建筑鋼材抽查中不合格項(xiàng)原因分析及預(yù)防措施

關(guān)鍵詞：熱軋帶肋鋼筋，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，原因分析，預(yù)防措施，監(jiān)督抽檢

DOI編碼：10.3969/j.issn.1002-5944.2024.013.040

0 引言

建筑鋼材是指用于建造建筑物主體工程所用的鋼鐵材料，是中型以上建筑構(gòu)件必須使用的鋼材，屬于建筑和裝飾裝修材料產(chǎn)品，廣泛用于各種建筑結(jié)構(gòu)，特別是大型、重型和高層建筑結(jié)構(gòu)。建筑鋼材作為混凝土構(gòu)件中重要的受力部分，它的質(zhì)量直接關(guān)系到整個混凝土構(gòu)件的質(zhì)量和整個建筑的安全，做好質(zhì)量的控制和澆筑混凝土前鋼材隱蔽工程驗(yàn)收至關(guān)重要，一旦施工完成后發(fā)現(xiàn)問題必然會帶來很大的經(jīng)濟(jì)損失。

2021年至2023年山東省建筑鋼材監(jiān)督抽查主要包含熱軋帶肋鋼筋、熱軋光圓鋼筋、冷軋帶肋鋼筋、鋼筋混凝土用耐蝕鋼筋、鋼筋混凝土用不銹鋼鋼筋和鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋，其中熱軋帶肋鋼筋最為常用，占到近三年抽檢總批次的97.2%，且檢驗(yàn)不合格的全部為熱軋帶肋鋼筋。以鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋為例進(jìn)行分析研究，產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 1499.2—2018《鋼筋混凝土用 熱軋帶肋鋼筋》。

山東省是鋼筋生產(chǎn)大省，主要生產(chǎn)企業(yè)分布在濟(jì)南、日照、臨沂、德州等城市，無論在企業(yè)數(shù)量還是在企業(yè)規(guī)模上，在全國都占有相當(dāng)重要的地位。

基于山東省級建筑鋼筋監(jiān)督抽檢不合格的情況，分析不合格產(chǎn)生的原因，探討預(yù)防措施，以期進(jìn)一步提升建筑鋼筋的質(zhì)量。

1 建筑鋼筋不合格情況

信息來源于山東省市場監(jiān)督管理局產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽檢公示平臺。統(tǒng)計2021年至2023年度山東省市場監(jiān)督管理局組織的建筑鋼材監(jiān)督抽檢信息，共抽查建筑鋼材717批次，分析發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)/經(jīng)營單位生產(chǎn)/銷售不合格建筑鋼筋共計23批次，其中重量偏差不合格8批次，化學(xué)成分（C、Si、Mn、P、S、Ceq）不合格1批次，尺寸（內(nèi)徑、肋間距、橫肋高、橫肋末端間隙）不合格8批次，金相組織不合格7批次，力學(xué)性能（抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度）不合格4批次，其中有4批次產(chǎn)品為力學(xué)性能和尺寸兩個項(xiàng)目不合格，1批次產(chǎn)品為化學(xué)成分和重量偏差兩個項(xiàng)目不合格。

進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，主要不符合項(xiàng)為重量偏差、尺寸、金相組織、力學(xué)性能和化學(xué)成分，其中2021年主要不合格項(xiàng)為力學(xué)性能和尺寸，2022年主要不符合項(xiàng)為尺寸和金相組織，2023年主要不符合項(xiàng)為重量偏差。

2 不合格項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及影響

GB/T 1499.2—2018《鋼筋混凝土用 熱軋帶肋鋼筋》對重量偏差、尺寸、力學(xué)性能、金相組織等進(jìn)行了規(guī)定，并明確了抽查檢驗(yàn)的樣品要求。

