不同種類建筑鋼材力學(xué)性能檢測(cè)技術(shù)差異性研究

汪博昆段瑞斌許田富趙正明

（1 廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全檢測(cè)總站有限公司)

(2 廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司）

0 引言

建筑鋼材通常是指鋼結(jié)構(gòu)建筑用鋼，主要為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。隨著我國經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展，高層建筑、超高層建筑、大跨度體育場(chǎng)館、會(huì)展中心以及鋼結(jié)構(gòu)廠房等大型結(jié)構(gòu)工程日益增多，需要使用高性能的鋼結(jié)構(gòu)用鋼[1-2]。鋼結(jié)構(gòu)工程和建筑鋼材質(zhì)量成為關(guān)注的焦點(diǎn)，對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量安全有著重要影響，而鋼材質(zhì)量檢測(cè)為鋼結(jié)構(gòu)建筑質(zhì)量安全保駕護(hù)航。

建筑鋼材的主要產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 699-2015、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700-2006、《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 1591-2018、《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼板和鋼帶》GB/T 3274-2017、《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》GB/T 19879-2015 等標(biāo)準(zhǔn)。雖然此類標(biāo)準(zhǔn)中的檢測(cè)參數(shù)類似，均為拉伸性能參數(shù)，如屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷后伸長率、以及沖擊吸收功等，但這些標(biāo)準(zhǔn)適用范圍不同、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)不同、技術(shù)要求不同，在檢測(cè)過程中可能會(huì)因?yàn)檫x擇的檢驗(yàn)依據(jù)不當(dāng)或技術(shù)要求使用錯(cuò)誤而造成檢測(cè)結(jié)果的偏差。另外，工程中用的鋼材，其產(chǎn)品表面普遍無產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)號(hào)、牌號(hào)等標(biāo)識(shí)，施工方目測(cè)檢查無法辨識(shí)，容易被用錯(cuò)，給工程質(zhì)量管理以及控制帶來諸多麻煩[3-4]。

本文分析了常用鋼材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)在標(biāo)準(zhǔn)適用范圍、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法等方面的主要差異，并輔以實(shí)際案例分析，為生產(chǎn)廠家、施工單位以及檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供參考。

1 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍

《優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 699-2015、《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700-2006、《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 1591-2018、《碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋鋼板和鋼帶》GB/T 3274-2017、《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》GB/T 19879-2015，5 個(gè)常用標(biāo)準(zhǔn)的使用范圍不完全相同。其中GB/T 1591-2018 的適用范圍廣；GB/T 699-2015 以及GB/T 3274-2017 對(duì)產(chǎn)品的外型尺寸作了限制要求；而GB/T 700-2006 和GB/T 19879-2015 則在產(chǎn)品用途上作了限制，并且GB/T 19879-2015 還在不同牌號(hào)的鋼材外型尺寸上作了規(guī)定限制[5]。5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍和標(biāo)準(zhǔn)起源見表1。

表1 常用建筑鋼材產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍及標(biāo)準(zhǔn)起源[6-10]

2 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)性能參數(shù)差異

由于GB/T 3274-2017 中規(guī)定厚度小于3mm 的鋼板和鋼帶的抗拉強(qiáng)度和斷后伸長率應(yīng)符合GB/T 700、GB/T 1591 的規(guī)定，斷后伸長率允許比GB/T 700 或GB/T 1591 的規(guī)定降低5%（絕對(duì)值）。根據(jù)需方要求，鋼板和鋼帶的屈服強(qiáng)度可按GB/T 700、GB/T 1591 的規(guī)定，因此本小節(jié)不對(duì)GB/T 3274-2017 進(jìn)行參數(shù)對(duì)比。又根據(jù)GB/T 699-2015 中適用的鋼材與其他3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)完全不同，因此也不進(jìn)行對(duì)比分析。

GB/T 700-2006 中將鋼材分為Q195、Q215、Q235、Q275 四個(gè)牌號(hào)，質(zhì)量等級(jí)分為A、B、C、D 四個(gè)等級(jí)；GB/T1591-2018 中將熱軋鋼材分為Q355、Q390、Q420C、Q460C四個(gè)牌號(hào)，質(zhì)量等級(jí)分為B、C、D 三個(gè)等級(jí)；GB/T 19879-2015 中將鋼材分為Q235GJ、Q345GJ、Q390GJ、Q420GJ、Q460GJ、Q500GJ、Q550GJ、Q620GJ、Q690GJ9 個(gè)牌號(hào)，質(zhì)量等級(jí)分為C、D、E三個(gè)等級(jí)。

由上可知，鋼材的種類、牌號(hào)眾多，相應(yīng)的力學(xué)性能指標(biāo)要求各異。以工程項(xiàng)目中常見的種類和牌號(hào)為例進(jìn)行分析研究。分別選擇GB/T 1591-2018中的Q390和GB/T 19879-2015 的Q390GJ 以 及GB/T 700-2006 中 的Q235 和GB/T 19879-2015 中的Q235GJ 進(jìn)行參數(shù)對(duì)比，詳見表2、表3。

由表2 可知，標(biāo)準(zhǔn)GB/T1591-2018、GB/T19879-2015對(duì)拉伸性能、沖擊等參數(shù)指標(biāo)均有涉及，而對(duì)于斷后伸長率以及沖擊吸收能量這兩個(gè)指標(biāo)，GB/T1591-2018 將試件分為縱向和橫向，并且除了試件方向?yàn)榭v向、且厚度或直徑≤40mm 的條件下，GB/T19879-2015 中對(duì)斷后伸長率的要求比GB/T1591-2018 更高。類似的，抗拉強(qiáng)度以及沖擊吸收能量這兩個(gè)指標(biāo)也是GB/T19879-2015 要求更高。

