論文-鋼筋原材性能檢測(cè)若干問(wèn)題探討

1、鋼筋原材性能檢測(cè)若干問(wèn)題探討【摘要】本文不僅從理論上闡述了鋼筋進(jìn)場(chǎng)檢測(cè)參數(shù)的重要性，而且就具體檢測(cè) 環(huán)節(jié)的相關(guān)注意事項(xiàng)進(jìn)行了剖析，以保證鋼筋檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性?！娟P(guān)鍵詞】重量偏差、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、最大力總伸長(zhǎng)率、冷 彎前言鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)因具有堅(jiān)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(diǎn)，使得其成為當(dāng)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(duì)建筑物的質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。每批鋼 筋在進(jìn)場(chǎng)使用前按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求必須送檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，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(yàn)收規(guī)范要求鋼筋進(jìn)場(chǎng)檢驗(yàn)參數(shù)為重量偏差、拉 伸性能（

2、指屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率、最大力總伸長(zhǎng)率、強(qiáng)屈比、屈標(biāo) 比）、冷彎性能，下面對(duì)上述參數(shù)的檢測(cè)理論和檢測(cè)過(guò)程逐一進(jìn)行剖析，以規(guī)范 檢測(cè)過(guò)程，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。一、重量偏差檢測(cè)鋼筋重量偏差是指鋼筋實(shí)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(biāo)。若重量偏差為負(fù)偏差，說(shuō)明鋼筋的實(shí)際橫截面積小。如果重量負(fù)偏差超過(guò)標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定值，則鋼筋橫截面積較小，可承受的負(fù)荷變小，會(huì)影響鋼筋的使用性能。 若重量偏差為正偏差，說(shuō)明鋼筋的實(shí)際橫截面積大，造成不必要的浪費(fèi)。目前國(guó) 內(nèi)鋼筋生產(chǎn)普遍采用的是負(fù)偏差軋制，提高鋼筋負(fù)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(dòng)主要是鋼筋內(nèi)徑的波動(dòng)。但

3、是減少鋼筋內(nèi)徑在提高負(fù) 偏差率的同時(shí)，也造成鋼筋力學(xué)性能的波動(dòng)。螺紋鋼內(nèi)徑在鋼筋橫截面積中，所 占比例高達(dá)85.6%90.3%，是造成鋼筋重量偏差的主要因素。通過(guò)理論推導(dǎo)，鋼 筋的強(qiáng)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(qiáng)度可降低 4.5MPa左右，抗拉強(qiáng)度降低6MPa左右。穩(wěn)定的重量偏差，是減少鋼筋強(qiáng)度波動(dòng) 的主要原因，這也是為什么國(guó)家修改規(guī)范要嚴(yán)格控制鋼筋重量偏差的原因。在標(biāo)準(zhǔn)GB1499.1-2007和GB1499.2-2008都規(guī)定了相同的重量偏差檢測(cè)方 法：從不同根鋼筋上截取，數(shù)量不少于5支，每支長(zhǎng)度不小于500mm，長(zhǎng)度逐支 測(cè)量，精確到1 mm。測(cè)量試樣總重量時(shí)，

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(cè)方法可以知道，重量偏差主要受鋼筋長(zhǎng)度測(cè)量的準(zhǔn)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(zhǔn)確測(cè)量鋼筋的長(zhǎng)度，但在 實(shí)際送樣中施工單位送檢的鋼筋沒(méi)有達(dá)到上述要求，檢測(cè)機(jī)構(gòu)在檢測(cè)過(guò)程中對(duì)確 定鋼筋長(zhǎng)度出現(xiàn)測(cè)量不準(zhǔn)，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果失真。另一方面對(duì)于盤(pán)條鋼筋因鋼筋本 身彎曲，在標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)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(jìn)行 測(cè)量，因人為操作，不可能和大直徑鋼筋一樣平直，這就存在測(cè)量誤差，本人認(rèn) 為可采用以曲代直可解決這個(gè)問(wèn)題，把鋼直尺放在一平臺(tái)上，以鋼筋一端與直尺 零點(diǎn)重合，順直尺方向轉(zhuǎn)動(dòng)鋼筋，另一端與鋼直尺重合點(diǎn)即為鋼筋

