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鋼筋力學(xué)性能檢驗常見問題及原因分析

劉凡安1  王寬忍2郝俊明3

(1．廣廈建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司西安分公司  710075  西安；

2．扶風(fēng)縣建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站  722200扶風(fēng)；

3．陜西省建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督檢驗測試中心710082西安)

1、前言

    鋼筋是建設(shè)工程中量大面廣的工程材料之一；對鋼筋進(jìn)行力學(xué)性能檢驗，是各建筑工程試驗室的主要任務(wù)之一。我們在對試驗室進(jìn)行資質(zhì)驗收的考核中發(fā)現(xiàn)，這項工作自抽樣、試驗至結(jié)論較普遍地存在一些問題，存在著產(chǎn)生錯判和誤判的隱患，應(yīng)當(dāng)予以重視。

    鋼筋質(zhì)量對結(jié)構(gòu)的安全性影響很大。對進(jìn)場鋼筋的力學(xué)性能進(jìn)行抽樣檢驗，在我國現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50204--2002中，屬于必須強(qiáng)制執(zhí)行的條文。該標(biāo)準(zhǔn)的5.2.1和6.2.1條都規(guī)定：“鋼筋進(jìn)場時，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)………的規(guī)定抽取試件作力學(xué)性能檢驗，其質(zhì)量必須符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定”，并且依據(jù)建設(shè)工程質(zhì)量法的規(guī)定，對這項工作實行了見證抽樣。因此，檢驗工作中存在的問題更應(yīng)引起我們的重視。

2、常見問題

    2.1關(guān)于抽樣方面的主要問題

    2.1.1試樣的信息源不足

    首先，資料信息應(yīng)保證抽樣產(chǎn)品、試料、試樣及其所在試驗單元之間的可追溯性。這方面除材料的規(guī)格、牌號、生產(chǎn)廠外，還必須有代表這批被檢驗鋼材——“試驗單元”的出廠或進(jìn)場的批次號、被抽出的“抽樣產(chǎn)品”的編號和試料或試樣的編號。如果這批鋼材將被用于有一二級抗震要求的框架結(jié)構(gòu)，則還應(yīng)注明此材料的用途。

    但是，目前的實際情況是，抽出的檢驗試樣很少附有上述完整的資料。這樣，試樣就失去了與試驗單元之間聯(lián)系的“可追溯性”，它至少影響了工程質(zhì)量保證體系資料的完整性，一旦發(fā)生質(zhì)量爭議，該檢驗報告將起不到應(yīng)有的法律效用。

    其次，從抽樣產(chǎn)品(進(jìn)場批次中的一根或一盤)上截取鋼筋試樣，如果不對試料或試樣編號，一旦一根試樣的性能出現(xiàn)問題，便不能對抽樣產(chǎn)品溯源，將影響到問題的處理和復(fù)驗抽樣工作的進(jìn)行。

    2.1.2一些牌號鋼筋的抽樣數(shù)量不符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，常見的有：

    2.1.2.1抽樣人員不熟悉標(biāo)準(zhǔn)造成的抽樣錯誤，例如：

    a《低碳鋼熱軋圓盤條)>(GB／T701--1997)6章表4規(guī)定，每批盤條抽取I根拉伸試樣2根冷彎試樣，但實際誤把拉伸試樣也取成2根；

    b《冷軋帶肋鋼筋》鋼筋出廠檢驗(GBl3788--2000)7．1條表4規(guī)定，拉伸試驗每盤一個，彎曲試驗或反復(fù)彎曲試驗每批2個，但實際誤把彎曲試驗或反復(fù)彎曲試驗也按每盤l個抽取或?qū)⒗�伸試樣按批抽取�?/span>

    c《預(yù)應(yīng)力混凝土熱處理鋼筋》(GB4463一l984)“應(yīng)從每批鋼筋中選取l0％的盤數(shù)(不少于25盤)進(jìn)行力學(xué)性能試驗”，誤按一般熱軋鋼筋的數(shù)量抽取。

