不同種類建筑鋼材力學性能檢測技術差異性研究

汪博昆段瑞斌許田富趙正明

（1 廣東省建設工程質量安全檢測總站有限公司)

(2 廣東省建筑科學研究院集團股份有限公司）

0 引言

建筑鋼材通常是指鋼結構建筑用鋼，主要為普通碳素結構鋼和低合金結構鋼。隨著我國經濟的繁榮發展，高層建筑、超高層建筑、大跨度體育場館、會展中心以及鋼結構廠房等大型結構工程日益增多，需要使用高性能的鋼結構用鋼[1-2]。鋼結構工程和建筑鋼材質量成為關注的焦點，對整個工程的質量安全有著重要影響，而鋼材質量檢測為鋼結構建筑質量安全保駕護航。

建筑鋼材的主要產品標準有《優質碳素結構鋼》GB/T 699-2015、《碳素結構鋼》GB/T 700-2006、《低合金高強度結構鋼》GB/T 1591-2018、《碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋鋼板和鋼帶》GB/T 3274-2017、《建筑結構用鋼板》GB/T 19879-2015 等標準。雖然此類標準中的檢測參數類似，均為拉伸性能參數，如屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、以及沖擊吸收功等，但這些標準適用范圍不同、產品標準牌號不同、技術要求不同，在檢測過程中可能會因為選擇的檢驗依據不當或技術要求使用錯誤而造成檢測結果的偏差。另外，工程中用的鋼材，其產品表面普遍無產品標準號、牌號等標識，施工方目測檢查無法辨識，容易被用錯，給工程質量管理以及控制帶來諸多麻煩[3-4]。

本文分析了常用鋼材的產品標準在標準適用范圍、技術要求、試驗方法等方面的主要差異，并輔以實際案例分析，為生產廠家、施工單位以及檢測機構提供參考。

1 產品標準的適用范圍

《優質碳素結構鋼》GB/T 699-2015、《碳素結構鋼》GB/T 700-2006、《低合金高強度結構鋼》GB/T 1591-2018、《碳素結構鋼和低合金結構鋼熱軋鋼板和鋼帶》GB/T 3274-2017、《建筑結構用鋼板》GB/T 19879-2015，5 個常用標準的使用范圍不完全相同。其中GB/T 1591-2018 的適用范圍廣；GB/T 699-2015 以及GB/T 3274-2017 對產品的外型尺寸作了限制要求；而GB/T 700-2006 和GB/T 19879-2015 則在產品用途上作了限制，并且GB/T 19879-2015 還在不同牌號的鋼材外型尺寸上作了規定限制[5]。5個標準的適用范圍和標準起源見表1。

表1 常用建筑鋼材產品標準的適用范圍及標準起源[6-10]

2 產品標準性能參數差異

由于GB/T 3274-2017 中規定厚度小于3mm 的鋼板和鋼帶的抗拉強度和斷后伸長率應符合GB/T 700、GB/T 1591 的規定，斷后伸長率允許比GB/T 700 或GB/T 1591 的規定降低5%（絕對值）。根據需方要求，鋼板和鋼帶的屈服強度可按GB/T 700、GB/T 1591 的規定，因此本小節不對GB/T 3274-2017 進行參數對比。又根據GB/T 699-2015 中適用的鋼材與其他3 個標準完全不同，因此也不進行對比分析。

GB/T 700-2006 中將鋼材分為Q195、Q215、Q235、Q275 四個牌號，質量等級分為A、B、C、D 四個等級；GB/T1591-2018 中將熱軋鋼材分為Q355、Q390、Q420C、Q460C四個牌號，質量等級分為B、C、D 三個等級；GB/T 19879-2015 中將鋼材分為Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ、Q500GJ、Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ9 個牌號，質量等級分為C、D、E三個等級。

由上可知，鋼材的種類、牌號眾多，相應的力學性能指標要求各異。以工程項目中常見的種類和牌號為例進行分析研究。分別選擇GB/T 1591-2018中的Q390和GB/T 19879-2015 的Q390GJ 以 及GB/T 700-2006 中 的Q235 和GB/T 19879-2015 中的Q235GJ 進行參數對比，詳見表2、表3。