5、長(zhǎng)度。這樣檢 測(cè)精度比較高，能真實(shí)的表達(dá)重量偏差的實(shí)際情況。對(duì)于盤(pán)條鋼筋不能采用試驗(yàn) 機(jī)進(jìn)行調(diào)直，這樣做是相當(dāng)于冷拉，后果是鋼筋的屈服強(qiáng)度不合格或沒(méi)有明顯的 屈服點(diǎn)。重量偏差初檢不合格后，能不能進(jìn)行復(fù)檢各方爭(zhēng)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(xiàng)不合格，可對(duì)該項(xiàng)從 原產(chǎn)品上取相同的雙倍試樣進(jìn)行復(fù)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(chǎng)。一方認(rèn)為鋼筋作為均質(zhì)性材料，重量偏差不合格后，再次進(jìn)行復(fù) 試合格的機(jī)率也不大，沒(méi)有進(jìn)行復(fù)試的必要，直接判為不合格，這在某些地區(qū)已 實(shí)施，從GB1499.1-2007的修改稿中也表達(dá)出了重量偏差不

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

7、距取試件直徑的5倍長(zhǎng)度作為測(cè)量的 標(biāo)準(zhǔn)，其伸長(zhǎng)率以5 5表示。2.2最大力總伸長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)率，在GB1499.2-2007中規(guī)定最大力總伸長(zhǎng)率有兩種 方法，一種是該標(biāo)準(zhǔn)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(jì)法。在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)對(duì)兩種方法的比較發(fā)現(xiàn)，GB1499.2-2007附錄 B測(cè)得的最大力總伸長(zhǎng)率比GB/T 228.1-2010中引伸計(jì)法測(cè)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(zhǎng)。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(jì)法。2.3強(qiáng)屈比和超強(qiáng)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(qiáng)屈比和屈標(biāo)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(qiáng)屈比和屈標(biāo)比，為什么會(huì)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(jì)的最大特點(diǎn)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(dāng)構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)在地震荷載作用下，通過(guò)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(qiáng)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(guò)結(jié)構(gòu)的變形來(lái)吸收和消耗地震能量，達(dá)到防止結(jié)構(gòu)倒塌 的目的?？蚣芙Y(jié)構(gòu)延性設(shè)計(jì)原則是“強(qiáng)剪弱彎，弱梁強(qiáng)柱，更強(qiáng)節(jié)點(diǎn)”，設(shè)計(jì)中 要努力通過(guò)控制一些部位形成塑性鉸來(lái)提高整個(gè)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(guò)于集中在某一部位。如果屈 強(qiáng)比值實(shí)測(cè)值足夠大，隨鋼筋應(yīng)變所增加的強(qiáng)化段抗力就足以使塑性鉸形成并適 當(dāng)擴(kuò)展，從而保證整個(gè)結(jié)構(gòu)具有充分吸收地震的能力

10、，所以就有了強(qiáng)屈比N1.25 的限制。而鋼筋實(shí)測(cè)屈服強(qiáng)度與規(guī)定屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值之比1.30是超強(qiáng)比值的 限制要求，因?yàn)榭拐鸾Y(jié)構(gòu)不希望縱向受力鋼筋的超強(qiáng)比過(guò)大?？刂瞥瑥?qiáng)比是為了 防止構(gòu)件破壞形態(tài)的改變。譬如，梁內(nèi)鋼筋的超強(qiáng)比過(guò)高，可能會(huì)導(dǎo)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(qiáng)度當(dāng)鋼筋的應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)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(shí)，以這時(shí)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(dān) 的拉力值，就是屈服強(qiáng)度os。屈服強(qiáng)度是鋼筋的重要性能指標(biāo)，準(zhǔn)確地求取 鋼筋的屈服強(qiáng)度對(duì)工程質(zhì)量有重要的意義，在