2.1 金相組織的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和影響

從抽查的5根中任選2根，每根上截取10 mm左右的樣品進(jìn)行金相分析。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定樣品進(jìn)行宏觀金相分析時若出現(xiàn)截面基圓外圍有明顯不同于內(nèi)部區(qū)域襯度的封閉環(huán)，則判定為不合格；若出現(xiàn)截面基圓外圍有明顯不同于內(nèi)部區(qū)域襯度的不封閉環(huán)，則進(jìn)行微觀金相組織檢測，在金相顯微鏡下放大倍數(shù)500×，組織結(jié)構(gòu)為鐵素體+珠光體，則判定為合格[1]。金相組織不合格會對鋼筋的性能產(chǎn)生影響，一是影響鋼筋的力學(xué)性能，主要表現(xiàn)在韌性和脆性上，近三年監(jiān)督抽查中發(fā)現(xiàn)的金相組織不合格產(chǎn)品其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度明顯偏低，雖能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求但處在下限，并且其彎曲試驗(yàn)時表面有部分裂紋出現(xiàn)；二是影響鋼筋的使用性能，工程中對鋼筋進(jìn)行加工、焊接后的鋼筋極易產(chǎn)生裂紋等缺陷，增加使用中的安全風(fēng)險；三是可能會導(dǎo)致鋼筋的耐腐蝕性下降，使其在腐蝕介質(zhì)中更容易受到侵蝕，長期使用可能導(dǎo)致材料失效。

2.2 重量偏差的標(biāo)準(zhǔn)要求和影響

將5根抽取的樣品橫截面打磨平整光滑，每根截取長度不小于500 mm，逐根測量長度和重量，按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的重量偏差公式進(jìn)行計算，重量偏差以百分制計算。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，公稱直徑6～12 mm，重量偏差允許范圍為±6.0%；公稱直徑14～20 mm，重量偏差允許范圍為±5.0%；公稱直徑22～50 mm，重量偏差允許范圍為±4.0%[1]。重量偏差大小主要是由內(nèi)徑規(guī)格決定尺寸的正負(fù)偏差范圍，從2023年抽查的7批次重量偏差不合格數(shù)據(jù)中可以看出，其內(nèi)徑多數(shù)處于內(nèi)徑偏差的下限，個別位置出現(xiàn)超偏差的問題，且橫肋間距也偏大，這種鋼筋介于正常鋼筋與“瘦身”鋼筋之間，因此，重量偏差不合格會造成力學(xué)性能的下降，造成很大的安全隱患。

2.3 尺寸的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和影響

鋼筋尺寸的檢驗(yàn)指標(biāo)為橫肋高、橫肋末端間隙、肋間距和內(nèi)徑，檢測時對抽查的5個鋼筋逐根進(jìn)行檢驗(yàn)，與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較。2021年至2023年抽查中共發(fā)現(xiàn)8批次尺寸不合格產(chǎn)品，其中內(nèi)徑不符合4批次、橫肋末端間隙不符合4批次。內(nèi)徑不合格會造成鋼筋的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度不符合要求，抽查發(fā)現(xiàn)的4批次不合格樣品的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度也不符合要求；橫肋末端間隙不符合主要體現(xiàn)為橫肋過大或過小，間隙過大會降低鋼筋與混凝土之間的摩擦力，間隙過小會增大橫肋與主筋的摩擦力，從而會降低鋼筋的使用性能和增大建筑結(jié)構(gòu)的安全性風(fēng)險。

2.4 力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及影響

從抽查的5根中任選2根，每根上截取長度約600 mm的樣品進(jìn)行力學(xué)性能檢驗(yàn)。力學(xué)性能指標(biāo)主要包含抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、最大力總延伸率、強(qiáng)屈比、屈強(qiáng)比等，是鋼筋最為重要的指標(biāo)之一，對建筑工程的安全性、產(chǎn)品的使用壽命起到重要作用。

