装配式建筑工程钢筋和钢材的检测

1）建筑用钢的基本知识

由于钢材具有强度高，材质均匀，性能可靠，弹性、韧性、塑性及抗冲击性均好，品种规格多，加工性能优良等特点，使其在建筑领域里的地位越来越重要。钢材的缺点是耐腐蚀性差，易生锈，耐热性差，维护费用高。

钢的化学成分主要是铁以及一些有益的合金元素（碳、硅、锰、钛、铌、铬、钒等），和一些有害元素（磷、硫、氧、氢等）。

建筑钢材包括钢结构用钢（各种型钢、钢板、钢管）、钢筋、预应力钢丝、预应力钢绞线。

（1）钢的分类。

按合金元素的含量分：碳素钢、低合金钢、合金钢。其中，碳素钢又可按含碳量的多少分为低碳钢（含碳量<0.25%）、中碳钢（含碳量0.25%～0.60%）、高碳钢（含碳量>0.60%）。建筑工程中主要使用低碳钢和低合金钢。

按质量等级分：根据钢材中的磷、硫等有害杂质的含量，碳素钢可分为普通质量、优质、特殊质量3 个等级；合金钢分为优质和特殊质量2 个等级。建筑工程主要使用的是普通质量和优质的碳素钢和低合金钢，以及少量的优质合金钢（部分热轧钢筋）。

按钢的脱氧程度分：钢在冶炼过程中不可避免地会有部分铁水被氧化。在铸锭时须进行脱氧处理。由于脱氧的方法不同，钢水在脱氧时的表现也不同，脱氧程度也不同，钢的性能因此也有很大差别。按脱氧的程度不同，可将钢分为：①沸腾钢（F）。由于脱氧不彻底，铸锭时有CO 气体从锭模的钢水里上浮冒出，状似“沸腾”，因而得名。其特点是脱氧最不彻底，从钢锭的纵剖面看，化学成分不均匀，有偏析现象，钢的均质性差，成本低。性能和质量能满足一般工程的需要，在建筑结构中应用比较广泛。②镇静钢（Z）。铸锭时钢水在模内平静凝固，故名镇静钢。其特点是脱氧程度彻底，化学成分均匀，钢材的质量好且均质，性能稳定，低温脆性小，冲击韧性高，可焊性好，时效敏感性小，成本高。镇静钢只应用于承受振动、冲击荷载作用的重要的焊接钢结构中。③半镇静钢（b）。脱氧程度、性能质量及成本均介于沸腾钢和镇静钢之间，在建筑结构中应用比较多。④特殊镇静钢（TZ）。脱氧程度、性能、质量及成本均高于镇静钢。

（2）钢的主要性能。

弹性：钢材在荷载作用下产生变形，当荷载消失时，变形同时得到完全恢复的性质。在这个阶段里应力和应变成正比。

塑性：钢材在荷载作用下产生变形，当荷载消失时，变形不能恢复或不能完全恢复的性质。又称屈服变形、塑性变形。

拉伸性能：钢材在拉荷载作用下的各种表现，用以下指标衡量。

弹性模量E（单位：MPa）：代表钢材抵抗变形的能力。

屈服强度 Ss 或s0.2 （单位：MPa）：代表钢材在荷载作用下从弹性变形阶段进入弹塑性变形（钢材失去抵抗变形的能力出现屈服）时的拐点的应力值。在实际工程应用中，钢材的最大工作应力必须在屈服强度以下一定距离。也就是说，要有一个安全系数，以保证受力部件的工作安全。

抗拉强度bs （也称为极限强度，单位：MPa）：钢材在屈服变形之后继续受到拉伸时，钢材又恢复了一定的抵抗变形的能力。抗拉强度继续提高，同时变形也会快速增加；抗拉强度很快达到峰值，钢材出现颈缩继而塑性断裂。断裂前的最大应力值定义为钢材的抗拉强度。

