能满足要求，可将取样位置中部位移。
注：
1．对于腿部有斜度的型钢，可在腰部1/4处取样（图3-1b和图3-1d），经协商也可以从腿部取样进行机加工。
2．对于腿部长度不相等的角钢，可从任一腿部取样。
2）对于腿部厚度不大于50mm的型钢，当机加工和试验机能力允许时，应按图3-2（a）切取拉伸样坯；当切取圆形横截面拉伸样坯时，按图3-2（b）规定。
对于腿部厚度大于50mm的型钢，当切取圆形横截面样坯时，按图3-2（c）规定。
3）按图3-3在型钢腿部厚度方向切取冲击样坯。
图3-1在型钢腿部宽度方向切取祥坯的位置
图3-2在型钢腿部厚度方向切取拉伸样坯的位置
（a）t≤50mm；（b）t≤50mm；（c）t＞50mm
图3-3在型钢腿部厚度方向切取冲击样坯的位置
（3）条钢
1）按图3-4在圆钢上选取拉伸样坯位置，当机加工和试验机能力允许时，按图3-4（a）取样。
2）按图3-5在圆钢上选取冲击样坯位置。
3）按图3-6在六角钢上选取拉伸样坯位置，当机加工和试验机能力允许时，按图3-6（a）取样。
4）按图3-7在六角钢上选取冲击样坯位置。
5）按图3-8在矩形截面条钢上切取拉伸样坯，当机加工和试验机能力允许时，按图3-8（a）取样。
6）按图3-9在矩形截面条钢上切取冲击样坯。
图3-4在圆钢上切取拉伸样坯的位置
（a）全横截面试样；（b）d≤25mm：
（c）d＞25mm；（d）d＞50mm
图3-5在圆钢上切取冲击样坯的位置
（a）d≤25mm；（b）25mm＜d≤50mm；（c）d＞25mm；（d）d＞50mm
图3-6在六角钢上切取拉伸样坯的位置
（a）全横截面试样；（b）d≤25mm；（c）d＞25mm；（d）d＞50mm
图3-7在六角钢上切取冲击样坯的位置
（a）d≤25mm；（b）25mm＜d≤50mm；（c）d＞25mm；（d）d＞50mm
图3-8在矩形截面条钢上切取拉伸样坯的位置
（a）全横截面试样；（b）W≤50mm；（c）W＞50mm；（d）W≤50mm和t≤50mm；
（e）W＞50mm和t≤50mm；（f）W＞50mm和t＞50mm
图3-9在矩形截面条钢上切取冲击样坯的位置
（a）12mm≤W≤50mm和t≤50mm；（b）w＞50mm和t≤50mm；（c）w＞50mm和t＞50mm
（4）钢板
1）应在钢板宽度1/4处切取拉伸、弯曲或冲击样坯，如图3-10和图3-11所示。
2）对于纵轧钢板，当产品标准没有规定取样方向时，应在钢板宽度1/4处切取横向样坯，如钢板宽度不足，样坯中心可以内移。
3）应按图3-10在钢板厚度方向切取拉伸样坯。
当机加工和试验机能力允许时，应按图3-10（a）取样。
4）在钢板厚度方向切取冲击样坯时，根据产品标准或供需双方协议选择图3-11规定的取样位置。
图3-10在钢板上切取拉伸样坯的位置
（a）全厚度试样；（b）t＞30mm；（c）25mm＜t＜50mm；（d）t≥50mm
图3-11在钢板上切取冲击样坯的位置
（a）对于全部t值；（b）t＞40mm
（5）钢管
1）应按图3-12切取拉伸样坯，当机加工和试验机能力允许时，应按图3-12（a）取样。
对于图3-12（c），如钢管尺寸不能满足要求，可将取样位置向中部位移。
2）对于焊管，当取横向试样检验焊接性能时，焊缝应在试样中部。
3）应按图3-13切取冲击样坯。
如果产品标准规定取样位置，应由生产厂提供。
如果钢管尺寸允许，应切取10~5mm最大厚度的横向试样。
切取横向试样的钢管最小外径Dmin（mm）按下式计算：
Dmin＝（t－5）＋756.25/（t－5）
如果钢管不能取横向冲击试样，则应切取10~5mm最大厚度的纵向试样。
4）用全截面圆形钢管可作为如下试验的试样。
①压扁试验；
②扩口试验；
③卷边试验；
④环扩试验；
⑤管环拉伸试验；
⑥弯曲试验。
5）应按图3-14在方形钢管上切取拉伸或弯曲样坯。
当机加工和试验机能力允许时，按图3-14（a）取样。
6）应按图3-15在方形钢管上切取冲击样坯。
