论文-钢筋原材性能检测若干问题探讨

钢筋原材性能检测若干问题探讨

【摘要】本文不仅从理论上阐述了钢筋进场检测参数的重要性，而且就具体检测环节的相关注意事项进行了剖析，以保证钢筋检测结果的准确性。

【关键词】重量偏差、屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、最大力总伸长率、冷弯 前言

钢筋混凝土结构因具有坚固、耐久、防火性能好、比钢结构节省钢材和成本低等优点，使得其成为当今应用最广泛的一种建筑结构形式。钢筋是钢筋混凝土的骨架，因此钢筋材料的性能优劣对建筑物的质量起着至关重要的作用。每批钢筋在进场使用前按相关标准要求必须送检测机构进行检测，合格后方能在工程上才能使用。混凝土结构工程质量验收规范要求钢筋进场检验参数为重量偏差、拉伸性能（指屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、最大力总伸长率、强屈比、屈标比）、冷弯性能，下面对上述参数的检测理论和检测过程逐一进行剖析，以规范检测过程，保证检测结果的准确性。 一、重量偏差检测

钢筋重量偏差是指钢筋实际重量与理论重量之差占理论重量的比例，是钢筋的重要质量指标。

若重量偏差为负偏差，说明钢筋的实际横截面积小。如果重量负偏差超过标准规定值，则钢筋横截面积较小，可承受的负荷变小，会影响钢筋的使用性能。若重量偏差为正偏差，说明钢筋的实际横截面积大，造成不必要的浪费。目前国内钢筋生产普遍采用的是负偏差轧制，提高钢筋负偏差的方法一般是减少钢筋的内径，钢筋重量偏差的波动主要是钢筋内径的波动。但是减少钢筋内径在提高负偏差率的同时，也造成钢筋力学性能的波动。螺纹钢内径在钢筋横截面积中，所占比例高达85.6%~90.3%，是造成钢筋重量偏差的主要因素。通过理论推导，钢筋的强度与重量偏差是正相关关系，钢筋重量偏差每增加1%，屈服强度可降低4.5MPa左右，抗拉强度降低6MPa左右。稳定的重量偏差，是减少钢筋强度波动的主要原因，这也是为什么国家修改规范要严格控制钢筋重量偏差的原因。

在标准GB1499.1-2007和GB1499.2-2008都规定了相同的重量偏差检测方法：从不同根钢筋上截取，数量不少于5支，每支长度不小于500mm，长度逐支测量，精确到1mm。测量试样总重量时，应精确到不大于总重量的1%。从重量偏差的定义和检测方法可以知道，重量偏差主要受钢筋长度测量的准确度影响。送检的钢筋应两端平整并且端面与轴线垂直，这样才能准确测量钢筋的长度，但在实际送样中施工单位送检的钢筋没有达到上述要求，检测机构在检测过程中对确定钢筋长度出现测量不准，导致检测结果失真。另一方面对于盘条钢筋因钢筋本

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身弯曲，在标准中没有明确规定如何处理，现在的通用做法是把钢筋敲直再进行测量，因人为操作，不可能和大直径钢筋一样平直，这就存在测量误差，本人认为可采用以曲代直可解决这个问题，把钢直尺放在一平台上，以钢筋一端与直尺零点重合，顺直尺方向转动钢筋，另一端与钢直尺重合点即为钢筋长度。这样检测精度比较高，能真实的表达重量偏差的实际情况。对于盘条钢筋不能采用试验机进行调直，这样做是相当于冷拉，后果是钢筋的屈服强度不合格或没有明显的屈服点。

重量偏差初检不合格后，能不能进行复检各方争论比较多，一方是依据GB/T 17505-1998≤钢及钢产品一般交货技术要求≥规定，有一项不合格，可对该项从原产品上取相同的双倍试样进行复试，合格后才能使用，不合格则这批产品判为不合格应退场。一方认为钢筋作为均质性材料，重量偏差不合格后，再次进行复试合格的机率也不大，没有进行复试的必要，直接判为不合格，这在某些地区已实施，从GB1499.1-2007的修改稿中也表达出了重量偏差不允许复检的规定。 二、拉伸性能检测

拉伸性能主要包括屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、最大力总伸长率、强屈比、屈标比这几个指标，这些指标是对钢筋是否合格的重要评价指标，下面分别一一阐述。 2.1、断后伸长率

断后伸长率是应力一应变曲线中试件被拉断时的最大应变值，又称延伸率，它是衡量钢筋塑性的一个指标，也是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。断后伸长率的计算，是钢筋在拉力作用下断裂时，被拉长的那部分长度占原长的百分比。把试件断裂的两段拼起来，可量得断裂后标距段长L1，减去标距原长L0就是塑性变形值，此值与原长的比率用δ表示，即伸长率δ值越大，表明钢材的塑性越好。伸长率与标距有关，对热轧钢筋的标距取试件直径的5倍长度作为测量的标准，其伸长率以δ5表示。 2.2最大力总伸长率

在GB1499.2-2007混凝土用钢第二部分热轧带肋钢筋中规定了带E的钢筋必须做最大力总伸长率，而在GB50204-2002(2011版)中规定用于框架结构的纵向受力筋必须做最大力总伸长率，在GB1499.2-2007中规定最大力总伸长率有两种方法，一种是该标准的附录B规定的移位法,另一种是GB/T228.1-2010所规定的引伸计法。在实际试验过程中通过对两种方法的比较发现，GB1499.2-2007附录B测得的最大力总伸长率比GB/T 228.1-2010中引伸计法测定的数据大，其原因是最大力之后，非缩颈区的均匀变形区亦将继续伸长。所以在新的

