HRB400E熱軋帶肋鋼筋的試驗檢測與影響因素探析

張秀雙 （福州市建筑工程檢測中心有限公司，福建 福州 350003）

1 引言

在通常情況下，若鋼筋的強度越大，意味著建筑構件所具備的承載力越高，建筑構件就越安全穩定，所以配筋率的降低會采用高強鋼筋，但是實際情況中，并非是鋼筋強度越大，所起到的作用效果就越好。因為鋼筋彈性模量呈現出常值的態勢，所以若在高應力條件下，鋼筋強度越大，構件產生裂縫與變形的概率就越大。因此，合理的選用鋼筋至關重要。

鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋是工程結構最主要的材料之一，被廣泛應用于各類建筑工程中，而HRB400E熱軋帶肋鋼筋是目前國內最常用的抗震鋼筋[1～2]，并在高層建筑、橋梁、鐵道、港口、水電等重大基礎設施的鋼筋混凝土中得到廣泛應用[3]。建筑結構所具備的承載力，主要影響因素在于鋼筋強度，其中鋼筋下屈服強度、抗拉強度則是主要影響鋼筋強度的關鍵要素，其性能直接關系到國家經濟建設的發展和人民生命財產的安全，也正因此，進行建筑鋼筋原材料的檢測具有至關重要的意義和作用，而熱軋帶肋鋼筋是鋼筋原材料中的重中之重[4～5]。鋼筋力學性能的穩定性對保障材料穩定有著至關重要的作用，若鋼筋材料為批量、規模性生產，那么同批次材料的延伸性、強度等性能差異較小，在穩定性方面表現較為出色。

2 工程實例

福建省某工程項目送樣鋼筋采用HRB400E，直徑為18mm，公稱面積為254.5mm2，定尺長度為12m，重量在2.054t～4.135t，均有質量證明書，其中產品工藝性能、力學性能、抗震性能等經檢驗均為合格。本次HRB400E 鋼筋試驗溫度為19℃，保溫過程溫度為100℃，所需要的儀器主要為①萬能試驗機；②電子天平；③恒溫干燥箱；④0mm～600mm 鋼直尺；⑤0mm～300mm 數顯卡尺；⑥鋼筋標距儀；⑦鋼筋正反向彎曲試驗機等。

2.1 技術要求

依據《鋼筋混凝土用鋼第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2-2018）[6]，HRB400E 鋼筋牌號及化學成分和碳當量應符合表1所示。

HRB400E化學成分限值 表1

根據鋼筋質量證明書，送樣HRB400E 鋼筋化學成分含量如下所示：C 含 量 為0.23%～0.24%；Si 含 量 為0.30%～0.32%；Mn 含 量 為1.28%～1.34%；P 含量為0.022%～0.027%；S 含量為0.015%～0.022%；碳當量Ceq 含量為0.45%～0.47%，均滿足規范要求。

2.2 力學性能

同時，依據《鋼筋混凝土用鋼材試驗方法》（GB/T28900-2012）[7]，試驗8 根鋼筋進行力學性能試驗，具體結果詳見表2所示。

HRB400E的力學性能 表2

2.2.1強度試驗的具體步驟

①用標距儀打點；②放在拉力機上，儀器清零，進行試驗；③計算機進行采集數據的存儲與管理，并進行數據的計算與分析，最終結合計算數據生成鋼筋樣品的試驗報告。

2.2.2 延伸性能是鋼筋耗能、變形能力的主要體現

其鋼筋延伸性能直接影響到混凝土構件的整體穩定性和安全性。鋼筋延伸性計算主要是計算鋼筋斷口域拉斷量測的相對變形，通常會利用伸長率進行延伸性表示。延伸的主要試驗方式為①對齊試件斷裂處，保持斷裂處軸線保持水平，若對齊期間出現裂縫，需計入標距部分長度；②若臨近標距端點與拉斷處之間超過1/3 的距離，其標距長度可以利用卡尺進行測量；③若在標距處或者是標距端點位置試件斷裂，意味著試驗無效。

2.3 工藝性能

2.3.1規范要求

鋼筋的工藝性能主要為彎曲性能，對于牌號帶E 的鋼筋還應進行反向彎曲試驗。經彎曲試驗及反向彎曲試驗后，鋼筋均不得產生裂紋。HRB400E 的鋼筋彎曲壓頭直徑如表3 所示，反向彎曲試驗的彎曲壓頭直徑比彎曲試驗相應增加一個鋼筋公稱直徑。

