HRB400E热轧带肋钢筋的试验检测与影响因素探析

张秀双 （福州市建筑工程检测中心有限公司，福建 福州 350003）

1 引言

在通常情况下，若钢筋的强度越大，意味着建筑构件所具备的承载力越高，建筑构件就越安全稳定，所以配筋率的降低会采用高强钢筋，但是实际情况中，并非是钢筋强度越大，所起到的作用效果就越好。因为钢筋弹性模量呈现出常值的态势，所以若在高应力条件下，钢筋强度越大，构件产生裂缝与变形的概率就越大。因此，合理的选用钢筋至关重要。

钢筋混凝土用热轧带肋钢筋是工程结构最主要的材料之一，被广泛应用于各类建筑工程中，而HRB400E热轧带肋钢筋是目前国内最常用的抗震钢筋[1～2]，并在高层建筑、桥梁、铁道、港口、水电等重大基础设施的钢筋混凝土中得到广泛应用[3]。建筑结构所具备的承载力，主要影响因素在于钢筋强度，其中钢筋下屈服强度、抗拉强度则是主要影响钢筋强度的关键要素，其性能直接关系到国家经济建设的发展和人民生命财产的安全，也正因此，进行建筑钢筋原材料的检测具有至关重要的意义和作用，而热轧带肋钢筋是钢筋原材料中的重中之重[4～5]。钢筋力学性能的稳定性对保障材料稳定有着至关重要的作用，若钢筋材料为批量、规模性生产，那么同批次材料的延伸性、强度等性能差异较小，在稳定性方面表现较为出色。

2 工程实例

福建省某工程项目送样钢筋采用HRB400E，直径为18mm，公称面积为254.5mm2，定尺长度为12m，重量在2.054t～4.135t，均有质量证明书，其中产品工艺性能、力学性能、抗震性能等经检验均为合格。本次HRB400E 钢筋试验温度为19℃，保温过程温度为100℃，所需要的仪器主要为①万能试验机；②电子天平；③恒温干燥箱；④0mm～600mm 钢直尺；⑤0mm～300mm 数显卡尺；⑥钢筋标距仪；⑦钢筋正反向弯曲试验机等。

2.1 技术要求

依据《钢筋混凝土用钢第2 部分：热轧带肋钢筋》（GB/T 1499.2-2018）[6]，HRB400E 钢筋牌号及化学成分和碳当量应符合表1所示。

HRB400E化学成分限值 表1

根据钢筋质量证明书，送样HRB400E 钢筋化学成分含量如下所示：C 含 量 为0.23%～0.24%；Si 含 量 为0.30%～0.32%；Mn 含 量 为1.28%～1.34%；P 含量为0.022%～0.027%；S 含量为0.015%～0.022%；碳当量Ceq 含量为0.45%～0.47%，均满足规范要求。

2.2 力学性能

同时，依据《钢筋混凝土用钢材试验方法》（GB/T28900-2012）[7]，试验8 根钢筋进行力学性能试验，具体结果详见表2所示。

HRB400E的力学性能 表2

2.2.1强度试验的具体步骤

①用标距仪打点；②放在拉力机上，仪器清零，进行试验；③计算机进行采集数据的存储与管理，并进行数据的计算与分析，最终结合计算数据生成钢筋样品的试验报告。

2.2.2 延伸性能是钢筋耗能、变形能力的主要体现

其钢筋延伸性能直接影响到混凝土构件的整体稳定性和安全性。钢筋延伸性计算主要是计算钢筋断口域拉断量测的相对变形，通常会利用伸长率进行延伸性表示。延伸的主要试验方式为①对齐试件断裂处，保持断裂处轴线保持水平，若对齐期间出现裂缝，需计入标距部分长度；②若临近标距端点与拉断处之间超过1/3 的距离，其标距长度可以利用卡尺进行测量；③若在标距处或者是标距端点位置试件断裂，意味着试验无效。

2.3 工艺性能

2.3.1规范要求

钢筋的工艺性能主要为弯曲性能，对于牌号带E 的钢筋还应进行反向弯曲试验。经弯曲试验及反向弯曲试验后，钢筋均不得产生裂纹。HRB400E 的钢筋弯曲压头直径如表3 所示，反向弯曲试验的弯曲压头直径比弯曲试验相应增加一个钢筋公称直径。

