水利工程钢筋的检测问题

□付小培（河南科源水利建设工程检测有限公司）

□徐庆健（河南省水利第一工程局）

原材料检测是按照规程、规范规定采用的试验方法获得试验数据，通过试验数据反映工程质量是否符合有关规程规范规定的质量标准。

水利工程中常用的原材料，如水泥、粉煤灰、砂石骨料、混凝土试块、外加剂、高分子防水材料、建筑密封材料、钢筋原材、土工合成材料、土样等，对这些材料需要根据规范、规程进行检测。文章主要介绍钢筋的检测及相关问题。

1 钢筋原材检测项目和取样数量

钢筋应按批进行检查和验收，每批由同一牌号、同一炉罐号、同一规格的钢筋组成。每批重量通常≤60t，超过60t的部分，每增加40t（或不足40t的余数）增加一个拉伸试验试样和一个弯曲试验试样。每批钢筋的检验项目、取样方法和试验方法应符合表1规定。

钢筋实际重量与理论重量的偏差（%）按下列公式计算：重量偏差＝试样实际总重量-（试样总长度×理论重量）/试样总长度×理论重量×100

2 钢筋原材的力学性能

2.1 抗拉性能

抗拉性能是建筑钢材最重要和最长用的技术性能。通过拉伸试验可以测得屈服强度、抗拉强度和伸长率，这些都是钢材的重要技术性能指标。钢材的拉伸试验应按国家标准《金属材料室温拉伸试验方法》（GB/T228.1-2010）进行。钢材的抗拉性能可用低碳钢拉伸的应力—应变图来说明,如图1所示。

2.2 屈服点

在应力—应变图OA范围内，应力和应变成比例增加。如在该范围内卸去拉力，试件恢复原状，此范围内的变形为弹性变形，这一阶段称为弹性阶段。当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段AB曲线范围内时，应变急剧增加，应力则在不大的范围内波动。B上点是屈服上限，B下点是屈服下限，也是屈服阶段应力波动的最低值。屈服强度是变形由弹性变形变为塑性变形的转折点，如钢材在超过屈服强度下工作。因此，在结构设计时，屈服强度是确定钢材强度取值的主要依据。对屈服现象不明显的钢材，规定以产生0.20%残余变形时的应力R0.20作为屈服强度。

表1 检测项目、取样、试验方法表

图1 低碳钢拉伸应力——应变图

2.3 抗拉强度

试件经过屈服阶段以后，应力-应变曲线逐步上升，钢材抵抗塑性变形的能力又重新提高，应力随应变的增加而增大，这一阶段称为强化阶段，对应力此阶段最高点C的应力称为抗拉强度，用Rm表示。

抗拉强度虽然在结构设计中不能直接利用，但屈服比RcL/Rm（屈服强度与抗拉强度的比值）却有一定的意义。屈强比越小，结构的安全性越高。但屈强比太小，则表明钢材强度的利用率偏低，不够经济。合理的屈强比一般为0.60～0.75。

2.4 伸长率

应力—应变曲线到达最高点C后，试件薄弱处显著缩小，塑性变形急剧增加，产生“颈缩”现象而断裂。试件被拉断后，测出拉断后的标距，即可按以下公式计算出伸长率。

式中：L0—试件受力前的标距长度（mm）；L1—试件拉断后的标距长度（mm）。

伸长率反映了钢材塑性变形能力，是衡量钢材塑性的一个重要指标，A越大说明钢材的塑性越好。塑性大、钢质软，结构塑性变形大，影响使用；塑性小，钢质硬脆，超载后易断裂破坏。塑性良好的钢材，偶尔超载，产生塑性变形，会使内部应力重新分布，不致于应力集中而发生脆段。

伸长率的大小还与标距长度有关。由于颈缩处的塑性变形较大，塑性变形在试件标距内是不均匀分布的。试件的标距与直径比值越大，计算出的伸长率就越小，通常用A5和A10分别表示L=5d0和L=10d0时的伸长率，d0为试件的原始直径。

3 钢筋原材的工艺性能

3.1 冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。冷弯性能的好坏是由冷弯试验来测定的。冷弯试验是将钢材按规定的弯曲角度与弯心直径进行弯曲，试件弯曲处的外表面无裂纹、起层或断裂为合格。弯曲角度越大，弯心直径与试件厚度(或直径)的比值越小，则表示钢材的冷弯性能越好。冷弯反映的是试件弯曲处的塑性变形，是处于更不利条件下的塑性变形，与拉伸时的伸长率相比是一种更严格的检验，能反映钢材内部组织的均匀程度、内应力和夹杂物等缺陷。

3.2 焊接性能

焊接是建筑结构中钢筋间最主要的联结方式，因此要求钢材具有良好的焊接性能。钢的焊接性能是指在一定焊接工艺条件下，在焊接及附近过热区不产生裂缝及硬脆倾向，焊缝处钢材的力学性能，尤其是强度不得低于原有钢材。焊接良好的钢材，其焊接后的焊缝接头牢固可靠，硬脆倾向小，仍能保持与母材基本相近的性能。

4 试验结果数值的修约

试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。如未规定具体要求，应按照如下要求进行修约：

——强度性能值修约至1MPa；

——屈服点延伸率修约至0.10%，其他延伸率和断后伸长率修约至0.50%；

——断面收缩率修约至1%。

5 试验报告

试验报告应至少包括以下信息（除非双方另有约定）：(a)本部分国家标准编号；(b)注明试验条件信息；(c)试样标识；(d)材料名称、牌号；(e)试样类型；(f)试样的取样方法和位置；(g)试验控制模式和试验速率或试验速率范围；(h)试验结果。

原材检测应根据相关规程规范、在水利水电工程项目建设的实践中，质量问题仍然困扰着工程项目如期交付并影响预期效益的实现。工程设计中，工程施工材料管理中，质量控制中，工程监督管理中都存在着一定问题。在实际工作中，只有结合相应的工程特点，并且结合工程实际的情况，科学合理、经济有效地选择适当的抽样方法，这样对于工程质量判定才能更加准确，不会造成不必要的经济损失，对水利工程管理具有重大意义。