最大伸长率：也称为破坏伸长率，无量纲。钢筋受拉试验之前，首先在试件的受拉段预设两个标记点，其距离为10 d 或5 d（d 为钢筋的公称直径），称为原始标距，用 l0 表示；受拉破坏后（断口应在两标记点之间）测量两标记点的距离 l1 ，计算标距的伸长量（ l 0- l1与原始标距 l 0之比即为最大伸长率）。

冷弯性能：在常温下，钢材承受弯曲变形的能力（钢材在受弯后的拱面和侧面不应出现裂纹）。弯曲角度为180°，弯曲半径与钢板的厚度或钢筋的直径有关。

可焊性：钢材在一定的焊接工艺条件下进行焊接，当其焊缝及焊缝附近的热影响区的母材不会产生裂纹或硬脆倾向，且焊接接头部分的强度与母材相近时，则表示钢材的可焊性好。

冷脆性（低温脆性）：当环境温度下降到某一低值时，钢材会突然变脆，抗冲击能力急剧下降，断口呈脆性破坏，这一特性称为冷脆性或低温脆性。在寒冷地区选用钢材时必须要进行此项评定。钢材的破坏有塑性破坏和脆性破坏之分。钢材的塑性破坏是指钢材在荷载的作用下，先经过较大的塑性变形后发生的破坏。这种破坏有先兆。钢材的脆性破坏是指钢材在荷载的作用下，没有经过明显的塑性变形就突然发生了破坏。这种破坏没有明显先兆。

冲击韧性：钢材在冲击荷载的作用下，抵抗破坏的能力。

时效敏感性：随着时间的推移，钢材的强度会有所提高，塑性和韧性会有所降低的现象。含氧、氮元素多的钢材时效敏感性大，不宜于在动荷载或低温环境下工作。

硬度：在钢材表面，局部体积内抵抗局部变形或破坏的能力。在建筑工程中常用的硬度表示方法有布氏硬度（HB）和洛氏硬度（HRC）。硬度与强度关联紧密且固定。在工程中如遇到难以测定钢材强度的情况时，可通过测定其硬度值来推定其强度。

（3）钢材的冷作强化和时效强化。

①在常温下，钢材经拉、拔、轧等加工手段使其产生一定量的塑性变形之后，其屈服强度、硬度均得到提高，同时韧性降低。这个现象称为冷作强化（或冷加工强化）。

②经过冷加工后的钢材若在常温下存放15～20 d（称自然时效）或在100～200 °C 环境下保温2 h（称人工时效），其屈服强度会进一步提高，抗压强度也会提高，弹性模量得到恢复，塑性韧性继续降低。这种现象称为时效强化。自然时效和人工时效统称为时效处理。

在建筑工地上，可以经常见到工人对盘条钢筋进行拉直加工。通过拉直可以达到以下效果：拉直更便于后续加工使用使钢筋得到冷作强化和时效强化；使钢筋拉长，降低了钢筋的实际消耗量；钢筋表面的氧化层随钢筋的伸长变形而脱落（得到了除锈的效果）。

（4）钢材的热处理。

钢材的热处理是将钢材按规定的温度和规定的方法进行加热、保温或冷却处理，以改变其内部晶体组织结构，从而获得所需要的机械性能。常见的热处理方法有淬火、回火、退火、正火和表面高频淬火等。其中回火和正火是建筑钢材常用的热处理技术。

淬火：将钢材整体加热到723 °C 以上，保温一定时间后将其迅速放入冷油或冷水中，令其急速冷却，从而提高钢材的强度和硬度，同时脆性增加，韧性降低。淬火的效果与冷却速度密切相关。

表面高频淬火：将钢材放入一个高频、交变的磁场中，使钢材表层产生强大的感生电流，电流使钢材表层在极短的时间内加热到淬火温度后，随即喷水冷却，从而使钢材表层得到淬火。由于这种工艺使钢材的芯部来不及升温就进入了冷却过程，因此能够得到淬火的只能是深度为1～2 的表层，钢材的芯部依然保持淬火前的状态，故称表面淬火或高频淬火。(www.xing528.com)