標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了屈服強(qiáng)度為400、500、600三個系列的標(biāo)準(zhǔn)值，目前市場上常用的多為400系列，近三年抽查400系列占到92%。鋼筋力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)會對建筑物的安全穩(wěn)定帶來嚴(yán)重威脅，一是會導(dǎo)致建筑物承載力下降，影響抗震效果，降低使用的安全性；二是影響建筑物的使用壽命，加速構(gòu)件的破壞和老化；三是因結(jié)構(gòu)安全性導(dǎo)致的返工、維修會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.5 化學(xué)成分的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及影響

從抽查的5根中任選1根，截取長度約15 mm左右的樣品進(jìn)行化學(xué)成分檢驗(yàn)，包含C、Si、Mn、P、S，并通過Cr、V、Mo、Cu、Ni的含量計算碳當(dāng)量Cep。近三年抽檢中出現(xiàn)的1批次化學(xué)成分不合格主要為C含量超標(biāo)，碳的主要作用是固溶于鐵素體中和增加珠光體的含量，是決定鋼筋強(qiáng)度的重要元素，碳含量增加會造成鋼材的強(qiáng)度、塑性和韌性降低，還會使鋼的耐蝕性、冷彎性能、焊接性等降低，影響使用的安全性和使用壽命。

3 不合格項(xiàng)產(chǎn)生原因分析

熱軋鋼筋的生產(chǎn)過程是一個復(fù)雜的過程，包括原材料加工、熔煉、澆鑄、軋制、熱處理、拉拔、切割等工藝過程，其質(zhì)量會受到原材料、生產(chǎn)設(shè)備、工藝控制、檢測手段、人員操作水平、外界環(huán)境等方面的影響，針對近三年監(jiān)督抽查發(fā)現(xiàn)的問題，從宏觀角度來分析產(chǎn)生不合格的原因。

3.1 金相組織不合格原因

金相組織是2018版標(biāo)準(zhǔn)新加入的內(nèi)容，由于舊標(biāo)準(zhǔn)對此項(xiàng)沒有要求，導(dǎo)致了部分企業(yè)忽視了對該項(xiàng)目的質(zhì)量把關(guān)。不合格原因主要由以下方面：

（1）精軋前后采用的水冷工藝溫度控制不當(dāng)導(dǎo)致溫度過高或過低都會影響鋼筋的金相組織。

（2）鋼筋精軋后為了快速降低鋼筋溫度以便于快速打包存放，采用了穿水快速水冷工藝，穿水冷卻時表面冷卻速度高于心部，穿水后心部的余熱傳向表面，使得表面溫度重新升高，最終得到回火馬氏體組織[2]。

（3）冶煉過程控制不當(dāng)導(dǎo)致非金屬夾雜物的出現(xiàn)，主要是鋼中氧含量過高，在冶煉過程中形成氧化物夾雜。

3.2 重量偏差不合格原因

通過對省抽鋼筋的檢測，發(fā)現(xiàn)企業(yè)為了減少用料、降低成本，重量偏差多為負(fù)值，產(chǎn)生不合格的原因可能有以下原因：

（1）使用原材料中雜質(zhì)含量高或冶煉過程中大量雜質(zhì)未去除，這些雜質(zhì)的密度與鋼筋的密度不同，導(dǎo)致鋼筋的重量偏差過小。

（2）鋼筋在生產(chǎn)過程中存在粗糙爛造的情況，或者鋼筋成品流入市場后，一些小作坊為節(jié)省鋼筋用料，再次軋制、拉拔處理，造成同等長度下重量減輕，這也就是我們所說的“瘦身”鋼筋。

（3）隨著鋼筋軋制量的不斷增多，若不及時更換或維修軋制孔設(shè)備，會導(dǎo)致軋制孔遭受不斷磨損，內(nèi)徑實(shí)測尺寸也不斷變大，從而導(dǎo)致鋼筋的內(nèi)徑增大，重量偏差偏大。