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GB199.2-××××送审稿中已把GB1499.2-2007附录B删除，采用GB/T 228.1-2010中所规定的引伸计法。 2.3强屈比和超强比

在GB1499.2-2007混凝土用钢第二部分热轧带肋钢筋中规定了带E的钢筋的强屈比和屈标比，在GB50204-2002(2011版)中也规定用于框架结构的纵向受力筋的强屈比和屈标比，为什么会有上述规定，其主要原因如下:在高烈度地区抗震设计的最大特点就是要保证钢筋混凝土框架结构具有较好的延性和整体性，即当构件组成的结构在地震荷载作用下，通过结构的塑性变形吸收地震作用所产生的能量，使结构仍维持一定的承载能力。钢筋混凝土框架结构是一种多次超静定结构，允许局部出现塑性变形（塑性铰），而不能产生构件的局部脆性破坏，如剪切破坏，这种结构在强烈的地震荷载作用下，不仅具有承载能力，而且具有承受较大变形的能力，通过结构的变形来吸收和消耗地震能量，达到防止结构倒塌的目的。框架结构延性设计原则是“强剪弱弯，弱梁强柱，更强节点”，设计中要努力通过控制一些部位形成塑性铰来提高整个框架的延性，使结构的这些部位出现塑性铰后仍具有足够的承载能力，避免塑性铰过于集中在某一部位。如果屈强比值实测值足够大，随钢筋应变所增加的强化段抗力就足以使塑性铰形成并适当扩展，从而保证整个结构具有充分吸收地震的能力，所以就有了强屈比≥1.25的限制。而钢筋实测屈服强度与规定屈服强度标准值之比≤1.30是超强比值的限制要求，因为抗震结构不希望纵向受力钢筋的超强比过大。控制超强比是为了防止构件破坏形态的改变。譬如，梁内钢筋的超强比过高，可能会导致出现塑性铰的位置不出现塑性铰的不利后果，即可能由钢筋屈服的延性弯曲破坏转为混凝土碎裂的脆性破坏。 2.4屈服强度

当钢筋的应力超过屈服点以后，拉力不增加而变形却显著增加，将产生较大的残余变形时，以这时的拉力值除以钢筋的截面积所得到的钢筋单位面积所承担的拉力值，就是屈服强度σs 。屈服强度是钢筋的重要性能指标，准确地求取钢筋的屈服强度对工程质量有重要的意义，在试验过程受许多因素影响。 2.4.1试验机量程的影响

现在要求检测结果为试验机全量程的20%~80%，如果试验机的量程过大，不能保证检测数据试验机在上述范围内，有可能会导致屈服强度难以判定或没有屈服发生，所以在试验前先根据钢筋直径选择合适吨位的试验机，以满足量程规定。 2.4.2夹具的影响

这类影响在试验中发生的几率较高，主要表现为试样夹持部分打滑或试验机某些力值传递环节间存在较大的间隙等因素，它在旧机器上出现的概率较大。由

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于机器在使用一段时间后，各相对运动部件间会产生磨损现象，使得摩擦系数明显降低，最直观的表现为夹块的鳞状尖峰被磨平，摩擦力大幅度的减小。当试样受力逐渐增大达到最大静摩擦力时，试样就会打滑，从而产生虚假屈服现象。如果以前使用该试验机所作试验屈服值正常，而现在所作试验屈服值明显偏低，且在某些较硬或者较脆的材料试验时现象尤为明显，则一般应首先考虑是这一原因。这时需及时进行设备的大修，消除间隙，更换夹块。

2.4.3、试验机测控环节的影响

试验机测控环节是整个试验机的核心，随着技术的发展，目前这一环节基本上采用了各种电子电路实现自动测控。由于自动测控知识的深奥，结构的复杂，原理的不透明，一旦在产品的设计中考虑不周，就会对结果产生严重的影响，并且难以分析其原因。 2.5抗拉强度

抗拉强度（fu）抗拉强度就是以钢筋被拉断前所能承担的最大拉力值除以钢筋截面积所得的拉力值，抗拉强度又称为极限强度。它是应力一应变曲线中最大的应力值，虽然在强度计算中没有直接意义，但却是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。抗拉强度是钢筋在承受静力荷载的极限能力，可以表示钢筋在达到屈服点以后还有多少强度储备，是抵抗塑性破坏的重要指标。钢筋有熔炼、轧制过程中的缺陷，以及钢筋的化学成分含量的不稳定，常常反映到抗拉强度上，当含碳量过高，轧制终止时温度过低，抗拉强度就可能很高；当含碳量少，钢中非金属夹杂物过多时，抗拉强度就较低。 抗拉强度的高低，对钢筋混凝土结构抵抗反复荷载的能力有直接影响。通过多种试验速率的试验发现，在试验过程中拉伸速率过快引起的抗拉强度偏高，这是因为随着拉伸速率的增大，材料的位错运动增加，位移滑移阻力增加，使材料产生附加强化，表现为惯性抗力随加荷速度的增加而使抗拉强度提高，所以在试验过程中应按照标准要求速率进行试验。 2.6冷弯性能

冷弯性能是指钢筋在经冷加工（即常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。冷弯试验是测定钢筋在常温下承受弯曲变形能力的试验。试验时不应考虑应力的大小，而将直径为d的钢筋试件，绕直径为D的弯心（D规定有1d、3d、4d、5d）弯成180°。然后检查钢筋试样有无裂缝、鳞落、断裂等现象，以鉴别其质量是否合乎要求，冷弯试验是一种较严格的检验，能揭示钢筋内部组织不均匀等缺陷。冷弯试验过程中主要是选择正确的弯心，并对弯后试验进行认真检查，是否发生脱落或裂缝。

2016年3月20日

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