淺議熱軋光圓鋼筋冷拉參數(shù)的控制

淺議熱軋光圓鋼筋冷拉參數(shù)的控制摘要本文以公稱直徑8mm及6.5mm熱軋光圓鋼筋為例，著重討論在熱軋光圓鋼筋冷拉加工過(guò)程中，冷拉應(yīng)力及冷拉率的上限值，若超過(guò)此上限值，可能導(dǎo)致冷拉鋼筋不合格。關(guān)鍵詞熱軋光圓鋼筋冷拉參數(shù)一、概述鋼筋對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力至關(guān)重要，對(duì)其質(zhì)量應(yīng)從嚴(yán)要求。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋混凝土用鋼第1部分：熱軋光圓鋼筋》（GB1499.1-2008）是我們判斷熱軋光圓鋼筋是否合格的唯一標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)中“6.6.3盤重”明確指出“按盤卷交貨的鋼筋，每根盤條重量應(yīng)不小于500kg，每盤重量應(yīng)不小于1000kg”，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)及生產(chǎn)實(shí)際，公稱直徑8mm及6.5mm熱軋光圓鋼筋絕大多數(shù)是以盤卷交貨。我們?cè)诠こ淌┕ぶ惺紫刃枰獙摻钫{(diào)直，然后才能進(jìn)一步加工。同時(shí)，《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）中5.3.3明確規(guī)定“鋼筋調(diào)直宜采用機(jī)械方法，也可采用冷拉方法。當(dāng)采用冷拉方法調(diào)直鋼筋時(shí)，HPB235鋼筋的冷拉率不大于4.0%”，顯然，冷拉方法不是首選。但實(shí)際生產(chǎn)中主要采用冷拉方法，因?yàn)槔淅ú坏奖憧旖?、設(shè)備簡(jiǎn)單，更重要的是可以適當(dāng)拉長(zhǎng)鋼筋，從而提高了鋼筋利用率、節(jié)約了生產(chǎn)成本，因此，冷拉法被廣泛應(yīng)用。但冷拉法本身具有局限性，如果控制不當(dāng)很有可能導(dǎo)致冷拉后的鋼筋不合格。二、影響冷拉結(jié)果的兩項(xiàng)參數(shù)的對(duì)比《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）標(biāo)準(zhǔn)未對(duì)冷拉后的鋼筋力學(xué)性能作具體要求，因此，冷拉鋼筋的性能仍應(yīng)滿足GB1499.1-2008的要求，即：屈服強(qiáng)度≥235MPa，抗拉強(qiáng)度≥370MPa，斷后伸長(zhǎng)率≥25.0%，最大力總伸長(zhǎng)率≥10.0%。影響冷拉鋼筋力學(xué)性能的主要參數(shù)為：冷拉應(yīng)力和冷拉率。我們將分別討論控制兩參數(shù)對(duì)冷拉結(jié)果的影響。1、控制冷拉應(yīng)力在鋼筋冷拉過(guò)程中，每批鋼筋的力學(xué)性能、外觀尺寸有較大差異。控制冷拉應(yīng)力理論上是很合理的方法，只要控制冷拉應(yīng)力低于鋼筋屈服強(qiáng)度，就可以確保經(jīng)冷拉后的鋼筋力學(xué)性能合格。但實(shí)際生產(chǎn)中的冷拉設(shè)備絕大多數(shù)是模拔設(shè)備，模拔設(shè)備只能控制冷拉鋼筋的直徑而不能控制冷拉應(yīng)力，因此，在冷拉過(guò)程中控制冷拉應(yīng)力有一定局限性。2、控制冷拉率由于鋼筋是盤卷交貨，因此，在冷拉過(guò)程中，我們很難保證測(cè)量冷拉伸長(zhǎng)率的準(zhǔn)確性。根據(jù)鋼筋在冷拉過(guò)程中體積保持不變的事實(shí)，我們可以通過(guò)控制冷拉鋼筋直徑的方法來(lái)間接控制冷拉伸長(zhǎng)率，同時(shí)，還可以確保經(jīng)冷拉后的鋼筋直徑滿足GB1499.1-2008的要求（直徑允許偏差±0.3mm）。三、冷拉參數(shù)的確定我們進(jìn)行了如下試驗(yàn)，以確定具體冷拉參數(shù)1、試驗(yàn)設(shè)備及測(cè)量器具（1）液壓式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)（2）游標(biāo)卡尺、鋼直尺2、樣品制取及預(yù)處理截取公稱直徑6.5mm、8mm的熱軋光圓鋼筋各12根。通過(guò)萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)施加0.1kN的拉力對(duì)鋼筋進(jìn)行調(diào)直，此0.1kN的拉力對(duì)鋼筋的力學(xué)性能及直徑不產(chǎn)生影響。3、具體試驗(yàn)方法將每一規(guī)格試樣分成4組，第一組2根；第二組6根；第三組2根；第四組2根。分別進(jìn)行如下試驗(yàn)。（1）第一組依據(jù)GB1499.1-2008標(biāo)準(zhǔn)要求，測(cè)定原材屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長(zhǎng)率及屈服點(diǎn)伸長(zhǎng)率。（2）第二組按以下步驟試驗(yàn)：第一步：測(cè)同一試樣冷拉率分別為4.0%，8.0%，10.0%時(shí)對(duì)應(yīng)的冷拉應(yīng)力及斷面尺寸；第二步：冷拉率達(dá)10.0%后，停止試驗(yàn)，取下試樣，將試樣靜置1min，然后將試樣拉伸至斷裂，測(cè)斷后伸長(zhǎng)率。