3.3 尺寸不合格原因

鋼筋尺寸涉及到的參數(shù)較多，控制不當(dāng)很容易導(dǎo)致不合格的出現(xiàn)，主要不合格因素有如下：

（1）橫肋末端間隙超標(biāo)，分為兩種情況：一是橫肋末端間隙超過最大值，主要由軋槽磨損引起；另一種情況是橫肋與縱肋相交，主要由孔型設(shè)計引起，在生產(chǎn)過程中同時受軋制溫度和軋制速度的影響產(chǎn)生相交的情況。

（2）內(nèi)徑不合格，該項(xiàng)和重量偏差聯(lián)系比較緊密，出現(xiàn)“瘦身”鋼筋時，在重量偏差不滿足要求的同時，往往內(nèi)徑也不符合要求。

（3）橫肋高不合格，多出現(xiàn)在盤卷鋼筋中，由于盤卷鋼筋在使用過程中需要調(diào)直處理，部分使用單位采取粗放的方式進(jìn)行導(dǎo)致橫肋磨損嚴(yán)重，造成橫肋高不合格。

3.4 力學(xué)性能不合格原因

力學(xué)性能不合格是由多種原因引起，除內(nèi)徑偏小、非金屬夾雜、化學(xué)成分不均勻等因素外，還有以下主要原因：

（1）扎后水冷不當(dāng)導(dǎo)致力學(xué)性能不符合，研究表明，軋后較快速度水冷可以使得鋼筋的強(qiáng)度提高，但冷卻水壓不足時不但不能提高強(qiáng)度，反而會由于組織更加不均勻而同時降低鋼筋強(qiáng)度和塑性[2]。

（2）鑄坯中氮含量偏低，且存在偏析缺陷，導(dǎo)致軋制后鋼筋組織中存在帶狀組織，使得力學(xué)性能下降。另外鋼筋表面存在裂紋或夾雜物也會影響力學(xué)性能。

3.5 化學(xué)成分不合格原因

化學(xué)成分不合格主要是碳含量過高，問題主要出現(xiàn)在原材料和冶煉過程，造成不合格的主要原因有：

（1）部分生產(chǎn)企業(yè)對標(biāo)準(zhǔn)要求重視不夠，未嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工藝控制，生產(chǎn)過程中不按規(guī)定進(jìn)行取樣檢測或取樣的頻次少，不能及時發(fā)現(xiàn)不合格，導(dǎo)致不合格產(chǎn)品出廠。

（2）生產(chǎn)過程中為控制合金的消耗量，同時為保證強(qiáng)度要求而刻意提高碳含量，雖然強(qiáng)度達(dá)到了要求，但碳含量超過了標(biāo)準(zhǔn)值。

4 不合格項(xiàng)防控措施

根據(jù)近三年監(jiān)督抽查的結(jié)果，通過對不合格項(xiàng)產(chǎn)生原因的分析，從技術(shù)和監(jiān)管角度提出以下防控措施。

（1）優(yōu)化工藝過程控制。加強(qiáng)工藝過程的控制可以有效降低不合格率，一是做好金屬冶煉過程的控制，比如，煉鋼過程中采用渣洗工藝、延長吹氬時間以及優(yōu)化控制連鑄拉速等措施，可以有效減少非金屬夾雜，去除金屬中帶狀組織[3]。二是做好過程中質(zhì)量的檢驗(yàn)，比如，冶煉過程中嚴(yán)格每爐次取樣檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)化學(xué)成分不符合要求，及時進(jìn)行補(bǔ)救操作。三是優(yōu)化穿水工藝，合理控制好冷卻水壓力、精軋前后的溫度等，在提高生產(chǎn)效率的同時不影響鋼筋的性能。四是合理設(shè)計軋制孔型，及時更換、維修軋制孔設(shè)備，減少橫肋末端間隙的不合格率。

（2）加強(qiáng)生產(chǎn)企業(yè)檢測實(shí)驗(yàn)室能力的建設(shè)。生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量檢測實(shí)驗(yàn)室對產(chǎn)品質(zhì)量控制起到至關(guān)重要的作用，企業(yè)內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室檢測的數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤或偏差，很容易導(dǎo)致出廠的不合格產(chǎn)品誤判為合格，為此要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室能力的建設(shè)。在購置先進(jìn)檢測儀器設(shè)備同時，重點(diǎn)從實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、高素質(zhì)人員培養(yǎng)、完善管理制度等方面入手提升實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制的綜合能力。