    這樣，就有由于不正確的抽樣，可能導(dǎo)致不適當(dāng)甚至是錯誤的結(jié)論。

    2.1.2.2執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)選用不當(dāng)。

    例如：《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》(IGJ95—2003)對冷軋帶肋鋼筋進(jìn)場驗收作出的規(guī)定(JGJ95—2003 7．1．3)和《冷軋帶肋鋼筋》(GB l3788--2000)以及《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50204—2002)對檢驗作出的規(guī)定是不一樣的：

    JGJ 95對650級及以上級別冷軋帶肋鋼筋抽樣規(guī)定有較GB l3788和GB 2004為嚴(yán)格的規(guī)定——拉伸試驗采用一次抽樣方案，彎曲試驗的復(fù)驗取逐盤檢驗方案，而GB l3788和GB 2004則規(guī)定拉伸試驗采用二次抽樣方案，彎曲試驗的復(fù)驗采用GB17505標(biāo)準(zhǔn)的非逐盤檢驗的“非序貫試驗”法。

    JGJ 95的規(guī)定對550級冷軋帶肋鋼筋則采用了較GB l3788和GB 50204更為寬松的方案——“以不大于10t為一批，從每批中隨機(jī)抽取二個試樣，一根做拉伸試驗，一根作彎曲試驗”，而GB l3788則仍采用與其它級別相同的抽樣方案和復(fù)驗方案。

    按常理，我們進(jìn)行的是鋼筋進(jìn)場驗收工作，理應(yīng)執(zhí)行GB 50204或JGJ 95的規(guī)定；GB 50204是國家標(biāo)準(zhǔn)，JGJ95是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低于國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定可以被忽略，但高于國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定仍可能有被考慮的必要(如該設(shè)計要求執(zhí)行JGJ 95規(guī)程時，盡管我們認(rèn)為JGJ 95在這方面的規(guī)定并沒有多大的必要性，但目前仍應(yīng)執(zhí)行它)。

    但我們常看到的是JGJ 95標(biāo)準(zhǔn)和GB50204的有關(guān)抽樣的規(guī)定被忽視，把冷軋帶肋鋼筋當(dāng)一般熱軋鋼筋抽樣，這就可能因此而導(dǎo)致進(jìn)場驗收工作的偏差。

    2.1.3復(fù)驗抽樣方案選擇不當(dāng)

    2.1.3.1復(fù)驗標(biāo)準(zhǔn)選擇不當(dāng)。目前主要表現(xiàn)在冷軋帶肋鋼筋(GB l3788)和鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋(GB 1499)兩個品種上。

    按照GB l3788和GB l499的規(guī)定，他們的“復(fù)驗與判定規(guī)則應(yīng)符合GB／T l7505的規(guī)定”，即：

    2.1.3.1.1如若冷軋帶肋鋼筋的拉伸試驗不合格，應(yīng)在抽出不合格試樣的那盤鋼筋上再抽兩個試樣，做拉伸試驗。

    2.1.3.1.2如若冷軋帶肋鋼筋的彎曲試驗不合格或鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋的拉伸(或彎曲)試驗不合格，則應(yīng)任選下列方案之一進(jìn)行抽樣檢驗：

    a舍棄抽出不合格試樣的那盤(根)鋼筋，再在剩余的那批鋼筋中抽出兩盤(根)鋼筋作為“抽樣產(chǎn)品”，然后再從中分別切取試樣，進(jìn)行不合格項目的試驗。

    b不舍棄抽出不合格試樣的那盤(根)鋼筋，再在原檢驗批中抽出兩盤(根)鋼筋作為“抽樣產(chǎn)品”，然后再從中分別切取試樣，進(jìn)行不合格項目的試驗，“但是重取的試樣必須是從保留在試驗單元中的抽樣產(chǎn)品上切取的”。

    但是，我們所見，幾乎所有試驗室還沒有執(zhí)行 GBl7505的規(guī)定，或者說還沒有注意到這方面的規(guī)定。這樣就會發(fā)生抽樣錯誤。

    2.1.3.2執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)不當(dāng)

    現(xiàn)行有關(guān)復(fù)驗的標(biāo)準(zhǔn)有GBl7050、GB 2101～2103，雖然他們適用于不同品種的鋼材，但相同的規(guī)定是都只對“不合格項”(拉伸或彎曲)進(jìn)行抽樣復(fù)驗，但在實際操作中常連同合格項一起進(jìn)行復(fù)驗，從而引起抽樣錯誤。

    復(fù)驗抽樣錯誤的結(jié)果與初次抽樣錯誤一樣，將可能導(dǎo)致檢驗結(jié)論的錯誤!

