論文-鋼筋原材性能檢測若干問題探討

1、鋼筋原材性能檢測若干問題探討【摘要】本文不僅從理論上闡述了鋼筋進場檢測參數(shù)的重要性，而且就具體檢測 環(huán)節(jié)的相關(guān)注意事項進行了剖析，以保證鋼筋檢測結(jié)果的準確性。【關(guān)鍵詞】重量偏差、屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、最大力總伸長率、冷 彎前言鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材和成本 低等優(yōu)點，使得其成為當今應(yīng)用最廣泛的一種建筑結(jié)構(gòu)形式。鋼筋是鋼筋混凝土 的骨架，因此鋼筋材料的性能優(yōu)劣對建筑物的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。每批鋼 筋在進場使用前按相關(guān)標準要求必須送檢測機構(gòu)進行檢測，合格后方能在工程上 才能使用?；炷两Y(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范要求鋼筋進場檢驗參數(shù)為重量偏差、拉 伸性能（

2、指屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、最大力總伸長率、強屈比、屈標 比）、冷彎性能，下面對上述參數(shù)的檢測理論和檢測過程逐一進行剖析，以規(guī)范 檢測過程，保證檢測結(jié)果的準確性。一、重量偏差檢測鋼筋重量偏差是指鋼筋實際重量與理論重量之差占理論重量的比例，是鋼筋 的重要質(zhì)量指標。若重量偏差為負偏差，說明鋼筋的實際橫截面積小。如果重量負偏差超過標 準規(guī)定值，則鋼筋橫截面積較小，可承受的負荷變小，會影響鋼筋的使用性能。 若重量偏差為正偏差，說明鋼筋的實際橫截面積大，造成不必要的浪費。目前國 內(nèi)鋼筋生產(chǎn)普遍采用的是負偏差軋制，提高鋼筋負偏差的方法一般是減少鋼筋的 內(nèi)徑，鋼筋重量偏差的波動主要是鋼筋內(nèi)徑的波動。但

3、是減少鋼筋內(nèi)徑在提高負 偏差率的同時，也造成鋼筋力學性能的波動。螺紋鋼內(nèi)徑在鋼筋橫截面積中，所 占比例高達85.6%90.3%，是造成鋼筋重量偏差的主要因素。通過理論推導，鋼 筋的強度與重量偏差是正相關(guān)關(guān)系，鋼筋重量偏差每增加1%，屈服強度可降低 4.5MPa左右，抗拉強度降低6MPa左右。穩(wěn)定的重量偏差，是減少鋼筋強度波動 的主要原因，這也是為什么國家修改規(guī)范要嚴格控制鋼筋重量偏差的原因。在標準GB1499.1-2007和GB1499.2-2008都規(guī)定了相同的重量偏差檢測方 法：從不同根鋼筋上截取，數(shù)量不少于5支，每支長度不小于500mm，長度逐支 測量，精確到1 mm。測量試樣總重量時，

4、應(yīng)精確到不大于總重量的1%。從重量偏 差的定義和檢測方法可以知道，重量偏差主要受鋼筋長度測量的準確度影響。送 檢的鋼筋應(yīng)兩端平整并且端面與軸線垂直，這樣才能準確測量鋼筋的長度，但在 實際送樣中施工單位送檢的鋼筋沒有達到上述要求，檢測機構(gòu)在檢測過程中對確 定鋼筋長度出現(xiàn)測量不準，導致檢測結(jié)果失真。另一方面對于盤條鋼筋因鋼筋本 身彎曲，在標準中沒有明確規(guī)定如何處理，現(xiàn)在的通用做法是把鋼筋敲直再進行 測量，因人為操作，不可能和大直徑鋼筋一樣平直，這就存在測量誤差，本人認 為可采用以曲代直可解決這個問題，把鋼直尺放在一平臺上，以鋼筋一端與直尺 零點重合，順直尺方向轉(zhuǎn)動鋼筋，另一端與鋼直尺重合點即為鋼筋

5、長度。這樣檢 測精度比較高，能真實的表達重量偏差的實際情況。對于盤條鋼筋不能采用試驗 機進行調(diào)直，這樣做是相當于冷拉，后果是鋼筋的屈服強度不合格或沒有明顯的 屈服點。重量偏差初檢不合格后，能不能進行復檢各方爭論比較多，一方是依據(jù)GB/T 17505-1998W鋼及鋼產(chǎn)品一般交貨技術(shù)要求N規(guī)定，有一項不合格，可對該項從 原產(chǎn)品上取相同的雙倍試樣進行復試，合格后才能使用，不合格則這批產(chǎn)品判為 不合格應(yīng)退場。一方認為鋼筋作為均質(zhì)性材料，重量偏差不合格后，再次進行復 試合格的機率也不大，沒有進行復試的必要，直接判為不合格，這在某些地區(qū)已 實施，從GB1499.1-2007的修改稿中也表達出了重量偏差不

