鋼筋焊接網用冷軋帶肋鋼筋伸長率不合格原因分析

方立新，陳旦紅，唐 蕾

（1 浙江省建設工程質量檢驗站有限公司，浙江 杭州 310012，2.嘉善縣科正建設工程檢測中心，浙江 嘉興 314100）

0 引 言

冷軋帶肋鋼筋焊接網是以高速控軋控冷熱軋盤條為母材，經冷變形后，在表面形成具有兩面、三面或是四面月牙形橫肋的深加工鋼材產品，具有強度高，工廠化產品生產，相比傳統手工綁扎鋼筋施工速度快，焊點抗剪力高，避免了混凝土澆筑過程中人為踩踏和混凝土自重造成的節點開脫，保護層厚度容易控制。鋼筋焊接網的縱橫向鋼筋連成整體，限制了混凝土裂縫的作用，減少了裂紋在鋼筋間隔中的傳遞，使得構件裂紋減少，耐久性提高［1］。

1 鋼筋焊接網生產工藝流程

現有鋼筋焊接網大多采用 CRB 550 牌號的冷軋帶肋鋼筋焊接，在產品檢測過程中，經常出現斷后伸長率不合格的情況，根據 GB/T 13788－2017《冷軋帶肋鋼筋》［2］的要求，對斷后伸長率不合格的試樣進行了最大力總延伸率的測量，同樣發現不合格。斷后伸長率和最大力總延伸率是表征材料塑性變形能力的指標，塑性好，構件在破壞前能發生明顯變形，不會出現毫無征兆的脆性斷裂，所以伸長率是建筑質量的保證之一，必須符合標準要求［3-4］。目前鋼筋焊接網廠家生產工藝流程一般為：盤條翻轉機→高放線架→除磷→潤滑→第1架軋機減徑→第2架軋機冷軋刻痕→機械應力消除→收線或定尺切割→自動焊網機→定尺切割→堆垛。從該生產工藝流程可以看出，整個焊接網的生產過程可以分為兩大部分，一部分是焊網原材料即冷軋帶肋鋼筋的加工過程，另一部分是焊接網的加工和堆放過程。

2 原因分析

2.1 原材料的影響

GB/T 13788－2017《冷軋帶肋鋼筋》［4］標準規定，制造冷軋帶肋鋼筋的原料宜符合 GB/T 28899－2012《冷軋帶肋鋼筋用熱軋盤條》［5］的要求，相比 GB/T 13788－2008《冷軋帶肋鋼筋》標準中原料應符合 GB/T 701－2008《低碳鋼熱軋圓盤條》［6］的規定，新標準對原材料的力學性能提出了更高的要求，原材料化學成分和力學性能如表1 和表2 所示，并且將 Q215 等級盤條從原料選用名錄中刪除。從表1 和表2 可以看出，新標準推薦使用的冷軋帶肋鋼筋原材料 CRW·Q235 與普通Q235 鋼相比，化學成分中碳含量比普通 Q235 鋼要高，隨著碳含量的增加，屈服點和抗拉強度提高，但塑性和韌性下降，在力學性能上 CRW·Q235 鋼通過規定抗拉強度和伸長率的最小值，保證了原材料生產廠家在提高強度的同時，需要更加注重軋制過程控軋控冷工藝，通過細化晶粒來保證伸長率滿足標準要求。而目前鋼筋焊接網廠家仍然是采購普通 Q235 級鋼，更有甚者采購Q215 級鋼，只能通過增大變形量提高抗拉強度，大變形下的加工硬化造成伸長率偏低。