图3-12在钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置
（a）全横截面试样；（b）矩形横截面试样；（c）圆形横截面试样
图3-13在钢管上切取冲击样坯的位置
（a）冲击试样；（b）t＞40mm冲击试样
图3-14在方形钢管上切取拉伸及弯曲样坯的位置
（a）全横截面试样；（b）矩形横截面试样
图3-15在方形钢管上切取冲击样坯的位置
2．样坯加工余量的选择
（1）用烧割法切取样坯时，从样坯切割线至试样边缘必须留有足够加工的余量。
一般应不小于钢产品的厚度或直径，但最小不得少于20mm。
对于厚度或直径大于60mm的钢产品，其加工余量可根据供需双方协议适当减少。
（2）冷剪样坯所留的加工余量按表3-3选取。
表3-3
直径或厚度（mm）
加工余量（mm）
≤4
4
＞4~10
厚度或直径
＞10~20
10
＞20~35
15
＞35
20
3．试件制备（详见GB6397、GB232、GB/T10120）
（1）钢筋、钢丝、钢绞线试样
钢筋、钢丝、钢绞线均用全截面进行试验。
钢筋、钢丝、钢绞线拉伸试样的长度为：
L＝l0＋h1＋2h2
式中L——试样全长（mm）；
l0——标距（mm）；
h1——不小于a（mm）；
a——公称直径（mm）；
h2——夹持长度，一般为100mm。
试件长度与试验机上、下夹头间的最小距离以及夹头尺寸有关，可根据试验条件确定。
标距长度见表3-4。
标距长度L0表3-4
序号
材料名称
L0
1
钢筋混凝土用热轧光圆、热轧带肋、余热处理钢筋
5a
2
低碳钢热轧圆盘条
10a
3
冷轧带肋钢筋
10a或100mm
4
预应力混凝土用热处理钢筋
10a
5
预应力混凝土用钢丝
100mm
6
预应力混凝土用纲铰线
不小于600mm
7
冷拉钢筋
10a
8
冷拔低碳钢丝
100mm
钢筋冷弯试样的长度为：
L＝5a＋150mm
钢筋反向弯曲试样的长度为：
L＝200~300mm
钢丝反复弯曲试样的长度为：
L＝150~250mm
（2）结构钢试样
1）拉伸试样。
拉伸试样的形状尺寸，随材料的品种、规格及试验目的而分为圆形、矩形及异形三类，可按表3-5选定试样号。
试样号表3-5
金属材料
试样号
备注
材种
直径d0外径或对边距D0、厚度a0（mm）
比例试样
定标距试样
棒
＞25
R1~4（R01~04）
其他包括：
比例试样优先采用l0为4d0或8d0
25~3
R1~8（R01~08）
＜3
R17、R18
板
（扁带）
＞25
R1~4（R01~04）
厚板Z向试样，一般采用l0≥1.5d0或R4、R6的比例试样
25~4.5
P3（P03）、P5~7（P05~07）、R4~7（R04~07）
亦可采用l0为4.52×
或9.0×
的样式
＜4.5~0.5
P1~3（P01~03）、P4（P04）P6（P06）
P8~9
＜0.5~0.1
P1（P01）
P8~9
管
≥168
S3（S03）
P10~11、S5~6
＜168~＞50
S2~3（S02~03）
S4~5
亦可取横向圆形或矩形试样
≤50
S1（01）、S7
S4、S8
亦可采用全截面试样或纵、横向试样（弧形、矩形）
厚壁
R4、5、7（R04、05、07）
圆形截面试样d0按a值确定
注：
1．R为圈形，P为矩形，S为异形；
2．F0为试样横截面积。
①圆形试样。
试样头部形状，分为单、双肩和螺纹形态，可根据试验机夹具，试样材质，自行设计选用。
单肩试样头部直径一般为（1.5~2.0）d0。
R1~8及R01~08圆形比例试样的形状见图3-16，尺寸见表3-6。
圆形比例试样尺寸（mm）表3-6
一般尺寸
短试样
长试样
d0
r（最小）
试样号
l0
l
试样号
l0
l
单、双肩
螺纹
25
5
12.5
R1
5d0
l0＋d0
R01
10d0
l0＋d0
20
5
10
R2
R02
15
4
7.5
R3
R03
10
4
5
R4
R04
8
3
4
R5
R05
6