6、允許復檢的規(guī)定。二、拉伸性能檢測拉伸性能主要包括屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、最大力總伸長率、強 屈比、屈標比這幾個指標，這些指標是對鋼筋是否合格的重要評價指標，下面分 別一一闡述。2.1、斷后伸長率斷后伸長率是應(yīng)力一應(yīng)變曲線中試件被拉斷時的最大應(yīng)變值，又稱延伸率，它是 衡量鋼筋塑性的一個指標，也是鋼筋機械性能中必不可少的保證項目。斷后伸長 率的計算，是鋼筋在拉力作用下斷裂時，被拉長的那部分長度占原長的百分比。 把試件斷裂的兩段拼起來，可量得斷裂后標距段長L1，減去標距原長L0就是塑 性變形值，此值與原長的比率用5表示，即伸長率5值越大，表明鋼材的塑性 越好。伸長率與標距有關(guān)，對熱軋鋼筋的標

7、距取試件直徑的5倍長度作為測量的 標準，其伸長率以5 5表示。2.2最大力總伸長率在GB1499.2-2007混凝土用鋼第二部分熱軋帶肋鋼筋中規(guī)定了帶的鋼筋必 須做最大力總伸長率，而在GB50204-2002（2011版）中規(guī)定用于框架結(jié)構(gòu)的縱向 受力筋必須做最大力總伸長率，在GB1499.2-2007中規(guī)定最大力總伸長率有兩種 方法，一種是該標準的附錄B規(guī)定的移位法，另一種是GB/T228.1-2010所規(guī)定的 引伸計法。在實際試驗過程中通過對兩種方法的比較發(fā)現(xiàn)，GB1499.2-2007附錄 B測得的最大力總伸長率比GB/T 228.1-2010中引伸計法測定的數(shù)據(jù)大，其原因 是最大力之后

8、，非縮頸區(qū)的均勻變形區(qū)亦將繼續(xù)伸長。所以在新的GB199.2-XXXX送審稿中已把GB1499.2-2007附錄B刪除，采用GB/T 228.1-2010中所規(guī)定的引伸計法。2.3強屈比和超強比在GB1499.2-2007混凝土用鋼第二部分熱軋帶肋鋼筋中規(guī)定了帶E的鋼筋的 強屈比和屈標比，在GB50204-2002（2011版）中也規(guī)定用于框架結(jié)構(gòu)的縱向受力 筋的強屈比和屈標比，為什么會有上述規(guī)定，其主要原因如下:在高烈度地區(qū)抗 震設(shè)計的最大特點就是要保證鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)具有較好的延性和整體性，即 當構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下，通過結(jié)構(gòu)的塑性變形吸收地震作用所產(chǎn)生 的能量，使結(jié)構(gòu)仍維持一

9、定的承載能力。鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)是一種多次超靜定 結(jié)構(gòu)，允許局部出現(xiàn)塑性變形（塑性鉸），而不能產(chǎn)生構(gòu)件的局部脆性破壞，如 剪切破壞，這種結(jié)構(gòu)在強烈的地震荷載作用下，不僅具有承載能力，而且具有承 受較大變形的能力，通過結(jié)構(gòu)的變形來吸收和消耗地震能量，達到防止結(jié)構(gòu)倒塌 的目的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)延性設(shè)計原則是“強剪弱彎，弱梁強柱，更強節(jié)點”，設(shè)計中 要努力通過控制一些部位形成塑性鉸來提高整個框架的延性，使結(jié)構(gòu)的這些部位 出現(xiàn)塑性鉸后仍具有足夠的承載能力，避免塑性鉸過于集中在某一部位。如果屈 強比值實測值足夠大，隨鋼筋應(yīng)變所增加的強化段抗力就足以使塑性鉸形成并適 當擴展，從而保證整個結(jié)構(gòu)具有充分吸收地震的能力

