Hotline: Thí nghiệm kéo thép là quy trình quan trọng nhất để xác định các đặc tính cơ lý của cốt thép trước khi đưa vào kết cấu bê tông cốt thép. Kết quả từ thí nghiệm này giúp các kỹ sư khẳng định thép có đủ độ cứng để chịu tải và đủ độ dẻo để không bị gãy giòn đột ngột.
Dưới đây là chi tiết về quy trình kỹ thuật theo tiêu chuẩn hiện hành.
1. Tiêu chuẩn áp dụng
Thí nghiệm thường được thực hiện theo tiêu chuẩn TCVN 197-1:2014 (vật liệu kim loại – Thử kéo), tương đương với tiêu chuẩn quốc tế ISO 6892-1.
2. Các chỉ tiêu kỹ thuật cần xác định
Trong một phiếu kết quả thí nghiệm kéo thép tiêu chuẩn (thường gặp tại các phòng LAS-XD), bạn cần chú ý 3 thông số sau:
Giới hạn chảy ($R_e$ hoặc $\sigma_s$): Ứng suất tại thời điểm thép bắt đầu biến dạng dẻo mà lực kéo không tăng. Đây là mốc quan trọng để tính toán thiết kế kết cấu.
Giới hạn bền ($R_m$ hoặc $\sigma_b$): Ứng suất lớn nhất mà thanh thép chịu được trước khi bị đứt.
Độ giãn dài sau khi đứt ($A\%$): Tỷ lệ phần trăm giữa phần dài thêm của đoạn đo sau khi đứt so với chiều dài ban đầu, thể hiện độ dẻo của thép.
3. Quy trình thực hiện
Bước 1: Chuẩn bị mẫu
Mẫu thép phải thẳng, không bị rỉ sét nặng hoặc khuyết tật bề mặt.
Vạch dấu chiều dài đo ban đầu ($L_0$) trên thân thép (thường $L_0 = 5d$ hoặc $10d$, với $d$ là đường kính thanh thép).
Bước 2: Tiến hành kéo
Lắp mẫu vào ngàm kẹp của máy kéo vạn năng.
Máy bắt đầu gia tăng lực kéo từ từ với tốc độ quy định. Kỹ thuật viên sẽ quan sát kim đồng hồ hoặc biểu đồ trên máy tính.
Bước 3: Ghi nhận trạng thái
Giai đoạn đàn hồi: Thép giãn ra nhưng nếu thả lực sẽ co lại trạng thái cũ.
Giai đoạn chảy: Thép giãn dài ra rõ rệt dù lực kéo hầu như không tăng.
Giai đoạn biến dạng dẻo: Lực kéo tăng mạnh đến cực đại ($P_{max}$), thanh thép xuất hiện hiện tượng “thắt nút cổ chai” tại vị trí sắp đứt.
Giai đoạn đứt: Thanh thép đứt rời tại vị trí thắt.
4. Công thức tính toán cơ bản
Cường độ chịu kéo của thép được tính bằng công thức:
Trong đó:
$\sigma$: Ứng suất (MPa hoặc $N/mm^2$).
$P$: Lực kéo tại thời điểm tương ứng ($N$).
$F_0$: Diện tích mặt cắt ngang ban đầu của thanh thép ($mm^2$).
Để tính độ giãn dài $A\%$:
$L_u$: Chiều dài đo sau khi đứt.
$L_0$: Chiều dài đo ban đầu.
5. Biểu đồ kéo thép (Stress-Strain Curve)
Đây là hình ảnh trực quan nhất về “sức khỏe” của thanh thép:
Vùng đàn hồi: Đường thẳng dốc lên.
Thềm chảy: Đoạn nằm ngang hoặc răng cưa nhẹ.
Vùng củng cố: Đường cong đi lên tới đỉnh (Giới hạn bền).
Vùng thắt: Đường cong đi xuống và kết thúc tại điểm đứt.
6. Lưu ý thực tế cho hồ sơ nghiệm thu
Mẫu đối chứng: Thông thường cứ mỗi lô thép 50 tấn (cùng chủng loại, đường kính) phải lấy ít nhất 01 tổ mẫu thí nghiệm (gồm 3 thanh thép dài khoảng 50cm – 80cm).
Sai số đường kính: Trước khi tính toán cường độ, cần dùng thước kẹp để đo đường kính thực tế của thanh thép, vì thép thực tế thường có độ lệch (thép âm) so với thông số lý thuyết.
Vị trí đứt: Nếu thanh thép đứt quá gần ngàm kẹp (ngoài khoảng vạch dấu $L_0$), kết quả độ giãn dài thường bị hủy và phải làm lại thí nghiệm trên mẫu khác.