表2 GB/T 1591-2018與GB/T 19879-2015對(duì)比分析

由表3 可知，標(biāo)準(zhǔn)GB/T700-2006、GB/T19879-2015對(duì)對(duì)拉伸性能、沖擊等參數(shù)指標(biāo)均有涉及。對(duì)于檢測(cè)抗拉強(qiáng)度GB/T19879-2015 中對(duì)試件的厚度或直徑做了一定限制，而GB/T700-2006 沒作限制，適用范圍較寬，并且GB/T19879-2015 中對(duì)抗拉強(qiáng)度的要求更高，沖擊吸收能量也是GB/T19879-2015 要求更高。至于斷后伸長率則是與抗拉強(qiáng)度相反，GB/T700-2006 中對(duì)試件的厚度或直徑做了一定限制，而GB/T19879-2015 沒做任何限制。對(duì)于屈服強(qiáng)度，兩本標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)試件的厚度或直徑做了限制，但通過總結(jié)分析得出，GB/T19879-2015 適用的范圍小于GB/T700-2006，強(qiáng)度要求高于GB/T700-2006。

表3 GB/T 700-2006與GB/T 19879-2015對(duì)比分析

3 試驗(yàn)方法

建筑鋼材的物理力學(xué)性能試驗(yàn)試驗(yàn)方法，基本上在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里都有規(guī)定，不同產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)里的試驗(yàn)方法既有共通之處，也有差異之處。本文將5 個(gè)常用的建筑鋼材標(biāo)準(zhǔn)物理力學(xué)試驗(yàn)方法的差異性進(jìn)行對(duì)比分析，見表4。

由表4 可以看出，5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)于拉伸、沖擊性能的測(cè)試方法以及取樣部位基本一致，但是在取樣數(shù)量上有些許差異；而彎曲試驗(yàn)GB/T 699-2015 標(biāo)準(zhǔn)中沒有涉及試驗(yàn)方法，其他4 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的彎曲試驗(yàn)方法以及取樣部位和數(shù)量一致。5 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的拉伸、沖擊、彎曲試驗(yàn)方法分別按照GB/T 228.1、GB/T 229、GB/T 232 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)行，取樣部位按照GB/T 2975實(shí)行。

表4 不同標(biāo)準(zhǔn)的鋼材力學(xué)性能試驗(yàn)

4 案例分析

⑴某工程項(xiàng)目，使用出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)為《碳素結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 700-2006，板厚20mm，牌號(hào)為Q235 的鋼板。工程使用前進(jìn)行常規(guī)見證送檢至某第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)，委托時(shí)將牌號(hào)填寫為Q235GJ，抗拉強(qiáng)度檢驗(yàn)結(jié)果390MPa，不合格。就檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求進(jìn)行原因分析，發(fā)現(xiàn)委托方送檢的實(shí)際樣品為Q235 鋼板，標(biāo)準(zhǔn)要求抗拉強(qiáng)度在370-500MPa 范圍內(nèi)即合格，檢測(cè)人員在出具報(bào)告時(shí)按照送樣人員填寫的Q235GJ 對(duì)抗拉強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定，而Q235GJ 抗拉強(qiáng)度技術(shù)要求為400-510MPa。Q235GJ 的技術(shù)要求大于Q235 的技術(shù)要求，導(dǎo)致了抗拉強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果判定不合格。反之假設(shè)廠家按《建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》GB/T 19879-2015 標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的板厚20mm、牌號(hào)為Q235GJ的鋼板，委托時(shí)錯(cuò)誤地將牌號(hào)填寫為Q235，檢測(cè)結(jié)果可能會(huì)是合格，但由于牌號(hào)填寫錯(cuò)誤，則結(jié)果視為無效，原因是檢測(cè)出的性能指標(biāo)無法反應(yīng)材料的真實(shí)質(zhì)量。

⑵某工程項(xiàng)目，使用出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)《低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼》GB/T 1591-2018，牌號(hào)為Q390的鋼板V型縱向沖擊試樣。工程使用前進(jìn)行常規(guī)見證送檢至某第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)。由于檢測(cè)員的失誤在做沖擊試驗(yàn)時(shí)，使用的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 19879-2015，沖擊吸收能量檢驗(yàn)結(jié)果為40J，不合格。就檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求進(jìn)行原因分析，委托方送檢的實(shí)際樣品為Q390，縱向沖擊樣品，標(biāo)準(zhǔn)要求沖擊吸收能量應(yīng)不小于34J 即合格。而由于檢測(cè)人員失誤，用錯(cuò)標(biāo)準(zhǔn)，GB/T 19879-20151 中沖擊吸收能量時(shí)不小于47J才合格，因此檢測(cè)結(jié)果為不合格。

5 結(jié)語

通過對(duì)常用建筑鋼材的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比研究，以及實(shí)際案例分析，總結(jié)了在建筑鋼材檢測(cè)過程中，一些常見的結(jié)果差異性問題。只胡保證鋼材在送檢過程中樣品信息無錯(cuò)誤、檢測(cè)過程中實(shí)驗(yàn)人員無失誤、驗(yàn)收過程中按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定進(jìn)行，才能從根本上解決檢測(cè)結(jié)果差異性的問題。