10、，所以就有了強屈比N1.25 的限制。而鋼筋實測屈服強度與規(guī)定屈服強度標準值之比1.30是超強比值的 限制要求，因為抗震結(jié)構(gòu)不希望縱向受力鋼筋的超強比過大?？刂瞥瑥姳仁菫榱?防止構(gòu)件破壞形態(tài)的改變。譬如，梁內(nèi)鋼筋的超強比過高，可能會導致出現(xiàn)塑性 鉸的位置不出現(xiàn)塑性鉸的不利后果，即可能由鋼筋屈服的延性彎曲破壞轉(zhuǎn)為混凝 土碎裂的脆性破壞。2.4屈服強度當鋼筋的應(yīng)力超過屈服點以后，拉力不增加而變形卻顯著增加，將產(chǎn)生較大 的殘余變形時，以這時的拉力值除以鋼筋的截面積所得到的鋼筋單位面積所承擔 的拉力值，就是屈服強度os。屈服強度是鋼筋的重要性能指標，準確地求取 鋼筋的屈服強度對工程質(zhì)量有重要的意義，在

11、試驗過程受許多因素影響。 2.4.1試驗機量程的影響現(xiàn)在要求檢測結(jié)果為試驗機全量程的20%80%，如果試驗機的量程過大，不 能保證檢測數(shù)據(jù)試驗機在上述范圍內(nèi)，有可能會導致屈服強度難以判定或沒有屈 服發(fā)生，所以在試驗前先根據(jù)鋼筋直徑選擇合適噸位的試驗機，以滿足量程規(guī)定。 2.4.2夾具的影響這類影響在試驗中發(fā)生的幾率較高，主要表現(xiàn)為試樣夾持部分打滑或試驗機 某些力值傳遞環(huán)節(jié)間存在較大的間隙等因素，它在舊機器上出現(xiàn)的概率較大。由 于機器在使用一段時間后，各相對運動部件間會產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，使得摩擦系數(shù)明 顯降低，最直觀的表現(xiàn)為夾塊的鱗狀尖峰被磨平，摩擦力大幅度的減小。當試樣 受力逐漸增大達到最大靜摩擦

12、力時，試樣就會打滑，從而產(chǎn)生虛假屈服現(xiàn)象。如 果以前使用該試驗機所作試驗屈服值正常，而現(xiàn)在所作試驗屈服值明顯偏低，且 在某些較硬或者較脆的材料試驗時現(xiàn)象尤為明顯，則一般應(yīng)首先考慮是這一原 因。這時需及時進行設(shè)備的大修，消除間隙，更換夾塊。2.4.3、試驗機測控環(huán)節(jié)的影響試驗機測控環(huán)節(jié)是整個試驗機的核心，隨著技術(shù)的發(fā)展，目前這一環(huán)節(jié)基 本上采用了各種電子電路實現(xiàn)自動測控。由于自動測控知識的深奧，結(jié)構(gòu)的復雜， 原理的不透明，一旦在產(chǎn)品的設(shè)計中考慮不周，就會對結(jié)果產(chǎn)生嚴重的影響，并 且難以分析其原因。2.5抗拉強度抗拉強度（fu）抗拉強度就是以鋼筋被拉斷前所能承擔的最大拉力值除以 鋼筋截面積所得的拉

13、力值，抗拉強度又稱為極限強度。它是應(yīng)力一應(yīng)變曲線中最 大的應(yīng)力值，雖然在強度計算中沒有直接意義，但卻是鋼筋機械性能中必不可少 的保證項目?？估瓘姸仁卿摻钤诔惺莒o力荷載的極限能力，可以表示鋼筋在達到 屈服點以后還有多少強度儲備，是抵抗塑性破壞的重要指標。鋼筋有熔煉、軋制 過程中的缺陷，以及鋼筋的化學成分含量的不穩(wěn)定，常常反映到抗拉強度上，當 含碳量過高，軋制終止時溫度過低，抗拉強度就可能很高；當含碳量少，鋼中非 金屬夾雜物過多時，抗拉強度就較低?？估瓘姸鹊母叩停瑢︿摻罨炷两Y(jié)構(gòu)抵 抗反復荷載的能力有直接影響。通過多種試驗速率的試驗發(fā)現(xiàn)，在試驗過程中拉 伸速率過快引起的抗拉強度偏高，這是因為隨著拉伸速率的增大，材料的位錯運 動增加，位移滑移阻力增加，使材料產(chǎn)生附加強化，表現(xiàn)為慣性抗力隨加荷速度 的增加而使抗拉強度提高，所以在試驗過程中應(yīng)按照標準要求速率進行試驗。2.6冷彎性能冷彎性能是指鋼筋在經(jīng)冷加工（即常溫下加工）產(chǎn)生塑性變形時，對