外加工钢筋对工程质量存在的质量隐患的探讨

导言：
自定义外加工钢筋：这里所讲的外加工钢筋是指 <φ12的细直径的钢筋：冷拉或冷拔等二次加工达到工程所需直径的钢筋并加工成各种形式的成品钢筋，如：带弯钩直筋、箍筋等，但其加工过程未按有关规范进行加工，只接受施工单位送来的母材，不收加工费。这些生产商均是无任何资质的小作坊。
我和我的同事、同行们几乎都遭遇到这样的事情，在建筑工地施工现场，本应由总包单位进行现场加工的钢筋却由社会上的小作坊式 的钢筋加工作坊来提供加工好的直径较细（ <φ12）成品钢筋，用在剪力墙、剪力墙暗柱、楼板部位的纵横向受力部位，用在梁、柱的箍筋部位，经现场检查，其外加工钢筋约有50%不合格，不合格的表现之一为：钢筋直径过细，如φ6筋被加工成φ5筋，φ8筋被加工成φ7筋••••即不符合gb 14981-2004《热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差》所规定的尺寸偏差的下限，成了不合格的产品。经现场取样试验其抗拉强度均为550mpa以上，但伸长率处于临界状态。表现之二为：改变了图纸中规定的规格，如ⅰ级钢q235筋变成了冷加工筋。不合格的表现之三为：箍筋弯钩的平直段短2-3cm，不符合规范要求。根据gb50240-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》中的5.11条的规定，这些不合格筋均应退场不得使用。
1、钢筋冷加工对钢筋金属组织性能的影响：
我们知道：利用塑性变形来形成产品的工艺，有冷加工和热加工之分。钢筋的冷、热加工是根据在结晶温度来划分的，在再结晶温度以下进行变形加工的叫冷加工，这种加工在金相组织上伴随着晶粒变形，晶粒内和晶界位错数目的增加，因此产生加工硬化，而强度提高塑性降低，钢筋经冷加工后其塑性变形对钢筋组织与性能产生如下影响：1、晶粒拉长生纤维组织，这种组织使得沿纤维方向的力学性能与垂直纤维方向的性能不同，前者高，后者低。2、晶粒碎化。位错密度增加，产生加工硬化，随着变形量的增加，钢筋的强度和硬度上升，塑性和韧性下降。3、产生织构现象，在多数情况下，织构的形成是不利的，它使钢筋呈现各向异性，如塑性在不同方向上的差异而产生形变。4、产生残余内应力，残余内应力是材料内部变形不均匀造成的，残余内应力还会使钢筋的抗腐蚀性下降，如冷拔筋易生锈。
2、钢筋冷加工后存在的问题：
对钢筋进行冷加工，有正面影响，这里不进行阐述，只对钢筋冷加工后其所产生的负面影响存在的一些问题进行一些阐述。
上世纪我国改革开放之前，钢铁资源匮乏，我国广泛采用对钢筋再加工的形式，钢筋盘条经冷拉或冷拔等二次加工以后，强度由Q235钢筋可提高到Q550Mpa以上，在当时即满足了结构配筋对细直径钢筋的需求，又成倍提高了钢筋的强度，可以达到节省钢材的目的。结构的安全往往偏重考虑强度问题，而对钢筋的延性考虑不多，即提高钢筋的强度是以延性大幅度损失为代价取得的。
钢筋的冷拉应力和冷拉率是影响钢筋冷拉质量的两个主要参数，钢筋的冷拉率就是钢筋冷拉时包括其弹性和塑性变形的总伸专值与钢筋原专值之比值。在一定的限度范围内冷拉应力或冷拉率愈大则屈服强度提高愈多，而塑性也愈降低，但钢筋冷拉后仍有一定的塑性，其屈服强度与抗拉强度之比（屈强比）不宜太大，以使钢筋有一定的强度储备冷拉钢筋。按冷拉控制方法分为二类：一类即控制冷拉应力和控制伸长率为双控冷拉钢筋，另一类只控制伸长率，为单控冷拉钢筋。我国光圆钢筋的平均伸长率标准规定的指标为10%，实际可达到20%，对于冷加工钢筋，我国标准尚无规定，而国际指标为2%，我国专家实际调查也大至为该数值。
从有关资料我们得知：钢材经冷加工之后，强度的提高是有限的，而变形能力（塑性）却急剧降低，因此我们可以认为：外加工钢筋可以有效的提高钢筋的强度，但大幅度降低了钢筋的变形性能（延性）使其在不大的应变下即会断裂，呈现明显的脆性性质。同时由于钢筋经冷加工后其晶体组织带来变化，可导致：冷加工钢筋的加工适应性变差，冷弯反复弯曲性能变差，可焊性变差（即焊后强度变低）时效影响大、质量不稳定
3、后果：
我们知道建筑的安全是靠其结构的强度和结构的塑性来决定的。结构塑性性能除配筋率以外，主要视钢筋极限延伸率的大小来决定的，其中关键的又是形成钢筋缩颈前的均匀延伸率。
在我们的钢筋混凝土结构的建筑物中，钢筋起到了承受构件中全部拉力的作用，通过构件间钢筋的连接维持了结构的整体性，形成了结构强度和结构塑性溶为一体的建筑产品。混凝土构件的延性表现为破坏前有足够的预兆：如明显的挠度或较大的裂缝，构件的延性与钢筋的延性有关但不等同。
正规的生产单位按工艺按规范加工的冷拉或冷拔钢筋是控制其延性（伸长率）或拉应力的。设计上对普通混凝土结构设计强度限值为360Mpa.
若我们在施工过程中不恰当的使用了“外加工钢筋“将会带来严重安全隐患，在高应力下往往引起构件过大的变形和裂缝，在不大的变形下钢筋就会断裂，而钢筋的断裂则造成内力传递中断，造成构件解体，引起结构倒塌
4、应对之策：
外加工钢筋是市场经济下的利益驱动，施工单位省去了部分加工费，外加工小作坊主得到了钢筋。
作为监理人员我们没有能力去控制施工单位的这种经济行为，但我们应从以下几个方面进行控制：
1） 按图纸规定的钢筋规格，按GB/T14981-2004《热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差》去检查。若尺寸超过该规范下限则拒收。
2） 现场见证取样送检，对其强度超过设计强度值的（360Mpa至400Mpa）的钢筋拒收。
3） 检查其弯钩的平直段尺寸若不符合5d的要求则视为偷工减料，不得使用。
4） 图纸中规定使用的一级钢筋，施工单位若使用了外加工钢筋，则视为违背设计图纸的要求，按GB/50240-2002《混凝土结构工程验收施工规范》中的5.11条的规定，视为不合格筋，不得使用。
5、结束语




参考文献：
1、《工程材料及成型技术》主编 艾云龙 副主编 刘长虹 罗军明 北京 科学出版社2007年8月第一版
2、《钢筋对结构安全的影响—汶川震害中钢筋的表现》作者 姚辉 徐有邻 工业建筑2009年第39卷第10期
3、《建筑施工手册》第4版 中国建筑工业出版社2003年9月第4版