鋼筋焊接網(wǎng)用冷軋帶肋鋼筋伸長率不合格原因分析

方立新，陳旦紅，唐 蕾

（1 浙江省建設工程質(zhì)量檢驗站有限公司，浙江 杭州 310012，2.嘉善縣科正建設工程檢測中心，浙江 嘉興 314100）

0 引 言

冷軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng)是以高速控軋控冷熱軋盤條為母材，經(jīng)冷變形后，在表面形成具有兩面、三面或是四面月牙形橫肋的深加工鋼材產(chǎn)品，具有強度高，工廠化產(chǎn)品生產(chǎn)，相比傳統(tǒng)手工綁扎鋼筋施工速度快，焊點抗剪力高，避免了混凝土澆筑過程中人為踩踏和混凝土自重造成的節(jié)點開脫，保護層厚度容易控制。鋼筋焊接網(wǎng)的縱橫向鋼筋連成整體，限制了混凝土裂縫的作用，減少了裂紋在鋼筋間隔中的傳遞，使得構件裂紋減少，耐久性提高［1］。

1 鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)工藝流程

現(xiàn)有鋼筋焊接網(wǎng)大多采用 CRB 550 牌號的冷軋帶肋鋼筋焊接，在產(chǎn)品檢測過程中，經(jīng)常出現(xiàn)斷后伸長率不合格的情況，根據(jù) GB/T 13788－2017《冷軋帶肋鋼筋》［2］的要求，對斷后伸長率不合格的試樣進行了最大力總延伸率的測量，同樣發(fā)現(xiàn)不合格。斷后伸長率和最大力總延伸率是表征材料塑性變形能力的指標，塑性好，構件在破壞前能發(fā)生明顯變形，不會出現(xiàn)毫無征兆的脆性斷裂，所以伸長率是建筑質(zhì)量的保證之一，必須符合標準要求［3-4］。目前鋼筋焊接網(wǎng)廠家生產(chǎn)工藝流程一般為：盤條翻轉(zhuǎn)機→高放線架→除磷→潤滑→第1架軋機減徑→第2架軋機冷軋刻痕→機械應力消除→收線或定尺切割→自動焊網(wǎng)機→定尺切割→堆垛。從該生產(chǎn)工藝流程可以看出，整個焊接網(wǎng)的生產(chǎn)過程可以分為兩大部分，一部分是焊網(wǎng)原材料即冷軋帶肋鋼筋的加工過程，另一部分是焊接網(wǎng)的加工和堆放過程。

2 原因分析

2.1 原材料的影響

GB/T 13788－2017《冷軋帶肋鋼筋》［4］標準規(guī)定，制造冷軋帶肋鋼筋的原料宜符合 GB/T 28899－2012《冷軋帶肋鋼筋用熱軋盤條》［5］的要求，相比 GB/T 13788－2008《冷軋帶肋鋼筋》標準中原料應符合 GB/T 701－2008《低碳鋼熱軋圓盤條》［6］的規(guī)定，新標準對原材料的力學性能提出了更高的要求，原材料化學成分和力學性能如表1 和表2 所示，并且將 Q215 等級盤條從原料選用名錄中刪除。從表1 和表2 可以看出，新標準推薦使用的冷軋帶肋鋼筋原材料 CRW·Q235 與普通Q235 鋼相比，化學成分中碳含量比普通 Q235 鋼要高，隨著碳含量的增加，屈服點和抗拉強度提高，但塑性和韌性下降，在力學性能上 CRW·Q235 鋼通過規(guī)定抗拉強度和伸長率的最小值，保證了原材料生產(chǎn)廠家在提高強度的同時，需要更加注重軋制過程控軋控冷工藝，通過細化晶粒來保證伸長率滿足標準要求。而目前鋼筋焊接網(wǎng)廠家仍然是采購普通 Q235 級鋼，更有甚者采購Q215 級鋼，只能通過增大變形量提高抗拉強度，大變形下的加工硬化造成伸長率偏低。

