钢筋力学性能检验常见问题及原因分析

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  【摘 要】钢筋是建设工程中量大面广的工程材料之一;对钢筋进行力学性能检验,是各建筑工程试验室的主要任务之一。这项工作自抽样、试验至结论较普遍地存在一些问题,存在着产生错判和误判的隐患,应当予以重视。
  【关键词】钢筋力学;检验;问题;分析
  钢筋质量对结构的安全性影响很大。对进场钢筋的力学性能进行抽样检验,在我国现行国家标准《混凝土结构工程质量验收规范》GB50204--2011中,属于必须强制执行的条文。该标准的5.2.1和6.2.1条都规定:“钢筋进场时,应按现行国家标准……的规定抽取试件作力学性能检验,其质量必须符合有关标准的规定”,并且依据建设工程质量法的规定,对这项工作实行了见证抽样。因此,检验工作中存在的问题更应引起我们的重视。
  1.常见问题
  1.1关于抽样方面的主要问题
  试样的信息源不足
  首先,资料信息应保证抽样产品、试料、试样及其所在试验单元之间的可追溯性。这方面除材料的规格、牌号、生产厂外,还必须有代表这批被检验钢材——“试验单元”的出厂或进场的批次号、被抽出的“抽样产品”的编号和试料或试样的编号。如果这批钢材将被用于有抗震要求的框架结构,则还应注明此材料的用途。纵向受力钢筋应选用HRB335E、HRB400E、HRB500E、HRBF335E、HRBF400E、HRBF500E、其强度及最大力总伸长率实测值应符合以下规定:
  1.1.1钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25;
  1.1.2钢筋屈服强度实测值与标准屈服强度值的比值不应大于1.30;
  1.1.3钢筋最大力下总伸长率不应小于9%;
  但是,目前的实际情况是,检验试样很少附有上述完整的资料。这样,试样就失去了与试验单元之间联系的“可追溯性”,它至少影响了工程质量保证体系资料的完整性,一旦发生质量争议,该检验报告将起不到应有的法律效用。
  其次,从抽样产品(进场批次中的一根或一盘)上截取钢筋试样,如果不对试料或试样编号,一旦一根试样的性能出现问题,便不能对抽样产品溯源,将影响到问题的处理和复验抽样工作的进行。
  一些牌号钢筋的抽样数量不符合现行国家标准的规定,常见的有:
  抽样人员不熟悉标准造成的抽样错误,例如:
  《 钢筋混凝土用钢第一部分热轧光圆钢筋》(GB1499.1-2008)中规定每批抽检常规弯曲、拉伸应抽取4根如有重量偏差应抽取5根取长度不小于500mm。很多单位送样还按照《低碳钢圆盘条》(GB/T701--1997)6章表4规定,每批盘条抽取I根拉伸试样2根冷弯试样,但实际误把拉伸试样取成1根;
  《冷轧带肋钢筋》钢筋出厂检验(GBl3788--2008)7.1条表4规定,拉伸试验每盘一个,弯曲试验或反复弯曲试验每批2个,但实际误把弯曲试验或反复弯曲试验也按每盘l个抽取或将拉伸试样按批抽取。
  这样,就有由于不正确的抽样,可能导致不适当甚至是错误的结论。
  1.2执行标准选用不当。
  例如:《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》(IGJ95—2011)对冷轧带肋钢筋进场验收作出的规定(JGJ95—2011 7.1)和《冷轧带肋钢筋》(GB l3788--2008)以及《混凝土结构工程质量验收规范》(GB 50204—2011)对检验作出的规定是不一样的:
  JGJ 95对650级及以上级别冷轧带肋钢筋抽样规定有较GB l3788和GB 2004为严格的规定——拉伸试验采用一次抽样方案,弯曲试验的复验取逐盘检验方案,而GB l3788和GB 502004则规定拉伸试验采用二次抽样方案,弯曲试验的复验采用GB17505标准的非逐盘检验的“非序贯试验”法。
  JGJ 95的规定对550级冷轧带肋钢筋则采用了较GB l3788和GB 50204更为宽松的方案——“以不大于10t为一批,从每批中随机抽取二个试样,一根做拉伸试验,一根作弯曲试验”,而GB l3788则仍采用与其它级别相同的抽样方案和复验方案。
  按常理,我们进行的是钢筋进场验收工作,理应执行GB 50204或JGJ 95的规定;GB 50204是国家标准,JGJ95是行业标准,行业标准低于国家标准的规定可以被忽略,但高于国家标准的规定仍可能有被考虑的必要(如该设计要求执行JGJ 95规程时,尽管我们认为JGJ 95在这方面的规定并没有多大的必要性,但目前仍应执行它)。
  但我们常看到的是JGJ 95标准和GB50204的有关抽样的规定被忽视,把冷轧带肋钢筋当一般热轧钢筋抽样,这就可能因此而导致进场验收工作的偏差。