弯曲试验压头直径 表3

2.3.2出厂证明

根据出厂质量证明书，HRB400E 钢筋经冷弯试验（拉伸180°）和反向弯曲试验（正向弯曲90°、反向弯曲20°），钢筋结果均为合格。

2.3.3工艺性能试验

试验开展依托于万能试验机或压力机，试验温度保持在19℃之间，在冷弯试验开展期间，将试样放置于承压滚的内侧，保持弯心机与试样一起前进，直到拉伸至180°，将活塞杆退出。反向弯曲试验的弯曲压头直径比弯曲试验相应增加一个的钢筋公称直径，反向弯曲试验时，控制试验温度在19℃之间，先正向弯曲90°，经正向弯曲后的试样开展时效热处理，此时试样温度控制在100℃，然后将其试样自然冷却，接着反向弯曲20。，最后进行试验结果的观测。

现场进行弯曲试验，弯芯直径取值为72mm，弯曲角度180。，弯曲部位表面完好；反向弯曲试验，弯芯直径取值为90mm，正向弯曲角度90。，反向弯曲角度20。，弯曲部位表面完好。

2.4 重量偏差的测量

针对钢筋重量试验，需在不同钢筋进行试样截取，数量5 根及以上，每根长度保持在500mm 及以上。在具体试验期间必须对试样逐个测量，控制其精确度达到1mm。在测量试样总重量时，需控制其误差小于或等于总重量的1%。

依据《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》（GB/T 1499.2-2018），重量及允许偏差标准值及该批送样钢筋试验结果如表4所示。

重量及允许偏差 表4

2.5 分析总结

该批钢筋化学成分（C、Si、Mn、P、S及碳当量Ceq）均满足规范要求，根据出厂质量证明书及试验结果，该批钢筋力学性能试验（下屈服强度、抗拉强度、伸长率、最大力总延伸率等）、工艺性能试验（弯曲性能及反向弯曲性能）均满足规范要求，具体结果详见表5所示。

HRB400E的结果对比 表5

该批钢筋进行HRB400E 钢筋重量偏差试验结果均在2.2%～3.2%，满足规范要求。

综上所述，该批送样钢筋为合格。

3 试验影响因素

从表5 可以看出，虽然试验同批钢筋均为合格，但是HRB400E钢筋出厂值与试验值仍存在一定程度的差异，究其原因，可能存在以下几方面因素。

3.1 仪器设备

在具体试验期间，影响试验结果的主要因素包括仪器设备。部分机构考虑到运行成本，在试验工作开展期间未结合具体情况进行仪器设备的及时更新，仍利用落后的仪器设备开展材料试验，导致试验结果极易出现误差。与此同时，若机构仪器设备滞后，意味着试验工作开展自动化程度低，不仅会影响到试验结果的精准性，并且试验效率相对较低，无法满足原材料试验的具体需求。

3.2 环境

在具体试验期间，环境会直接影响到试验结果，若试验过程中无法对环境温度进行有效控制，不仅影响到结果的误差值，甚至最终试验结果无法得到保障。因此，在试验过程中，需确保环境条件满足要求，避免对检测结果产生影响。

3.3 操作过程

在试验过程中，部分试验人员操作过程未合理开展，会影响试验结果。在具体钢筋原材料试验期间，部分检测人员未严格按照规定要求进行原材料试验，使得试验结果精准性出现偏差。此外，部分试验人员缺乏应有的素质能力与业务水平，未熟悉掌握具体的试验流程、未明确掌握仪器设备的具体操作方法，导致钢筋材料试验过程开展不合理，直接影响到材料试验结果的准确性，无法保证钢筋原材料试验结果的价值与作用。

3.4 试验方法

试验方法的应用也是主要影响因素之一，若在具体试验期间试验人员未选择合理试验方式，会影响到试验结果的精准性。不同材料需利用不同的试验方式，并且不同试验的开展，所选择的方法也存在差异，若试验方法选择不合理，不仅会影响试验结果，还会加大试验成本。

4 结论

①结合福建省某工程项目，依据标准《钢筋混凝土用钢第2 部分：热轧带肋钢筋》（GB/T 1499.2-2018），试验HRB400E钢筋下屈服强度、抗拉强度、伸长率、最大力总延伸率、弯曲性能、反向弯曲性能、重量偏差等，并与该批钢筋出厂值对比分析，得出本次试验项目（力学性能试验、工艺性能试验及重量偏差试验等）均符合规范要求，该批送样钢筋为合格。

②HRB400E 钢筋出厂值与试验值存在一定程度的差异，进而分析产生差异的原因，得出主要因素可能为仪器设备、环境、操作过程及检测方法等，为后续类似工程提供借鉴与参考。