回火：经过淬火的钢材的强度、硬度很高，韧性差，难以继续进行加工（除磨削加工外），同时由于淬火过程中，钢材表、里降温的速度不同而产生了一定的内应力，对于钢材是不利的。将淬火钢材再次加热到一定温度，然后在适当的保温条件下使其缓慢冷却至常温，这一工艺方法称为回火。经过回火的钢材，内应力消除了，强度硬度有所下降，硬脆性和韧性得到改善。根据再次加热的温度的不同，回火可分为高温回火（500～680 °C）、中温回火（350～450 °C）、低温回火（150～250 °C）。淬火加高温回火的处理工艺称为调质。

正火：将钢材加热到变相温度并保温一定时间后，置于空气中风冷至常温。正火后，钢材的硬度、强度稍有提高，切削性能得到改善。

退火：将钢材加热到变相温度并长时间保温后缓慢冷却至常温。退火的目的在于降低钢材的硬度、强度，细化组织，消除加工应力。

（5）普通碳素结构钢的牌号。

普通碳素结构钢的牌号组成规则如下：

注：①质量等级中，A、B 级为普通钢，只保证机械性能，不保证化学成分；C、D 级为优质钢，机械性能、化学成分同时保证。②F、b 级脱氧程度符号必须标注，Z、TZ 级脱氧程度符号可以不标注。③屈服强度共分5 个等级，单位：MPa。

（6）优质碳素结构钢的牌号。

08、10、15、20、25、30、35、40、45、…、85，15Mn、20Mn、25Mn、…、70Mn。

（7）低合金高强度结构钢的牌号。

牌号Q295、Q345、Q390、Q420、Q460，（Q 为屈服点符号，后面的数字表示屈服强度等级）。

（8）钢筋混凝土用钢的品种及牌号。

钢筋混凝土中主要使用以下3 种钢筋：

依据国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB 1499.1—2008），热轧光圆钢筋可以分为HPR235、HPR300；

依据国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》（GB 1499.2—2007），热轧带肋钢筋可分为HRB335、HRB400、HRB500；

细晶粒热轧带肋钢筋可分为HRBF335、HRBF400、HRBF500。

2）装配式建筑钢筋基本要求

（1）装配式建筑采用的钢筋和预应力钢筋的各项计算指标应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》（GB 50010）的规定。钢筋进场时，应按国家现行相关标准的规定抽取试件作屈服强度、抗拉强度、伸长率、弯曲性能和重量偏差检验，检验结果符合相关标准的规定；预应力钢筋进场时，应按国家现行相关标准的规定抽取试件作抗拉强度、伸长率检验，检验结果符合相关标准的规定。钢筋和预应力筋进场后按品种、规格、批次等分类堆放，并采取防锈防蚀措施。

（2）装配式结构采用的钢材的各项计算指标应符合现行国家标准《钢结构设计规范》（GB 50017）的规定；当装配式结构构件处于外露情况和低温环境时，所使用的钢材性能尚应符合耐大气腐蚀和避免低温冷脆的要求。

（3）有抗震设防要求的装配式结构的梁、柱、墙、支撑中的受力钢筋应根据结构设计对钢筋强度、延性、连接方式及施工适应性等要求，选用下列牌号的钢筋：

①纵向受力普通钢筋宜采用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500，也可采用HRB335、HRBF335 钢筋；

②预应力筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋；

③箍筋宜采用HPB300、HRB335、HRB400、HRB500 钢筋。

（4）按一、二、三级抗震等级设计的框架和斜撑构件，其纵向受力普通钢筋应符合下列要求：

①钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25；

②钢筋的屈服强度实测值与屈服强度标准值的比值不应大于1.30；

③钢筋最大拉力下的总伸长率不应小于9%。

（5）当预制构件中采用钢筋焊接网片配筋时，应符合现行国家标准《钢筋焊接网混凝土结构技术规程》（JGJ 114）及《冷拔低碳钢丝应用技术规程》（JGJ 19）的规定。

（6）预制构件吊环应采用未经冷加工的HPB300 钢筋制作。预制构件吊装用内埋式螺母或内埋式吊杆及配套的吊具，应根据相应的产品标准和应用技术规定选用。