  1.3复验抽样方案选择不当
  复验标准选择不当。目前主要表现在冷轧带肋钢筋(GB l3788)和钢筋混凝土用热轧带肋钢筋(GB 1499)两个品种上。
  按照GB l3788和GB l499的规定,他们的“复验与判定规则应符合GB/T l7505的规定”,即:
  如若冷轧带肋钢筋的拉伸试验不合格,应在抽出不合格试样的那盘钢筋上再抽两个试样,做拉伸试验。
  如若冷轧带肋钢筋的弯曲试验不合格或钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的拉伸(或弯曲)试验不合格,则应任选下列方案之一进行抽样检验:
  1.3.1舍弃抽出不合格試样的那盘(根)钢筋,再在剩余的那批钢筋中抽出两盘(根)钢筋作为“抽样产品”,然后再从中分别切取试样,进行不合格项目的试验。
  1.3.2不舍弃抽出不合格试样的那盘(根)钢筋,再在原检验批中抽出两盘(根)钢筋作为“抽样产品”,然后再从中分别切取试样,进行不合格项目的试验,“但是重取的试样必须是从保留在试验单元中的抽样产品上切取的”。   但是,我们所见,几乎所有试验室还没有执行 GBl7505的规定,或者说还没有注意到这方面的规定。这样就会发生抽样错误。
  1.4执行标准不当
  现行有关复验的标准有GBl7050、GB 2101~2103,虽然他们适用于不同品种的钢材,但相同的规定是都只对“不合格项”(拉伸或弯曲)进行抽样复验,但在实际操作中常连同合格项一起进行复验,从而引起抽样错误。
  复验抽样错误的结果与初次抽样错误一样,将可能导致检验结论的错误!
  2.关于试验方法方面的主要问题
  拉伸试验中的常见问题,试验机的度盘选择过大。
  试验机度盘的有效范围为20%~80%。度盘选择过大,使测读数据小于度盘有效范围的20%,导致被采集数据精度的不足。
  原始标距选用不当和原始标记制作不当
  2.1试样的原始标距是由它的材质标准规定的。 GBl499与GB13788用的标距是不一样的:GBl499规定用5d,GB 13788规定用10d。这两种材料在检验时,常被混淆而发生原始标距错误。
  2.2.GB 228(金属拉伸试验方法》规定:“原始标距的标记应准确到±l%”;“试样原始标距与最接近夹头间的距离不小于1.5d或1.5b”。但是,在实际操作中,这些规定常被忽略,致使试样原始标距和原始标距的精度缺乏保证,甚至把原始标记放到了夹头中间,从而影响了伸长率的检测精度。
  测定原始横截面积的主要失误,是对所有钢筋试样一律用公称横截面积计算抗拉强度。
  试样原始横截面积的测定方法是试验方法(GB228)范畴的内容,只有当材质技术标准有特殊规定时,才可以不执行试验方法中的规定。(这在GB228—2002中就有明确的规定)混凝土工程的现行钢筋材质标准都作了用公称横截面积计算强度的规定,对这些钢材的试样理应用公称横截面积计算强度.
  2.3拉伸荷载的施加速率控制不当,且速率偏快居多。
  荷载施加速率的快慢将直接影响检测结果,特别是在钢材屈服之前的速率,将对钢材屈服荷载的准确测读产生较大的影响:快则偏高(偏不安全),慢则偏低。
  2.4屈服点测读错误
  建筑钢材是以规定最低强度为其特性指标的一种钢材,其屈服强度指标一律指下屈服强度。按照定义,下屈服强度应为“在屈服期间,不计初始瞬时效应的最低应力。”(GB 2284.9.2.2;参阅附图)但实际运作中常误以初始瞬时效应为屈服荷载,甚至测取上屈服强度。
  2.5在伸长率测定方面常见的主要问题是:忽略了标记和夹头间的有效距离和任何情况下不使用移位法测定伸长量,从而导致伸长率测定的偏差。
  2.6在测读记录方面常见的问题是:测读记录的有效位数不足,导致检验结果的精度不够,例如:在度盘式试验机上,荷载测读一般应至l/10分度(3~4位有效数),而实际只测记至l个分度(2~3位);断后标距测定应测记至0.25mm,但实际常只记至lmm。这就增加了试验结果的附加误差,影响了试验结果的精度。
  2.7处理检测数据方面的主要问题是:忽略了数据的有效性。
  例如GB 228规定:“试样断在标距外或断在机械刻划的标距标记处,而且断后伸长率小于规定值”,“应重做同样数量试样的试验”,但在考核中发现,常有将所有数据一律视为有效数据的。如果这样,就有可能得出错判或误判的试验结果。
  2.8弯曲试验中的问题
  在弯曲试验中,弯心直径和弯曲角度是两大要素;试验必须在该材质指标规定的弯心直径和弯曲角度下进行。在实际工作中,常用非规定的弯心直径进行试验,并且,常弯不足180°的弯曲角度就停止试验。在这种情况下所得的试验结果,极易导致误判的结论。
  2.9关于试验结果评定方面的主要问题
  试验结果评定方面常见的主要问题,是指标不全就下力学工艺性能合格的结论,主要有如下几方面的表现:
  冷轧带肋钢筋(GB l3788)还规定Rm/Rp0.2比值应不小于l.03”。但在实际工作中,常在此项规定被忽略的情况下就下结论。
  《混凝凝土结构工程质量验收规范》(GB 50204)规定,“对有抗震设防要求的框架结构,其从向受力钢筋的强度………在设计无要求时,对一二级抗震等级,检验所得的强度实测值应符合:抗拉强度实测值/屈服强度实测值≮l.25;屈服强度实测值/抗拉强度标准值≯1.30”。但在实际工作中,也常在此项规定被忽略的情况下就下结论。
  在上述情况下极易得出误判的结论。对于冷轧带肋钢筋,许多生产企业的质量保证体系比较薄弱,产品质量的稳定性较差,这更应引起我们的重视。
  3.原因分析与对策
  原因分析
  3.1对检测标准认识不够
  检验人员对检测标准认识不够,是产生上述种种问题的主要原因之一。这种迹象包括:
  3.2许多检测人员进行检测工作的实际依据不是现行检测技术标准而是参考资料——讲义、手册等。这些资料都可能是很好的 参考资料,但它代替不了檢测技术标准,因为它极易滞后于现行标准或只摘录了检测技术标准中的一部分内容,当你翻阅它时,或标准可能已经修订,(一般情况下每三五年会修订一次)或缺少检验所需全部资料,如把它作为检验工作的依据,就极易产生偏差。
  3.3检测单位所拥有的检测标准的数量过少,检测人员没有随手可翻阅的标准,且标准的配套性往往不足,更新不及时。
  3.4对标准的学习欠深入欠全面,往往重视材质标准不重视配套的方法标准、验收标准、仪器设备标准;了解了一般性的规定,忽略了特殊规定;掌握了一般性操作,忽略了检测的精度要求,等等。
  检测技术标准是开展检测工作的唯一依据,检测过程的每一个操作步骤应能追溯至标准中的某章节条款,犹如法之于司法人员,检测技术标准就是检测工作的技术法规!因此,作为一名检测人员,首先必须坚定地树立起这样一个意识——检测技术标准是开展检测工作必须遵循的唯一依据;其次,检验标准必须随手可得,学习标准要仔细,有关内容和配套标准都应当学习。   3.5培训、管理力度不够是出现前述种种问题的另一个主要原因。
  目前各检验单位的人员的文化素质有了普遍的提高,不乏大中专程度的检验人员,但几乎没有出自检验专业的人员,且又多只经几天的集中培训就上了岗,操作难以熟悉,检测计量方面的配套知识(误差理论、数据处理、仪器设备等)不足,加之单位内原有的基础薄弱,检验工作自是容易出现问题。
  另一方面,钢筋的品种多、标准多,其力学、工艺性能检验较之其他建材有一定的复杂性;其推荐性的试验方法标准常常需要我们去有选择地使用,一些操作细节还需要我们去充实和完善,但至今还没有制订出一份切实可行的工艺性的实施细则,培训还限于讲座性的深度。我省原计划对建筑试验室的日常管理工作至今还没有正常开展。这就妨碍了检验工作水平的迅速提高。
  对策:首先,是单位内部应在进一步学习规范标准和基础理论的基础上,加强岗位练兵,提高操作技能和熟练程度,制定和完善检验方法实施细则;其次,建筑工程检测机构的日常管理工作正常地开展起来,加强检测信息和检测技术的交流,加强有深度的技术培训,如能建立一个省(自治区)级基层材料试验学会,(或协会)在互联网上建立一个专门的信息网页,则将更有利于交流,更有利于检测事业的发展。这对于其它项目的检测工作也是必要的,这同时也是长久以来我们系统各检测单位的愿望。
  在这改革开放的和平崛起的年代,各行各业都在和国际接轨,我们也有必要着手这方面的接轨工作,加快我们检测事业的发展。
  参考文献:
  [1]国家标准《混凝土结构工程质量验收规范}GB 50204-2011.
  [2]行业标准《冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程》 JGJ95-2011.
  [3]国家标准《金属材料拉伸试验 第1部分:室温试验方法》GB/T228.1-2010.
  [4]国家标准《金属材料弯曲试验方法))GB/T232-2010.
  [5]国家标准《低碳钢热轧圆盘条))GB/T701-1992.
  [6]国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》 GBl499.1-2008.
  [7]國家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》 GBl499.2-2007.
  [8]国家标准《冷轧带肋钢筋}GB l3788-2008.
  [9]国家标准《预应力混凝土用热处理钢筋》GB4463-1984.
  [10]国家标准《钢及钢产品交货一般技术要求》GB/T17505-1998.
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