水利工程鋼筋的檢測問題

□付小培（河南科源水利建設工程檢測有限公司）

□徐慶健（河南省水利第一工程局）

原材料檢測是按照規程、規范規定采用的試驗方法獲得試驗數據，通過試驗數據反映工程質量是否符合有關規程規范規定的質量標準。

水利工程中常用的原材料，如水泥、粉煤灰、砂石骨料、混凝土試塊、外加劑、高分子防水材料、建筑密封材料、鋼筋原材、土工合成材料、土樣等，對這些材料需要根據規范、規程進行檢測。文章主要介紹鋼筋的檢測及相關問題。

1 鋼筋原材檢測項目和取樣數量

鋼筋應按批進行檢查和驗收，每批由同一牌號、同一爐罐號、同一規格的鋼筋組成。每批重量通常≤60t，超過60t的部分，每增加40t（或不足40t的余數）增加一個拉伸試驗試樣和一個彎曲試驗試樣。每批鋼筋的檢驗項目、取樣方法和試驗方法應符合表1規定。

鋼筋實際重量與理論重量的偏差（%）按下列公式計算：重量偏差＝試樣實際總重量-（試樣總長度×理論重量）/試樣總長度×理論重量×100

2 鋼筋原材的力學性能

2.1 抗拉性能

抗拉性能是建筑鋼材最重要和最長用的技術性能。通過拉伸試驗可以測得屈服強度、抗拉強度和伸長率，這些都是鋼材的重要技術性能指標。鋼材的拉伸試驗應按國家標準《金屬材料室溫拉伸試驗方法》（GB/T228.1-2010）進行。鋼材的抗拉性能可用低碳鋼拉伸的應力—應變圖來說明,如圖1所示。

2.2 屈服點

在應力—應變圖OA范圍內，應力和應變成比例增加。如在該范圍內卸去拉力，試件恢復原狀，此范圍內的變形為彈性變形，這一階段稱為彈性階段。當對試件的拉伸進入塑性變形的屈服階段AB曲線范圍內時，應變急劇增加，應力則在不大的范圍內波動。B上點是屈服上限，B下點是屈服下限，也是屈服階段應力波動的最低值。屈服強度是變形由彈性變形變為塑性變形的轉折點，如鋼材在超過屈服強度下工作。因此，在結構設計時，屈服強度是確定鋼材強度取值的主要依據。對屈服現象不明顯的鋼材，規定以產生0.20%殘余變形時的應力R0.20作為屈服強度。

表1 檢測項目、取樣、試驗方法表

圖1 低碳鋼拉伸應力——應變圖

2.3 抗拉強度

試件經過屈服階段以后，應力-應變曲線逐步上升，鋼材抵抗塑性變形的能力又重新提高，應力隨應變的增加而增大，這一階段稱為強化階段，對應力此階段最高點C的應力稱為抗拉強度，用Rm表示。

抗拉強度雖然在結構設計中不能直接利用，但屈服比RcL/Rm（屈服強度與抗拉強度的比值）卻有一定的意義。屈強比越小，結構的安全性越高。但屈強比太小，則表明鋼材強度的利用率偏低，不夠經濟。合理的屈強比一般為0.60～0.75。

2.4 伸長率

應力—應變曲線到達最高點C后，試件薄弱處顯著縮小，塑性變形急劇增加，產生“頸縮”現象而斷裂。試件被拉斷后，測出拉斷后的標距，即可按以下公式計算出伸長率。

式中：L0—試件受力前的標距長度（mm）；L1—試件拉斷后的標距長度（mm）。

伸長率反映了鋼材塑性變形能力，是衡量鋼材塑性的一個重要指標，A越大說明鋼材的塑性越好。塑性大、鋼質軟，結構塑性變形大，影響使用；塑性小，鋼質硬脆，超載后易斷裂破壞。塑性良好的鋼材，偶爾超載，產生塑性變形，會使內部應力重新分布，不致于應力集中而發生脆段。

伸長率的大小還與標距長度有關。由于頸縮處的塑性變形較大，塑性變形在試件標距內是不均勻分布的。試件的標距與直徑比值越大，計算出的伸長率就越小，通常用A5和A10分別表示L=5d0和L=10d0時的伸長率，d0為試件的原始直徑。

3 鋼筋原材的工藝性能

3.1 冷彎性能

冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力，是鋼材的重要工藝性能。冷彎性能的好壞是由冷彎試驗來測定的。冷彎試驗是將鋼材按規定的彎曲角度與彎心直徑進行彎曲，試件彎曲處的外表面無裂紋、起層或斷裂為合格。彎曲角度越大，彎心直徑與試件厚度(或直徑)的比值越小，則表示鋼材的冷彎性能越好。冷彎反映的是試件彎曲處的塑性變形，是處于更不利條件下的塑性變形，與拉伸時的伸長率相比是一種更嚴格的檢驗，能反映鋼材內部組織的均勻程度、內應力和夾雜物等缺陷。

3.2 焊接性能

焊接是建筑結構中鋼筋間最主要的聯結方式，因此要求鋼材具有良好的焊接性能。鋼的焊接性能是指在一定焊接工藝條件下，在焊接及附近過熱區不產生裂縫及硬脆傾向，焊縫處鋼材的力學性能，尤其是強度不得低于原有鋼材。焊接良好的鋼材，其焊接后的焊縫接頭牢固可靠，硬脆傾向小，仍能保持與母材基本相近的性能。

4 試驗結果數值的修約

試驗測定的性能結果數值應按照相關產品標準的要求進行修約。如未規定具體要求，應按照如下要求進行修約：

——強度性能值修約至1MPa；

——屈服點延伸率修約至0.10%，其他延伸率和斷后伸長率修約至0.50%；

——斷面收縮率修約至1%。

5 試驗報告

試驗報告應至少包括以下信息（除非雙方另有約定）：(a)本部分國家標準編號；(b)注明試驗條件信息；(c)試樣標識；(d)材料名稱、牌號；(e)試樣類型；(f)試樣的取樣方法和位置；(g)試驗控制模式和試驗速率或試驗速率范圍；(h)試驗結果。

原材檢測應根據相關規程規范、在水利水電工程項目建設的實踐中，質量問題仍然困擾著工程項目如期交付并影響預期效益的實現。工程設計中，工程施工材料管理中，質量控制中，工程監督管理中都存在著一定問題。在實際工作中，只有結合相應的工程特點，并且結合工程實際的情況，科學合理、經濟有效地選擇適當的抽樣方法，這樣對于工程質量判定才能更加準確，不會造成不必要的經濟損失，對水利工程管理具有重大意義。