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「瘦身」钢筋危害到底有多大?

2021-04-22 09:47:51 了不起的中国制造

出品|网易新闻

导语:

据中国地震台网正式测定,4月18日晚,台湾花莲县连续发生两次高等级地震,间隔仅仅3分钟。福建多地震感强烈。在遭遇低等级地震时,人们通常会感觉楼房的轻微晃动,这有赖于楼房建筑结构中的钢筋起到了较好的支撑作用。钢筋是建筑的骨架,其密度和强度大小直接决定着建筑的质量,骨骼结不结实关系到建筑健康不健康,安全不安全。尤其是在不期而至的灾难面前,往往成为影响死亡人数的关键因素。

什么是瘦身钢筋?

瘦身钢筋指的是盘卷钢筋在调直前人为进行过度张拉,使其截面面积减小,力学性能变脆,伸长率不满足规范要求的钢筋,目前发现的案例中大多用作结构梁或柱箍筋。

建筑上使用的钢筋出厂时有两种状态, 一种是直条钢筋供货,一种是盘圆钢筋供货。直条钢筋可以直接使用,而盘圆钢筋使用前要对钢筋进行加工,即经过调直、除锈、拉直等。

10mm 以上的钢筋由于不易弯曲,出厂时一般截断成直条供货,而6、8、10mm的钢筋相对容易弯曲,为了方便运输,出厂时一般盘成圆环状供货。直条钢筋在使用时无需经过加工调直,而盘卷钢筋使用前必须经过调直、除锈、拉直等工序。

目前,国内对于出厂的盘卷钢筋一般在施工现场通过机械进行调直。机械调直采用的是调直切断机。采用冷拉调直时,根据国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204—2015)第5.3.4条规定“盘圆钢筋调直后应进行力学性能和重量偏差的检验,其强度应符合国家现行规范的规定。其力学性能、重量偏差应符合表1.1规定。”

表1钢筋调查后的断后伸长率和重复负偏差规定

也就说 ,对光圆钢筋来讲,HPB 235,HRB 300的钢筋冷拉率不宜大于4% ,即100 m 最多拉长4 m 。对HRB 223 、 HRB 400的钢筋冷拉率不宜大于1% ,100 m 最多拉长1 m 。 而现在“瘦身钢筋”则把它拉直到15%~20% ,即100 m 长了15~20 m。

“瘦身钢筋”力学性能如何变化?

钢筋拉长后会使钢筋直径变细,抗拉强度上升,抗压强度不变,但钢筋塑性明显降低。因此,冷加工钢筋主要用于对延性要求不高的板构件,或作为非应力构造钢筋。

钢筋直径测量

在各大新闻网站中可以发现“瘦身钢筋”瘦身率多在11%~18%之间,鉴于此调查结果,南昌大学对瘦身率为17.6%的φ6(HPB300)“瘦身钢筋”进行了多组试验,发现当钢筋瘦身率为17.6%时,屈服强度均值为526MPa,极限强度近600MPa,最大力作用下的伸长率均值为3.17%。从试验结果可以看出,瘦身后钢筋强度明显提高,但最大力作用下伸长率明显下降。

对多组平均“瘦身”率为17.6%的HPB300钢筋进行拉伸试验,与正常HPB300钢筋、HRB400钢筋拉伸结果进行对比,发现“瘦身钢筋”断后伸长率均值为12.8%,最大力作用下总伸长率均值为3.17%,明显低于国家标准规定的断后伸长率最小值25%及最大力总伸长率最小值10%。

采用裂缝测量仪观测并记录每一级荷载下简支梁两侧最大裂缝宽度,得到单侧剪力—最大裂缝宽度曲线,对比发现在相同的剪力作用下,“瘦身”箍筋侧混凝土梁最大裂缝宽度略大于正常箍筋混凝土梁。

“瘦身钢筋”带来哪些危害?

目前,国内披露的“钢筋瘦身”工艺不是简单的冷拉,而是将盘圆钢筋强力通过特制模具,钢筋在拉、挤、压复杂受力作用下直径变小、长度变长。实际上是一个类似冷拔的过程(注意是冷拔不是冷拉),钢筋冷拔以后,晶相结构均发生了变化,其强度会上升40%~60% ,但是延性大大降低,甚至会失去延性,通俗的说就是变脆了。

延性在地震的时候是非常重要的,尤其是房屋倒塌之前。钢筋延性的降低,最重要的是影响结构破坏的速度。由于地震力很大,房屋可能抵抗不了,那么延性至少保证了在房屋倒塌之前,有一定的时间,让里面的人逃出来。延性的存在会使结构内力重分配,使得房屋不倒塌。“瘦身钢筋”使钢筋失去了这种能力, 由于其伸张力被破坏,过度冷拉变“脆”的钢筋,则会突然断裂,使房屋迅速倒塌。我国是多地震国家,因此建筑物的抗震性能应该得到重视。

图片来源:https://www.sohu.com/a/163496144_119799

此外,“瘦身钢筋”还会影响结构的使用性能 , 在正常荷载下,“瘦身钢筋”的面积比正常钢筋小,应力会比正常钢筋高。虽然“瘦身钢筋”的强度可能高,不会超过其承受能力。但是钢筋与混凝土是协调工作的,钢筋的应力提高意味着混凝土的应力也会提高,这会影响混凝土的开裂行为。

事实上 ,“瘦身钢筋”降低了钢筋的配筋率,在混凝土裂缝宽度计算中是不含钢筋强度参数的,因此“瘦身钢筋”的强度提高不会有利于抵抗混凝土开裂。“瘦身钢筋”的采用会导致混凝土结构裂缝宽度增长,影响正常使用性能。

参考文献

[1]叶美娇. “瘦身”箍筋混凝土梁受剪性能试验研究[D].南昌大学,2017.

[2]刘梦真. HPB300“瘦身”箍筋约束混凝土轴心受压试件本构模型研究[D].南昌大学,2017.

[3]武沙沙,张鑫.“瘦身钢筋”相关问题分析[J].河南建材,2015(04):248-249.

[4]周奇. 多层框架及“瘦身钢筋”框架—剪力墙混凝土结构抗震性能分析[D].南昌大学,2015.

[5]肖华堂. “瘦身钢筋”的源头在哪里?[N].中国冶金报,2014-08-12(001).

[6]沈雁荣,周加欢."瘦身"钢筋的识别及控制措施[J].建筑工人,2014,35(02):16-17.

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(责任编辑:宋碧琳_NB21292)

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