浅议热轧光圆钢筋冷拉参数的控制

浅议热轧光圆钢筋冷拉参数的控制摘要本文以公称直径8mm及6.5mm热轧光圆钢筋为例，着重讨论在热轧光圆钢筋冷拉加工过程中，冷拉应力及冷拉率的上限值，若超过此上限值，可能导致冷拉钢筋不合格。关键词热轧光圆钢筋冷拉参数一、概述钢筋对混凝土结构构件的承载力至关重要，对其质量应从严要求。国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分：热轧光圆钢筋》（GB1499.1-2008）是我们判断热轧光圆钢筋是否合格的唯一标准，标准中“6.6.3盘重”明确指出“按盘卷交货的钢筋，每根盘条重量应不小于500kg，每盘重量应不小于1000kg”，结合标准及生产实际，公称直径8mm及6.5mm热轧光圆钢筋绝大多数是以盘卷交货。我们在工程施工中首先需要将钢筋调直，然后才能进一步加工。同时，《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）中5.3.3明确规定“钢筋调直宜采用机械方法，也可采用冷拉方法。当采用冷拉方法调直钢筋时，HPB235钢筋的冷拉率不大于4.0%”，显然，冷拉方法不是首选。但实际生产中主要采用冷拉方法，因为冷拉法不但方便快捷、设备简单，更重要的是可以适当拉长钢筋，从而提高了钢筋利用率、节约了生产成本，因此，冷拉法被广泛应用。但冷拉法本身具有局限性，如果控制不当很有可能导致冷拉后的钢筋不合格。二、影响冷拉结果的两项参数的对比《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）标准未对冷拉后的钢筋力学性能作具体要求，因此，冷拉钢筋的性能仍应满足GB1499.1-2008的要求，即：屈服强度≥235MPa，抗拉强度≥370MPa，断后伸长率≥25.0%，最大力总伸长率≥10.0%。影响冷拉钢筋力学性能的主要参数为：冷拉应力和冷拉率。我们将分别讨论控制两参数对冷拉结果的影响。1、控制冷拉应力在钢筋冷拉过程中，每批钢筋的力学性能、外观尺寸有较大差异。控制冷拉应力理论上是很合理的方法，只要控制冷拉应力低于钢筋屈服强度，就可以确保经冷拉后的钢筋力学性能合格。但实际生产中的冷拉设备绝大多数是模拔设备，模拔设备只能控制冷拉钢筋的直径而不能控制冷拉应力，因此，在冷拉过程中控制冷拉应力有一定局限性。2、控制冷拉率由于钢筋是盘卷交货，因此，在冷拉过程中，我们很难保证测量冷拉伸长率的准确性。根据钢筋在冷拉过程中体积保持不变的事实，我们可以通过控制冷拉钢筋直径的方法来间接控制冷拉伸长率，同时，还可以确保经冷拉后的钢筋直径满足GB1499.1-2008的要求（直径允许偏差±0.3mm）。三、冷拉参数的确定我们进行了如下试验，以确定具体冷拉参数1、试验设备及测量器具（1）液压式万能试验机（2）游标卡尺、钢直尺2、样品制取及预处理截取公称直径6.5mm、8mm的热轧光圆钢筋各12根。通过万能试验机施加0.1kN的拉力对钢筋进行调直，此0.1kN的拉力对钢筋的力学性能及直径不产生影响。3、具体试验方法将每一规格试样分成4组，第一组2根；第二组6根；第三组2根；第四组2根。分别进行如下试验。（1）第一组依据GB1499.1-2008标准要求，测定原材屈服强度、抗拉强度、断后伸长率及屈服点伸长率。（2）第二组按以下步骤试验：第一步：测同一试样冷拉率分别为4.0%，8.0%，10.0%时对应的冷拉应力及断面尺寸；第二步：冷拉率达10.0%后，停止试验，取下试样，将试样静置1min，然后将试样拉伸至断裂，测断后伸长率。（3）第三组试样冷拉率达12.0%时，静置1min，进行弯曲试验。（4）第四组试样冷拉率达25.0%时，静置1min，进行弯曲试验。4、试验数据（1）公称直径6.5mm试样具体试验数据如下：表1第一组相关试验数据实测直径mm屈服强度MPa抗拉强度MPa断后伸长率(%))冷弯180°d=a屈服点钢筋伸长率率%一6.629043034.5合格3.06.528543035.0合格3.0表2第二组相关试验数据原材实测直径mm经冷拉后实测直径径mm冷拉后直径与公称称直径之差(mm)标准要求直径允许偏差(mmm)直径偏差是否合格格冷拉应力MPa断后伸长率%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第三组：试样冷拉率达12.0%时，静置1min，冷弯180°合格。第四组：试样冷拉率达25.0%时，静置1min，冷弯180°不合格，样品断裂。（2）公称直径8mm试样具体试验数据如下：表3第一组相关试验数据实测直径mm屈服强度MPa抗拉强度MPa断后伸长率%冷弯180°d=a一8.233051528.0合格8.233052027.5合格表4第二组相关试验数据原材实测直径(mm)经冷拉后实测直径径mm冷拉后直径与公称称直径之差(mm)标准要求直径允许偏差(mmm)直径偏差是否合格格冷拉应力MPa断后伸长率%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第三组：试样冷拉率达12.0%时，静置1min，冷弯180°合格。第四组：试样冷拉率达25.0%时，静置1min，冷弯180°不合格，样品断裂。四、小结结合标准GB50204-2002及GB1499.1-2008，分析以上试验结果，为确保冷拉钢材合格，可通过以下两种途径：1、控制冷拉应力方法：冷拉应力控制在屈服强度以下或235MPa。此时，若钢筋母材合格，则经调直后的成品钢筋亦能满足GB1499.1-2008标准要求。2、控制冷拉率方法：冷拉率控制在小于3.0%，即控制直径收缩率在小于2.0%。此时在确保冷拉钢筋的直径满足GB1499.1-2008要求时，经调直后的成品钢筋亦能满足GB1499.1-2008