表1 原材料化學成分

表2 原材料力學性能

2.2 加工硬化影響

目前設計單位在設計過程中，普遍采用偶數規格鋼筋焊接網，而我國鋼筋的主流產品也是以偶數為主，這就造成鋼網生產廠家必須用偶數規格原材經過上述工藝流程得到偶數鋼筋。以 Φ8 mm 鋼網生產為例，廠家需先用 Φ10 mm 的圓鋼，經過減徑、冷軋刻痕得到 Φ8 mm 鋼筋，總變形率為 35.9 %，如用 Φ8 mm 圓鋼軋制 Φ6 mm 冷軋鋼筋，總變形量高達 43.7 %，如此大的變形量在材料內部表現為晶粒被拉長甚至破碎，位錯密度顯著增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，產生加工硬化現象［7］，表現為斷后伸長率和最大力下總延伸率低。雖然后續有機械去應力工序，但是相比熱處理退火去應力，效果不明顯，如果讓鋼網生產廠家增加去應力退火設備，會增加企業資金投入和管理負擔，造成能源浪費，提高產品成本。

如果設計單位采用奇數鋼筋焊接網，例如采用Φ8 mm 圓鋼軋制 Φ7 mm 冷軋鋼筋，總變形量為 23.5 %，可以明顯降低變形量，減少加工硬化造成的塑性和韌性損失。相關研究表明，變形量在 20 %~30 % 是較理想的區間［8］，建議設計單位考慮采用奇數規格的鋼筋焊接網用于工程，這樣可以最大程度地保證產品質量，也可以緩解中小型鋼筋焊接網生產廠家的困局。

2.3 軋制工藝影響

三面肋鋼筋的橫截面積近似圓形，三條橫肋呈120°分布，如圖1 所示。在檢測過程中發現，縱筋和橫筋的截面不圓度越大，斷后斷口呈斜切面脆性斷裂，伸長率不合格的幾率越大。成品尺寸根據前述工藝生產流程可以看出，原材料要經過第 1 架軋機減徑，和第 2 架軋機冷軋刻痕才能生產出最終的冷軋帶肋鋼筋，整個生產過程能連續不間斷地進行是建立在“秒流量”相等的基礎上，即在相同時間內進入第1架軋機的原料體積和從第 2 架軋機出來的成品體積應該相等，如果前一架次軋機速度快，后一軋機速度慢，在兩架軋機之間會形成堆鋼，這樣生產出來的冷軋帶肋鋼筋容易帶“耳朵”，會造成一面或兩面橫肋偏高，整個尺寸的橫截面形狀不圓度偏大。如果前一架次軋機速度慢，后一架次軋機速度快，則兩架軋機之間會形成拉鋼，拉鋼造成的直接后果就是成品橫肋不充盈，肋高不滿足標準要求。

圖1 三面肋鋼筋橫截面形狀

冷軋帶肋鋼筋的減徑和成型只有兩架軋機，中間沒有活套調節余量，如果軋機轉速運轉不均勻，原料會在拉鋼和堆鋼狀態下來回變換，造成整根線材尺寸不均勻。根據金屬斷裂理論，金屬斷裂的位置一般就是缺陷存在的地方，如果整根線材尺寸不均勻，在受力過程中，裂紋首先從截面尺寸小，受拉應力大的地方發生，繼而擴展到整個截面，造成試樣斷裂，加之前面提到的加工硬化因素，造成試樣伸長率不合格。鋼網生產廠家應加大設備投入，引進穩定性好，轉速均勻，耐用性好的軋機，同時要做好工藝優化，調整工藝參數，配合設備平穩運轉，保證尺寸均勻。

3 結 論

1）提高冷軋帶肋鋼筋的伸長率，要從材料源頭抓起，采購符合標準要求的原料，避免依靠加大變形量提高強度，而造成伸長率不合格的問題。

2）原材料規格的生產現狀，限制了由奇數原材料冷軋偶數鋼筋的這一良好生產途徑，鋼網生產企業應尋求更有效的機械去應力方法，同時建議設計單位采用奇數規格的鋼筋焊接網，如此可以最大程度地保證工程質量。

3）生產廠家要提高設備的穩定性，優化生產工藝，保證生產過程平穩順暢，減少產品尺寸的不均勻性。

4）鋼筋焊接網進場之后，要嚴格按照標準和驗收規范要求，進行取樣送檢，對于不合格的產品要限制使用或退場。