（3）第三組試樣冷拉率達(dá)12.0%時(shí)，靜置1min，進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。（4）第四組試樣冷拉率達(dá)25.0%時(shí)，靜置1min，進(jìn)行彎曲試驗(yàn)。4、試驗(yàn)數(shù)據(jù)（1）公稱直徑6.5mm試樣具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表1第一組相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)直徑mm屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa斷后伸長(zhǎng)率(%))冷彎180°d=a屈服點(diǎn)鋼筋伸長(zhǎng)率率%一6.629043034.5合格3.06.528543035.0合格3.0表2第二組相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)原材實(shí)測(cè)直徑mm經(jīng)冷拉后實(shí)測(cè)直徑徑mm冷拉后直徑與公稱稱直徑之差(mm)標(biāo)準(zhǔn)要求直徑允許偏差(mmm)直徑偏差是否合格格冷拉應(yīng)力MPa斷后伸長(zhǎng)率%4.0%冷拉率6.56.34-0.2±0.3是375/6.76.56+0.1±0.3是385/6.56.40-0.1±0.3是370/6.66.500±0.3是375/6.46.28-0.2±0.3是370/6.66.48-0.02±0.3是380/8.0%冷拉率6.56.20-0.3±0.3是415/6.76.42-0.1±0.3是425/6.56.22-0.3±0.3是410/6.66.26-0.2±0.3是415/6.46.18-0.3±0.3是415/6.66.20-0.3±0.3是420/10.0%冷拉率6.56.12-0.4±0.3否42020.06.76.36-0.1±0.3是42518.56.56.18-0.3±0.3是41522.56.66.20-0.3±0.3是42019.56.46.12-0.4±0.3否41521.56.66.18-0.3±0.3是42519.0第三組：試樣冷拉率達(dá)12.0%時(shí)，靜置1min，冷彎180°合格。第四組：試樣冷拉率達(dá)25.0%時(shí)，靜置1min，冷彎180°不合格，樣品斷裂。（2）公稱直徑8mm試樣具體試驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：表3第一組相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)直徑mm屈服強(qiáng)度MPa抗拉強(qiáng)度MPa斷后伸長(zhǎng)率%冷彎180°d=a一8.233051528.0合格8.233052027.5合格表4第二組相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)原材實(shí)測(cè)直徑(mm)經(jīng)冷拉后實(shí)測(cè)直徑徑mm冷拉后直徑與公稱稱直徑之差(mm)標(biāo)準(zhǔn)要求直徑允許偏差(mmm)直徑偏差是否合格格冷拉應(yīng)力MPa斷后伸長(zhǎng)率%4.0%冷拉率8.17.82-0.2±0.3是430/8.38.12+0.1±0.3是440/8.38.06+0.1±0.3是440/8.28.040±0.3是435/8.07.82-0.2±0.3是430/8.48.18+0.2±0.3是445/8.0%冷拉率8.17.70-0.3±0.3是480/8.37.960±0.3是490/8.37.94-0.1±0.3是485/8.27.94-0.1±0.3是485/8.07.62-0.4±0.3否475/8.48.08+0.1±0.3是495/10.0%冷拉率8.17.50-0.5±0.3否49021.08.37.78-0.2±0.3是50020.58.37.76-0.2±0.3是49522.08.27.72-0.3±0.3是49523.08.07.56-0.4±0.3否48522.58.47.84-0.2±0.3是50520.5第三組：試樣冷拉率達(dá)12.0%時(shí)，靜置1min，冷彎180°合格。第四組：試樣冷拉率達(dá)25.0%時(shí)，靜置1min，冷彎180°不合格，樣品斷裂。四、小結(jié)結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)GB50204-2002及GB1499.1-2008，分析以上試驗(yàn)結(jié)果，為確保冷拉鋼材合格，可通過(guò)以下兩種途徑：1、控制冷拉應(yīng)力方法：冷拉應(yīng)力控制在屈服強(qiáng)度以下或235MPa。此時(shí)，若鋼筋母材合格，則經(jīng)調(diào)直后的成品鋼筋亦能滿足GB1499.1-2008標(biāo)準(zhǔn)要求。2、控制冷拉率方法：冷拉率控制在小于3.0%，即控制直徑收縮率在小于2.0%。此時(shí)在確保冷拉鋼筋的直徑滿足GB1499.1-2008要求時(shí)，經(jīng)調(diào)直后的成品鋼筋亦能滿足GB1499.1-2008