表1 原材料化學成分

表2 原材料力學性能

2.2 加工硬化影響

目前設計單位在設計過程中，普遍采用偶數(shù)規(guī)格鋼筋焊接網(wǎng)，而我國鋼筋的主流產(chǎn)品也是以偶數(shù)為主，這就造成鋼網(wǎng)生產(chǎn)廠家必須用偶數(shù)規(guī)格原材經(jīng)過上述工藝流程得到偶數(shù)鋼筋。以 Φ8 mm 鋼網(wǎng)生產(chǎn)為例，廠家需先用 Φ10 mm 的圓鋼，經(jīng)過減徑、冷軋刻痕得到 Φ8 mm 鋼筋，總變形率為 35.9 %，如用 Φ8 mm 圓鋼軋制 Φ6 mm 冷軋鋼筋，總變形量高達 43.7 %，如此大的變形量在材料內(nèi)部表現(xiàn)為晶粒被拉長甚至破碎，位錯密度顯著增加，金屬的塑性變形抗力將迅速增大，即強度和硬度顯著提高，而塑性和韌性下降，產(chǎn)生加工硬化現(xiàn)象［7］，表現(xiàn)為斷后伸長率和最大力下總延伸率低。雖然后續(xù)有機械去應力工序，但是相比熱處理退火去應力，效果不明顯，如果讓鋼網(wǎng)生產(chǎn)廠家增加去應力退火設備，會增加企業(yè)資金投入和管理負擔，造成能源浪費，提高產(chǎn)品成本。

如果設計單位采用奇數(shù)鋼筋焊接網(wǎng)，例如采用Φ8 mm 圓鋼軋制 Φ7 mm 冷軋鋼筋，總變形量為 23.5 %，可以明顯降低變形量，減少加工硬化造成的塑性和韌性損失。相關研究表明，變形量在 20 %~30 % 是較理想的區(qū)間［8］，建議設計單位考慮采用奇數(shù)規(guī)格的鋼筋焊接網(wǎng)用于工程，這樣可以最大程度地保證產(chǎn)品質(zhì)量，也可以緩解中小型鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)廠家的困局。

2.3 軋制工藝影響

三面肋鋼筋的橫截面積近似圓形，三條橫肋呈120°分布，如圖1 所示。在檢測過程中發(fā)現(xiàn)，縱筋和橫筋的截面不圓度越大，斷后斷口呈斜切面脆性斷裂，伸長率不合格的幾率越大。成品尺寸根據(jù)前述工藝生產(chǎn)流程可以看出，原材料要經(jīng)過第 1 架軋機減徑，和第 2 架軋機冷軋刻痕才能生產(chǎn)出最終的冷軋帶肋鋼筋，整個生產(chǎn)過程能連續(xù)不間斷地進行是建立在“秒流量”相等的基礎上，即在相同時間內(nèi)進入第1架軋機的原料體積和從第 2 架軋機出來的成品體積應該相等，如果前一架次軋機速度快，后一軋機速度慢，在兩架軋機之間會形成堆鋼，這樣生產(chǎn)出來的冷軋帶肋鋼筋容易帶“耳朵”，會造成一面或兩面橫肋偏高，整個尺寸的橫截面形狀不圓度偏大。如果前一架次軋機速度慢，后一架次軋機速度快，則兩架軋機之間會形成拉鋼，拉鋼造成的直接后果就是成品橫肋不充盈，肋高不滿足標準要求。

圖1 三面肋鋼筋橫截面形狀

冷軋帶肋鋼筋的減徑和成型只有兩架軋機，中間沒有活套調(diào)節(jié)余量，如果軋機轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)不均勻，原料會在拉鋼和堆鋼狀態(tài)下來回變換，造成整根線材尺寸不均勻。根據(jù)金屬斷裂理論，金屬斷裂的位置一般就是缺陷存在的地方，如果整根線材尺寸不均勻，在受力過程中，裂紋首先從截面尺寸小，受拉應力大的地方發(fā)生，繼而擴展到整個截面，造成試樣斷裂，加之前面提到的加工硬化因素，造成試樣伸長率不合格。鋼網(wǎng)生產(chǎn)廠家應加大設備投入，引進穩(wěn)定性好，轉(zhuǎn)速均勻，耐用性好的軋機，同時要做好工藝優(yōu)化，調(diào)整工藝參數(shù)，配合設備平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，保證尺寸均勻。

3 結 論

1）提高冷軋帶肋鋼筋的伸長率，要從材料源頭抓起，采購符合標準要求的原料，避免依靠加大變形量提高強度，而造成伸長率不合格的問題。

2）原材料規(guī)格的生產(chǎn)現(xiàn)狀，限制了由奇數(shù)原材料冷軋偶數(shù)鋼筋的這一良好生產(chǎn)途徑，鋼網(wǎng)生產(chǎn)企業(yè)應尋求更有效的機械去應力方法，同時建議設計單位采用奇數(shù)規(guī)格的鋼筋焊接網(wǎng)，如此可以最大程度地保證工程質(zhì)量。

3）生產(chǎn)廠家要提高設備的穩(wěn)定性，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，保證生產(chǎn)過程平穩(wěn)順暢，減少產(chǎn)品尺寸的不均勻性。

4）鋼筋焊接網(wǎng)進場之后，要嚴格按照標準和驗收規(guī)范要求，進行取樣送檢，對于不合格的產(chǎn)品要限制使用或退場。