    2.2關(guān)于試驗方法方面的主要問題

    2.2.1拉伸試驗中的常見問題

    2.2.1.1試驗機(jī)的度盤選擇過大。

    試驗機(jī)度盤的有效范圍為20％~80％。度盤選擇過大，使測讀數(shù)據(jù)小于度盤有效范圍的20％，導(dǎo)致被采集數(shù)據(jù)精度的不足。

    2.2.1.2原始標(biāo)距選用不當(dāng)和原始標(biāo)記制作不當(dāng)

    a.試樣的原始標(biāo)距是由它的材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的。 GBl3013((鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》GB 701(低碳鋼熱軋圓盤條》用的標(biāo)距是不一樣的：GBl3013規(guī)定用5d，GB 701規(guī)定用10d。這兩種材料在檢驗時，常被混淆而發(fā)生原始標(biāo)距錯誤。

    b.GB 228(金屬拉伸試驗方法》規(guī)定：“原始標(biāo)距的標(biāo)記應(yīng)準(zhǔn)確到±l％”；“試樣原始標(biāo)距與最接近夾頭間的距離不小于1.5d或1.5b”。但是，在實際操作中，這些規(guī)定常被忽略，致使試樣原始標(biāo)距和原始標(biāo)距的精度缺乏保證，甚至把原始標(biāo)記放到了夾頭中間，從而影響了伸長率的檢測精度。

    2.2.1.3測定原始橫截面積的主要失誤，是對所有鋼筋試樣一律用公稱橫截面積計算抗拉強(qiáng)度。

    試樣原始橫截面積的測定方法是試驗方法(GB228)范疇的內(nèi)容，只有當(dāng)材質(zhì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有特殊規(guī)定時，才可以不執(zhí)行試驗方法中的規(guī)定。(這在GB228—1987中就有明確的規(guī)定)混凝土工程的現(xiàn)行鋼筋材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)都作了用公稱橫截面積計算強(qiáng)度的規(guī)定，對這些鋼材的試樣理應(yīng)用公稱橫截面積計算強(qiáng)度，但像《低碳鋼熱軋圓盤條》標(biāo)準(zhǔn)，(GB 701)它并沒有做出那樣的規(guī)定，就應(yīng)當(dāng)執(zhí)行(GB 228)的規(guī)定：“根據(jù)測量的試樣長度、試樣質(zhì)量和材料密度確定其原始橫截面積”(GB228附錄84)，不應(yīng)再用公稱橫截面積。

    2.2.1.4拉伸荷載的施加速率控制不當(dāng)，且速率偏快居多。

    荷載施加速率的快慢將直接影響檢測結(jié)果，特別是在鋼材屈服之前的速率，將對鋼材屈服荷載的準(zhǔn)確測讀產(chǎn)生較大的影響：快則偏高(偏不安全)，慢則偏低。

    2.2.1.5屈服點測讀錯誤

    建筑鋼材是以規(guī)定最低強(qiáng)度為其特性指標(biāo)的一種鋼材，其屈服強(qiáng)度指標(biāo)一律指下屈服強(qiáng)度。按照定義，下屈服強(qiáng)度應(yīng)為“在屈服期間，不計初始瞬時效應(yīng)的最低應(yīng)力。”(GB 2284.9.2.2；參閱附圖)但實際運作中常誤以初始瞬時效應(yīng)為屈服荷載，甚至測取上屈服強(qiáng)度。