彎曲試驗壓頭直徑 表3

2.3.2出廠證明

根據出廠質量證明書，HRB400E 鋼筋經冷彎試驗（拉伸180°）和反向彎曲試驗（正向彎曲90°、反向彎曲20°），鋼筋結果均為合格。

2.3.3工藝性能試驗

試驗開展依托于萬能試驗機或壓力機，試驗溫度保持在19℃之間，在冷彎試驗開展期間，將試樣放置于承壓滾的內側，保持彎心機與試樣一起前進，直到拉伸至180°，將活塞桿退出。反向彎曲試驗的彎曲壓頭直徑比彎曲試驗相應增加一個的鋼筋公稱直徑，反向彎曲試驗時，控制試驗溫度在19℃之間，先正向彎曲90°，經正向彎曲后的試樣開展時效熱處理，此時試樣溫度控制在100℃，然后將其試樣自然冷卻，接著反向彎曲20。，最后進行試驗結果的觀測。

現場進行彎曲試驗，彎芯直徑取值為72mm，彎曲角度180。，彎曲部位表面完好；反向彎曲試驗，彎芯直徑取值為90mm，正向彎曲角度90。，反向彎曲角度20。，彎曲部位表面完好。

2.4 重量偏差的測量

針對鋼筋重量試驗，需在不同鋼筋進行試樣截取，數量5 根及以上，每根長度保持在500mm 及以上。在具體試驗期間必須對試樣逐個測量，控制其精確度達到1mm。在測量試樣總重量時，需控制其誤差小于或等于總重量的1%。

依據《鋼筋混凝土用鋼第2部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2-2018），重量及允許偏差標準值及該批送樣鋼筋試驗結果如表4所示。

重量及允許偏差 表4

2.5 分析總結

該批鋼筋化學成分（C、Si、Mn、P、S及碳當量Ceq）均滿足規范要求，根據出廠質量證明書及試驗結果，該批鋼筋力學性能試驗（下屈服強度、抗拉強度、伸長率、最大力總延伸率等）、工藝性能試驗（彎曲性能及反向彎曲性能）均滿足規范要求，具體結果詳見表5所示。

HRB400E的結果對比 表5

該批鋼筋進行HRB400E 鋼筋重量偏差試驗結果均在2.2%～3.2%，滿足規范要求。

綜上所述，該批送樣鋼筋為合格。

3 試驗影響因素

從表5 可以看出，雖然試驗同批鋼筋均為合格，但是HRB400E鋼筋出廠值與試驗值仍存在一定程度的差異，究其原因，可能存在以下幾方面因素。

3.1 儀器設備

在具體試驗期間，影響試驗結果的主要因素包括儀器設備。部分機構考慮到運行成本，在試驗工作開展期間未結合具體情況進行儀器設備的及時更新，仍利用落后的儀器設備開展材料試驗，導致試驗結果極易出現誤差。與此同時，若機構儀器設備滯后，意味著試驗工作開展自動化程度低，不僅會影響到試驗結果的精準性，并且試驗效率相對較低，無法滿足原材料試驗的具體需求。

3.2 環境

在具體試驗期間，環境會直接影響到試驗結果，若試驗過程中無法對環境溫度進行有效控制，不僅影響到結果的誤差值，甚至最終試驗結果無法得到保障。因此，在試驗過程中，需確保環境條件滿足要求，避免對檢測結果產生影響。

3.3 操作過程

在試驗過程中，部分試驗人員操作過程未合理開展，會影響試驗結果。在具體鋼筋原材料試驗期間，部分檢測人員未嚴格按照規定要求進行原材料試驗，使得試驗結果精準性出現偏差。此外，部分試驗人員缺乏應有的素質能力與業務水平，未熟悉掌握具體的試驗流程、未明確掌握儀器設備的具體操作方法，導致鋼筋材料試驗過程開展不合理，直接影響到材料試驗結果的準確性，無法保證鋼筋原材料試驗結果的價值與作用。

3.4 試驗方法

試驗方法的應用也是主要影響因素之一，若在具體試驗期間試驗人員未選擇合理試驗方式，會影響到試驗結果的精準性。不同材料需利用不同的試驗方式，并且不同試驗的開展，所選擇的方法也存在差異，若試驗方法選擇不合理，不僅會影響試驗結果，還會加大試驗成本。

4 結論

①結合福建省某工程項目，依據標準《鋼筋混凝土用鋼第2 部分：熱軋帶肋鋼筋》（GB/T 1499.2-2018），試驗HRB400E鋼筋下屈服強度、抗拉強度、伸長率、最大力總延伸率、彎曲性能、反向彎曲性能、重量偏差等，并與該批鋼筋出廠值對比分析，得出本次試驗項目（力學性能試驗、工藝性能試驗及重量偏差試驗等）均符合規范要求，該批送樣鋼筋為合格。

②HRB400E 鋼筋出廠值與試驗值存在一定程度的差異，進而分析產生差異的原因，得出主要因素可能為儀器設備、環境、操作過程及檢測方法等，為后續類似工程提供借鑒與參考。