（3）嚴(yán)格落實(shí)出廠檢驗(yàn)制度。生產(chǎn)企業(yè)由于生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)條件等的變化，為確保質(zhì)量應(yīng)每年進(jìn)行一次產(chǎn)品的型式試驗(yàn)，確保產(chǎn)品質(zhì)量不受外界條件的變化而變化。生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)按照要求，認(rèn)真做好鋼筋的出廠檢驗(yàn)，對于發(fā)現(xiàn)問題的產(chǎn)品，立即進(jìn)行處理，堅決杜絕流入市場，并認(rèn)真做好風(fēng)險排查、問題整改工作。建議企業(yè)定期將樣品送至第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢驗(yàn)。

（4）進(jìn)一步加強(qiáng)監(jiān)管、強(qiáng)化監(jiān)督抽檢。一是對鋼筋生產(chǎn)企業(yè)每年安排一次工廠檢查，重點(diǎn)對關(guān)鍵工藝過程、企業(yè)風(fēng)險防控措施落實(shí)、出廠檢驗(yàn)過程及委托檢驗(yàn)情況等進(jìn)行監(jiān)督診斷。二是對于抽檢不合格企業(yè)，可提高風(fēng)險（信用）等級，適當(dāng)增加監(jiān)督檢查頻次，及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險隱患，倒逼企業(yè)落實(shí)主體責(zé)任，提高產(chǎn)品質(zhì)量[4]。三是近三年抽查鋼筋中重量偏差、尺寸等參數(shù)不符合的比例占不合格批次的57%，由于這些參數(shù)可以通過鋼筋快檢快速發(fā)現(xiàn)，因此應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)鋼筋快檢的監(jiān)督抽查力度，確保覆蓋更多的生產(chǎn)和銷售企業(yè)，同時通過快檢可以快速地發(fā)現(xiàn)“瘦身”鋼筋，消除安全隱患。

（5）加強(qiáng)專業(yè)知識的宣傳。監(jiān)督抽查過程中發(fā)現(xiàn)部分鋼材經(jīng)銷商、購買者不知道如何通過標(biāo)牌、外觀等方法判斷鋼筋的質(zhì)量，因此建議行業(yè)主管部門或市場監(jiān)管部門多組織標(biāo)準(zhǔn)宣貫會，讓銷售者和使用者能夠了解鋼筋產(chǎn)品基本知識，確保在采購或購買過程中能夠快速的識別一些常見的質(zhì)量問題鋼筋。

5 結(jié)語

建筑鋼材在現(xiàn)代工程建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，每一項(xiàng)檢驗(yàn)項(xiàng)目都有其合理的存在，出現(xiàn)不合格項(xiàng)都會對建筑安全帶來很大的安全隱患。盡管近幾年的抽查中合格率不斷提升，但仍然存在著重量偏差、尺寸、金相組織等方面的缺陷，究其原因可歸結(jié)為生產(chǎn)過程把控不嚴(yán)、工藝規(guī)程執(zhí)行不當(dāng)、出廠檢驗(yàn)未執(zhí)行到位、監(jiān)管檢查力度還不夠等原因，因此從過程控制、工藝改進(jìn)、強(qiáng)化檢驗(yàn)和監(jiān)管等方面加強(qiáng)管控是提高鋼筋產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。

作者簡介

陳全旺，通信作者，碩士研究生，高級工程師，研究方向?yàn)橘|(zhì)量管理和產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)。

高勇，本科，高級工程師，研究方向?yàn)橘|(zhì)量管理和公共管理。

周超，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)橘|(zhì)量管理和信息化。

王健康，本科，工程師，研究方向?yàn)橘|(zhì)量安全管理。

（責(zé)任編輯：袁文靜）