11、試驗(yàn)過(guò)程受許多因素影響。 2.4.1試驗(yàn)機(jī)量程的影響現(xiàn)在要求檢測(cè)結(jié)果為試驗(yàn)機(jī)全量程的20%80%，如果試驗(yàn)機(jī)的量程過(guò)大，不 能保證檢測(cè)數(shù)據(jù)試驗(yàn)機(jī)在上述范圍內(nèi)，有可能會(huì)導(dǎo)致屈服強(qiáng)度難以判定或沒(méi)有屈 服發(fā)生，所以在試驗(yàn)前先根據(jù)鋼筋直徑選擇合適噸位的試驗(yàn)機(jī)，以滿(mǎn)足量程規(guī)定。 2.4.2夾具的影響這類(lèi)影響在試驗(yàn)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(yàn)機(jī) 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(jī)器上出現(xiàn)的概率較大。由 于機(jī)器在使用一段時(shí)間后，各相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件間會(huì)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(dāng)試樣 受力逐漸增大達(dá)到最大靜摩擦

12、力時(shí)，試樣就會(huì)打滑，從而產(chǎn)生虛假屈服現(xiàn)象。如 果以前使用該試驗(yàn)機(jī)所作試驗(yàn)屈服值正常，而現(xiàn)在所作試驗(yàn)屈服值明顯偏低，且 在某些較硬或者較脆的材料試驗(yàn)時(shí)現(xiàn)象尤為明顯，則一般應(yīng)首先考慮是這一原 因。這時(shí)需及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的大修，消除間隙，更換夾塊。2.4.3、試驗(yàn)機(jī)測(cè)控環(huán)節(jié)的影響試驗(yàn)機(jī)測(cè)控環(huán)節(jié)是整個(gè)試驗(yàn)機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)測(cè)控。由于自動(dòng)測(cè)控知識(shí)的深?yuàn)W，結(jié)構(gòu)的復(fù)雜， 原理的不透明，一旦在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中考慮不周，就會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，并 且難以分析其原因。2.5抗拉強(qiáng)度抗拉強(qiáng)度（fu）抗拉強(qiáng)度就是以鋼筋被拉斷前所能承擔(dān)的最大拉力值除以 鋼筋截面積所得的拉

13、力值，抗拉強(qiáng)度又稱(chēng)為極限強(qiáng)度。它是應(yīng)力一應(yīng)變曲線中最 大的應(yīng)力值，雖然在強(qiáng)度計(jì)算中沒(méi)有直接意義，但卻是鋼筋機(jī)械性能中必不可少 的保證項(xiàng)目?？估瓘?qiáng)度是鋼筋在承受靜力荷載的極限能力，可以表示鋼筋在達(dá)到 屈服點(diǎn)以后還有多少?gòu)?qiáng)度儲(chǔ)備，是抵抗塑性破壞的重要指標(biāo)。鋼筋有熔煉、軋制 過(guò)程中的缺陷，以及鋼筋的化學(xué)成分含量的不穩(wěn)定，常常反映到抗拉強(qiáng)度上，當(dāng) 含碳量過(guò)高，軋制終止時(shí)溫度過(guò)低，抗拉強(qiáng)度就可能很高；當(dāng)含碳量少，鋼中非 金屬夾雜物過(guò)多時(shí)，抗拉強(qiáng)度就較低。抗拉強(qiáng)度的高低，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)抵 抗反復(fù)荷載的能力有直接影響。通過(guò)多種試驗(yàn)速率的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中拉 伸速率過(guò)快引起的抗拉強(qiáng)度偏高，這是因?yàn)殡S著拉伸速率的增大，材料的位錯(cuò)運(yùn) 動(dòng)增加，位移滑移阻力增加，使材料產(chǎn)生附加強(qiáng)化，表現(xiàn)為慣性抗力隨加荷速度 的增加而使抗拉強(qiáng)度提高，所以在試驗(yàn)過(guò)程中應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求速率進(jìn)行試驗(yàn)。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(shí)，對(duì)