    2.2.1.6在伸長率測定方面常見的主要問題是：忽略了標(biāo)記和夾頭間的有效距離和任何情況下不使用移位法測定伸長量，從而導(dǎo)致伸長率測定的偏差。

    2.2.1.7在測讀記錄方面常見的問題是：測讀記錄的有效位數(shù)不足，導(dǎo)致檢驗結(jié)果的精度不夠，例如：在度盤式試驗機(jī)上，荷載測讀一般應(yīng)至l／10分度(3~4位有效數(shù))，而實際只測記至l個分度(2~3位)；斷后標(biāo)距測定應(yīng)測記至0．25mm，但實際常只記至lmm。這就增加了試驗結(jié)果的附加誤差，影響了試驗結(jié)果的精度。

    2.2.1.8處理檢測數(shù)據(jù)方面的主要問題是：忽略了數(shù)據(jù)的有效性。

    例如GB 228規(guī)定：“試樣斷在標(biāo)距外或斷在機(jī)械刻劃的標(biāo)距標(biāo)記處，而且斷后伸長率小于規(guī)定值”，“應(yīng)重做同樣數(shù)量試樣的試驗”，但在考核中發(fā)現(xiàn)，常有將所有數(shù)據(jù)一律視為有效數(shù)據(jù)的。如果這樣，就有可能得出錯判或誤判的試驗結(jié)果。

    2.2.1.9彎曲試驗中的問題

    在彎曲試驗中，彎心直徑和彎曲角度是兩大要素；試驗必須在該材質(zhì)指標(biāo)規(guī)定的彎心直徑和彎曲角度下進(jìn)行。在實際工作中，常用非規(guī)定的彎心直徑進(jìn)行試驗，并且，常彎不足1800的彎曲角度就停止試驗。在這種情況下所得的試驗結(jié)果，極易導(dǎo)致誤判的結(jié)論。

    2.3關(guān)于試驗結(jié)果評定方面的主要問題

    試驗結(jié)果評定方面常見的主要問題，是指標(biāo)不全就下力學(xué)工藝性能合格的結(jié)論，主要有如下幾方面的表現(xiàn)：

    2.3.1冷軋帶肋鋼筋(GB l3788)還規(guī)定“鋼筋的規(guī)定非比例伸長應(yīng)力Rp0.2值應(yīng)不小于抗拉強(qiáng)度Rm的80％，Rm／Rp0.2比值應(yīng)不小于l.05”。但在實際工作中，常在此項規(guī)定被忽略的情況下就下結(jié)論。

    2.3.2《混凝凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50204)規(guī)定，“對有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)，其從向受力鋼筋的強(qiáng)度………在設(shè)計無要求時，對一二級抗震等級，檢驗所得的強(qiáng)度實測值應(yīng)符合：抗拉強(qiáng)度實測值／屈服強(qiáng)度實測值≮l.25；屈服強(qiáng)度實測值／抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值≯1.30”。但在實際工作中，也常在此項規(guī)定被忽略的情況下就下結(jié)論。

    在上述情況下極易得出誤判的結(jié)論。對于冷軋帶肋鋼筋，許多生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量保證體系比較薄弱，產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性較差，這更應(yīng)引起我們的重視。

3、原因分析與對策

    3.1原因分析

    3.1.1對檢測標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識不夠

    考核中出現(xiàn)的種種跡象表明，檢驗人員對檢測標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)識不夠，是產(chǎn)生上述種種問題的主要原因之一。這種跡象包括：

    3.1.1.1在考核的過程中，我們發(fā)現(xiàn)許多檢測人員進(jìn)行檢測工作的實際依據(jù)不是現(xiàn)行檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而是參考資料——講義、手冊等。這些資料都可能是很好的  參考資料，但它代替不了檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，因為它極易滯后于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)或只摘錄了檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的一部分內(nèi)容，當(dāng)你翻閱它時，或標(biāo)準(zhǔn)可能已經(jīng)修訂，(一般情況下每三五年會修訂一次)或缺少檢驗所需全部資料，如把它作為檢驗工作的依據(jù)，就極易產(chǎn)生偏差。 

    3.1.1.2檢測單位所擁有的檢測標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量過少，檢測人員沒有隨手可翻閱的標(biāo)準(zhǔn)，且標(biāo)準(zhǔn)的配套性往往不足，更新不及時。

