膨胀螺栓试验中第三方检测常用的力学性能测试方法有哪些

膨胀螺栓是建筑、机械领域中连接构件与基材的核心紧固件，其力学性能直接决定了结构的安全性与稳定性。第三方检测作为独立、公正的质量验证环节，需通过标准化的力学性能测试，判断膨胀螺栓是否符合GB/T 22795、JG 160等国家/行业标准要求。本文聚焦第三方检测中最常用的膨胀螺栓力学性能测试方法，从测试原理、操作要点到应用场景展开详细解析，为检测人员及行业从业者提供实操参考。

拉拔力测试：锚固体轴向承载能力的直接验证

拉拔力测试是评估膨胀螺栓轴向抗拔性能的核心项目，模拟螺栓在实际应用中承受垂直于基材表面拉力的工况。第三方检测通常采用电子万能试验机或液压拉拔试验机，这类设备能实现0.5~50mm/min的精准加载，并实时绘制“力-位移”曲线。

测试前需严格复刻实际安装条件：以化学膨胀螺栓为例，需按说明书要求的孔径（如M12螺栓对应14mm孔径）、孔深（通常为螺栓长度的1/2~2/3）钻孔，用毛刷和压缩空气清理孔内粉尘（避免粉尘影响锚固剂固化），注入锚固剂后插入螺栓，待固化至规定时间（如环氧类锚固剂需24小时）再进行测试。

加载时需保证拉力与螺栓轴线重合——若锚板与基材表面存在缝隙，会导致力的偏载，使结果偏低。当力值达到峰值后，若螺栓出现断裂、锚固剂与孔壁脱离或基材出现开裂，此时的峰值力即为拉拔力极限值。例如，GB/T 22795要求M10膨胀螺栓在C30混凝土中的最小拉拔力不低于12kN。

需注意的是，基材强度会显著影响结果：在蒸压加气混凝土砌块（强度等级A3.5）中，M10螺栓的拉拔力可能仅为混凝土基材的60%~70%，因此检测时需根据委托方提供的实际应用场景选择对应基材。

剪切力测试：横向载荷下的抗破坏能力评估

剪切力测试用于验证膨胀螺栓承受横向（平行于基材表面）载荷的能力，常见于幕墙龙骨、管道支架等受侧向力的场景。第三方检测主要采用单剪或双剪试验装置，单剪适用于螺栓一端固定、另一端受剪的情况，双剪则用于螺栓两端均受剪的对称工况。

测试时，需将膨胀螺栓固定在基材（如混凝土试块）中，螺栓露出部分与剪切夹具连接——夹具的硬度需高于螺栓（通常采用45号钢调质处理），避免夹具变形影响结果。加载方向需垂直于螺栓轴线，加载速度控制在2~5mm/min，确保载荷均匀传递。

剪切破坏的模式有三种：螺栓杆剪断、螺栓与锚固剂界面破坏、基材剪切破坏。第三方检测需记录破坏时的最大剪力值，并判断破坏模式是否符合预期——若为螺栓杆剪断，说明螺栓材料强度不足；若为界面破坏，则可能是锚固剂粘结力不够。例如，JG 160要求M12膨胀螺栓的最小剪切力不低于10kN。

操作中需注意剪切面的位置：若剪切面距离基材表面过近（小于2倍螺栓直径），可能导致基材局部破碎，此时结果需剔除，重新测试。

扭矩测试：预紧与防松性能的双重验证

扭矩测试分为“预紧扭矩”和“破坏扭矩”两类，前者评估螺栓安装时的拧紧力（保证锚固可靠性），后者测试螺栓抵抗拧断的能力。第三方检测常用数显扭矩扳手或扭矩试验机，精度需达到±1%。

预紧扭矩测试时，需将螺栓安装在标准基材中，用扭矩扳手匀速拧紧（速度不超过30r/min），当扭矩达到产品说明书规定值（如M8螺栓预紧扭矩为10~12N·m）时，停止拧紧，检查螺栓是否出现滑牙或变形——若滑牙，说明螺纹精度不足。