3
2.5
R6
R06
5
3
3.5
R7
R07
3
2
2
R8
R08
图3-1圆形比例试样
R17-18线材定标距试样形状如图3-17，尺寸见表3-7。
图3-17线材定标距试样
线材定标距试样尺寸（mm）表3-7
试样号
l0
l
R17
100
＞150
R18
200
＞250
②矩形试样。
矩形试样可分为带头和不带头的比例或定标距两种。
P1~7和P01~07矩形比例试样及P8~9定标距试样形状如图3-18，尺寸见表3-8。
图3-18矩形试样
（一）
矩形试样尺寸
（一）（mm）表3-8
一般尺寸
短试样
长试样
a0
b0
r
试样号
l0
l
试样号
l0
l
0.1~＜1.0
10
25~40
P1
5.65
取最接近5的整数倍
l0+b0/2
P01
11.3
取最接近10的整数倍
l0+b0/2
1.0~4.0
15
P2
P02
＞4.0~12
20
P3
P03
0.5~＜4.5
20
P4
P04
4.5~25
30
P5
P05
0.1~＜6
12.5
P6
P06
4.5~25
25
P7
P07
0.1~0.5
12.5
P8
50
75
-
-
20
P9
80
120
-
注：
表中F0为试样横截面积。
P10~11大口径螺旋焊管用材和焊缝接头定标距矩形试样，形状如图3-19，尺寸见表3-9。
图3-19矩形试样
（二）
矩形试样尺寸
（二）（mm）表3-9
试样号
a0
b0
l0
l
r
D0
P10
原壁厚
38
50
57
20~30
≥219
P11
原壁厚
25
l0
≥168
③异形试样。
S1~6管材纵向弧形比例试样以及定标距试样，形状如图3-20，尺寸见表3-10。
图3-20异型试样
（一）
管外径
D0
b0
a0
r
短试样
长试样
试样号
l0
l
试样号
l0
l
30~50
10
原厚度
25~40
S1
5.65
取最接近5的整数倍
L0+2
S01
11.3
取最接近10的整数倍
L0+2
＞50~70
50
原厚度
S2
S02
＞70
20
原厚度
S3
S03
≤100
19
≥15
S4
50
60
＞100~20
25
S5
＞200
38
S6
注：
同表3-8注。
S7-8管材全截面比例及定标距试样，形状如图3-21，尺寸见表3-11。
图3-21异型试样
（二）
异型试样尺寸
（二）（mm）表3-11
试样号
l0
L
S7
5.65
l0+D0/2
S8
50
≥100
管材以全截面进行试验时，可按管材尺寸及材质制作塞头加塞于试样两端或将其夹持部分压扁，内塞扁块金属以利夹持。
塞头的形状尺寸及压扁的具体要求见图3-22。
图3-22管材全截面试样的夹持部分
2）弯曲试样。
圆形或多边形横截面材料的弯曲试样，如圆形横截面直径或多边形横截面内切圆直径a不大于35mm，试样与材料的横截面相同。
若试验机能力允许时，直径不大于50mm的材料亦可用全截面试样进行试验。
当材料的直径大于35mm，则加工成直径为25mm的试样（图3-23），加工时保留一侧原表面，试验时原表面应位于弯曲的外侧。
图3-23弯曲试样
板（带）材、型材和方形横截面材料的弯曲试样，当材料厚度a不大于3mm时；试样宽度为20±5mm；当材料厚度不大于25mm时，试样厚度与材料厚度相同，试样宽度为试样厚度的2倍，但不得小于10mm；当材料厚度大于25mm时，试样厚度应加工成25mm，并保留一个原表面，其宽度应加工成30mm。
当试验机能力允许时，厚度大于25mm的材料，可以全厚度的试样进行试验，其宽度为试样厚度的2倍。
试验时原表面应位于弯曲的外侧。
弯曲试样长度L通常按下式确定：
L＝5a＋150mm
3）冲击试样。
当采用夏比（U形缺口）冲击试验时，规定以10mm×10mm×55mm带有2mm深的U形缺口试样为标准试样。
试样的尺寸及偏差应符合图3-24的规定。
图3-24U形缺口冲击试样
当采用夏比（V形缺口）冲击试验时，规定以10mm×10mm×55mm带有V形缺口的试样为标准试样。