    3.1.1.3對標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)欠深入欠全面，往往重視材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不重視配套的方法標(biāo)準(zhǔn)、驗收標(biāo)準(zhǔn)、儀器設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)；了解了一般性的規(guī)定，忽略了特殊規(guī)定；掌握了一般性操作，忽略了檢測的精度要求，等等。

    檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是開展檢測工作的唯一依據(jù)，檢測過程的每一個操作步驟應(yīng)能追溯至標(biāo)準(zhǔn)中的某章節(jié)條款，猶如法之于司法人員，檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就是檢測工作的技術(shù)法規(guī)!因此，作為一名檢測人員，首先必須堅定地樹立起這樣一個意識——檢測技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是開展檢測工作必須遵循的唯一依據(jù)；其次，檢驗標(biāo)準(zhǔn)必須隨手可得，學(xué)習(xí)標(biāo)準(zhǔn)要仔細(xì)，有關(guān)內(nèi)容和配套標(biāo)準(zhǔn)都應(yīng)當(dāng)學(xué)習(xí)。

    3.1.2培訓(xùn)、管理力度不夠是出現(xiàn)前述種種問題的另一個主要原因。

    目前各檢驗單位的人員的文化素質(zhì)有了普遍的提高，不乏大中專程度的檢驗人員，但幾乎沒有出自檢驗專業(yè)的人員，且又多只經(jīng)幾天的集中培訓(xùn)就上了崗，操作難以熟悉，檢測計量方面的配套知識(誤差理論、數(shù)據(jù)處理、儀器設(shè)備等)不足，加之單位內(nèi)原有的基礎(chǔ)薄弱，檢驗工作自是容易出現(xiàn)問題。

    另一方面，鋼筋的品種多、標(biāo)準(zhǔn)多，其力學(xué)、工藝性能檢驗較之其他建材有一定的復(fù)雜性；其推薦性的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)常常需要我們?nèi)ビ羞x擇地使用，一些操作細(xì)節(jié)還需要我們?nèi)コ鋵嵑屯晟疲�但至今還沒有制訂出一份切實可行的工藝性的實施細(xì)則，培訓(xùn)還限于講座性的深度。我省原計劃對建筑試驗室的日常管理工作至今還沒有正常開展。這就妨礙了檢驗工作水平的迅速提高。

    3.2對策

    3.2.1我們認(rèn)為，首先是單位內(nèi)部應(yīng)在進(jìn)一步學(xué)習(xí)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)理論的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)崗位練兵，提高操作技能和熟練程度，制定和完善檢驗方法實施細(xì)則；

    3.2.2其次，應(yīng)使我省建筑工程檢測機(jī)構(gòu)的日常管理工作正常地開展起來，加強(qiáng)檢測信息和檢測技術(shù)的交流，加強(qiáng)有深度的技術(shù)培訓(xùn)，如能建立一個省級基層材料試驗學(xué)會，(或協(xié)會)在互聯(lián)網(wǎng)上建立一個專門的信息網(wǎng)頁，則將更有利于交流，更有利于檢測事業(yè)的發(fā)展。這對于其它項目的檢測工作也是必要的，這同時也是長久以來我們系統(tǒng)各檢測單位的愿望。

    在這改革開放的和平崛起的年代，各行各業(yè)都在和國際接軌，我們也有必要著手這方面的接軌工作，加快我們檢測事業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收規(guī)范}GB 50204—2002

[2]行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》 JGJ95——2003

[3]國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬拉伸試驗方法))GB／T228—2002 

[4]國家標(biāo)準(zhǔn)《金屬材料彎曲試驗方法))GB／T232—1995

[5]國家標(biāo)準(zhǔn)《低碳鋼熱軋圓盤條))GB／T701—1992 

[6]國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋》 GBl3013-1991

[7]國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》 GBl499-1998

[8]國家標(biāo)準(zhǔn)《冷軋帶肋鋼筋}GB l3788—2000

[9]國家標(biāo)準(zhǔn)《預(yù)應(yīng)力混凝土用熱處理鋼筋》GB4463-1984

[10]國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼及鋼產(chǎn)品交貨一般技術(shù)要求》 GB／T17505-1998

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)