破坏扭矩测试则是继续拧紧螺栓，直至螺栓杆或螺纹断裂，此时的扭矩值即为破坏扭矩。需注意的是，破坏扭矩需大于预紧扭矩的1.5倍（部分标准要求2倍），否则螺栓在安装时易断裂。例如，GB/T 3098.1要求8.8级M10螺栓的破坏扭矩不低于45N·m。

测试中需避免“冲击拧紧”——突然施加扭矩会导致螺栓局部应力集中，使破坏扭矩偏低，因此需保持匀速、平稳的拧紧动作。

疲劳测试：振动环境下的长期可靠性验证

疲劳测试用于评估膨胀螺栓在循环载荷下的抗疲劳性能，适用于机械设备底座、电梯导轨等长期受振动的场景。第三方检测通常采用电液伺服疲劳试验机，能实现正弦波、方波等多种载荷波形，频率范围为0.1~50Hz。

测试前需确定载荷参数：通常取拉拔力极限值的20%~50%作为循环载荷幅值（如极限拉拔力为20kN，则载荷范围为4~10kN），循环次数设定为10^6次（对应产品使用寿命10年以上）。

加载过程中需实时监测螺栓的位移变化——若位移突然增大，说明螺栓出现疲劳裂纹；若循环次数达到10^6次后未破坏，则判定为合格。例如，某汽车生产线用膨胀螺栓要求在5kN循环载荷下，10^6次循环无破坏。

需注意的是，疲劳测试的环境温度需控制在23℃±5℃，温度过高会降低材料的疲劳强度，导致结果偏严；温度过低则可能使材料变脆，增加断裂风险。

抗冲击测试：瞬间载荷下的抗破坏能力评估

抗冲击测试用于验证膨胀螺栓承受瞬间冲击载荷的能力，适用于起重机轨道、消防设备等可能受撞击的场景。第三方检测常用落锤冲击试验机或摆锤冲击试验机，落锤冲击的能量范围为10~500J，摆锤冲击的能量范围为1~50J。

测试时，需将膨胀螺栓安装在基材中，冲击头对准螺栓露出部分的中心——落锤冲击的高度需根据能量要求计算（如100J能量对应10kg落锤从1m高度落下），摆锤冲击则需调整摆锤的扬起角度（如90°对应20J能量）。

冲击后需检查螺栓的状态：若螺栓断裂、锚固失效或基材出现大面积开裂，则判定为不合格；若仅出现轻微变形但未破坏，则为合格。例如，GB/T 18225要求消防设备用膨胀螺栓在20J冲击能量下无破坏。

操作中需注意冲击的准确性：落锤需沿导向杆垂直下落，避免偏斜导致冲击能量分散；摆锤的冲击点需与螺栓轴线重合，否则会产生横向力，影响结果。

耐腐蚀后力学性能测试：恶劣环境下的性能保持率验证

耐腐蚀后力学性能测试用于评估膨胀螺栓在潮湿、盐雾等恶劣环境下的力学性能保持能力，适用于户外广告牌、海洋工程等场景。第三方检测需先进行腐蚀预处理（如中性盐雾试验），再测试拉拔力或剪切力。

腐蚀预处理通常采用GB/T 10125中的中性盐雾试验：将螺栓置于35℃±2℃的盐雾箱中，用5%±0.5%的NaCl溶液连续喷雾，喷雾量为1~2mL/(h·cm²)，处理时间根据标准或委托要求（如48小时、96小时）。

腐蚀后需用清水冲洗螺栓表面的盐渍，干燥后进行拉拔力测试。要求腐蚀后的拉拔力不低于未腐蚀时的80%（部分标准要求90%），否则说明螺栓的防腐处理（如镀锌、达克罗）不符合要求。例如，某户外用膨胀螺栓经48小时盐雾试验后，拉拔力从15kN降至12.5kN，保持率为83.3%，符合要求。

需注意的是，腐蚀后的螺栓表面可能出现锈层，测试前需用钢丝刷轻轻去除浮锈，但不能破坏螺栓的基体——过度打磨会导致螺栓直径减小，使拉拔力结果偏低。