由表2 可知，標準GB/T1591-2018、GB/T19879-2015對拉伸性能、沖擊等參數指標均有涉及，而對于斷后伸長率以及沖擊吸收能量這兩個指標，GB/T1591-2018 將試件分為縱向和橫向，并且除了試件方向為縱向、且厚度或直徑≤40mm 的條件下，GB/T19879-2015 中對斷后伸長率的要求比GB/T1591-2018 更高。類似的，抗拉強度以及沖擊吸收能量這兩個指標也是GB/T19879-2015 要求更高。

表2 GB/T 1591-2018與GB/T 19879-2015對比分析

由表3 可知，標準GB/T700-2006、GB/T19879-2015對對拉伸性能、沖擊等參數指標均有涉及。對于檢測抗拉強度GB/T19879-2015 中對試件的厚度或直徑做了一定限制，而GB/T700-2006 沒作限制，適用范圍較寬，并且GB/T19879-2015 中對抗拉強度的要求更高，沖擊吸收能量也是GB/T19879-2015 要求更高。至于斷后伸長率則是與抗拉強度相反，GB/T700-2006 中對試件的厚度或直徑做了一定限制，而GB/T19879-2015 沒做任何限制。對于屈服強度，兩本標準都對試件的厚度或直徑做了限制，但通過總結分析得出，GB/T19879-2015 適用的范圍小于GB/T700-2006，強度要求高于GB/T700-2006。

表3 GB/T 700-2006與GB/T 19879-2015對比分析

3 試驗方法

建筑鋼材的物理力學性能試驗試驗方法，基本上在產品標準里都有規定，不同產品標準里的試驗方法既有共通之處，也有差異之處。本文將5 個常用的建筑鋼材標準物理力學試驗方法的差異性進行對比分析，見表4。

由表4 可以看出，5 個標準中，對于拉伸、沖擊性能的測試方法以及取樣部位基本一致，但是在取樣數量上有些許差異；而彎曲試驗GB/T 699-2015 標準中沒有涉及試驗方法，其他4 個標準的彎曲試驗方法以及取樣部位和數量一致。5 個標準中的拉伸、沖擊、彎曲試驗方法分別按照GB/T 228.1、GB/T 229、GB/T 232 標準實行，取樣部位按照GB/T 2975實行。

表4 不同標準的鋼材力學性能試驗

4 案例分析

⑴某工程項目，使用出廠檢驗標準為《碳素結構鋼》GB/T 700-2006，板厚20mm，牌號為Q235 的鋼板。工程使用前進行常規見證送檢至某第三方檢測機構，委托時將牌號填寫為Q235GJ，抗拉強度檢驗結果390MPa，不合格。就檢驗標準技術要求進行原因分析，發現委托方送檢的實際樣品為Q235 鋼板，標準要求抗拉強度在370-500MPa 范圍內即合格，檢測人員在出具報告時按照送樣人員填寫的Q235GJ 對抗拉強度進行評定，而Q235GJ 抗拉強度技術要求為400-510MPa。Q235GJ 的技術要求大于Q235 的技術要求，導致了抗拉強度檢測結果判定不合格。反之假設廠家按《建筑結構用鋼板》GB/T 19879-2015 標準生產的板厚20mm、牌號為Q235GJ的鋼板，委托時錯誤地將牌號填寫為Q235，檢測結果可能會是合格，但由于牌號填寫錯誤，則結果視為無效，原因是檢測出的性能指標無法反應材料的真實質量。

⑵某工程項目，使用出廠檢驗標準《低合金高強度結構鋼》GB/T 1591-2018，牌號為Q390的鋼板V型縱向沖擊試樣。工程使用前進行常規見證送檢至某第三方檢測機構。由于檢測員的失誤在做沖擊試驗時，使用的標準為GB/T 19879-2015，沖擊吸收能量檢驗結果為40J，不合格。就檢驗標準技術要求進行原因分析，委托方送檢的實際樣品為Q390，縱向沖擊樣品，標準要求沖擊吸收能量應不小于34J 即合格。而由于檢測人員失誤，用錯標準，GB/T 19879-20151 中沖擊吸收能量時不小于47J才合格，因此檢測結果為不合格。

5 結語

通過對常用建筑鋼材的產品標準進行對比研究，以及實際案例分析，總結了在建筑鋼材檢測過程中，一些常見的結果差異性問題。只胡保證鋼材在送檢過程中樣品信息無錯誤、檢測過程中實驗人員無失誤、驗收過程中按照產品標準的規定進行，才能從根本上解決檢測結果差異性的問題。