试样的尺寸及偏差应符合图3-25的规定。
试样缺口底部应光滑，无与缺口轴线平行的明显划痕。
图3-25V形缺口冲击试样
4）拉伸应力松弛试样，详见GB/T10120-1996。
①切取样坯的部位、方向和数量应按相关产品标准或协议的规定。
②切取样坯制备试样的方法不应影响材料的金属组织和力学性能。
③机加工的拉伸应力松弛试样推荐采用直径10mm、标距100mm的圆形横截面试样，见图3-26。
图3-26拉伸应力松弛试样
试样头部的形状和尺寸可根据引伸计结构和试样夹持方式设计。
④弯曲应力松弛试样推荐使用等弯矩环状试样，见图3-27。
楔块材料一般应与试样材料相同。
楔块厚度K由初始位移确定。
测量试样位移的标记应使用维氏硬度压头压出。
为保证长期试验时压痕清晰，可在试样标记处固定或嵌镶耐热材料。
然后压出压痕。
两压痕标记的中心连线应与直径φ3.6mm的圆相切，其偏差不应超过±1mm，并且垂直于试样缺口的对称线。
经协商，也可采用其他形状和尺寸的试样。
但只有形状和尺寸相同的试样得到的试验数据才具有可比性。
图3-27等弯矩环状弯曲应力松弛试样
（3）钢筋焊接件接头试样
钢筋电阻点焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、预埋件钢筋T形接头的拉伸试件尺寸见表3-12。
钢筋焊接接头拉伸试件尺寸表3-12
注：
ls——受试长度；lh——焊缝（或镦粗）长度；lj——夹持长度（100~200mm）；
l——试样长度；d——钢筋直径。
1）弯曲试件：
①试样的长度应为两支辊内侧距离另加150mm，具体尺寸见表3-13。
②应将试样受压面的金属毛刺和镦粗变形部分去除至与母材外表齐平。
钢筋焊接接头弯曲试验参数表表3-13
钢筋公称直径
（mm）
钢筋级别
弯心直径
（mm）
支辊内侧距
（D＋2.5d）（mm）
试样长度
12
HPB235
24
54
200
HRB335
48
78
230
HRB（RRB）400
60
90
240
HRB500
84
114
260
14
HPB235
28
63
210
HRB335
56
91
240
HRB（RRB）400
70
105
250
HRB500
98
133
280
16
HPB235
32
72
220
HRB335
64
104
250
HRB（RRB）400
80
120
270
HRB500
112
152
300
18
HPB235
36
81
230
HRB335
72
117
270
HRB（RRB）400
90
135
280
HRB500
126
171
320
20
HPB235
40
90
240
HRB335
80
130
280
HRB（RRB）400
100
150
300
HRB500
140
190
340
22
HPB235
44
99
250
HRB335
88
143
290
HRB（RRB）400
110
165
310
HRB500
154
209
360
2）冲击试样：
①试样应在钢筋横截面中心截取，试样中心线与钢筋中心偏差不得大于1mm。
试样在各种焊接接头中截取的部位及方法应按表3-14的规定确定。
②标准试样应采用尺寸为10mm×10mm×55mm且带有V形缺口的试样。
标准试样的形状及尺寸应符合现行国家标准《金属夏比缺口冲击试验方法》GB/T229中标准夏比V形缺口冲击试样的有关规定。
试样缺口底部应光滑，不得有与缺口轴线平行的明显划痕。
进行仲裁试验时，试样缺口底部的粗糙度参数Ra不应大于1.6μm。
③样坯宜采用机械方法截取，也可用气割法截取。
试样的制备应避免由于加工硬化或过热而影响金属的冲击性能。
④同样试验条件下同一部位所取试样的数量不应少于3个。
试样应逐个编号，缺口底部处横截面尺寸应精确测量，并应记录。
（4）钢筋机械连接接头
取样部位及方位表3-
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