钢筋加工及冷拉率测定

钢筋加工过程一般有冷拉、冷拔、调直、除锈、切断、弯曲、绑扎安装、焊接等。

3.2.1　钢筋的冷拉与冷拔

1）钢筋的冷拉

钢筋的冷拉就是在常温下拉伸钢筋，使钢筋的应力超过屈服点，钢筋产生塑性变形，强度提高。

（1）冷拉目的

对于普通钢筋混凝土结构的钢筋，冷拉仅是调直、除锈的手段（拉伸过程中钢筋表面锈皮会脱落），与钢筋的力学性能没什么关系。当采用冷拉方法调直钢筋时，冷拉率HPB　235级钢筋不宜大于4%，HRB　335、HRB　400级钢筋不宜大于1%。冷拉的另一个目的是提高强度，但在冷拉过程中也同时完成了调直、除锈工作，此时钢筋的冷拉率为4%～10%，强度可提高30%左右，主要用于预应力筋。

（2）冷拉原理

图3－6中曲线OABCDEF为热轧钢筋拉伸曲线，纵坐标表示应力，横坐标表示应变，D点为屈服点。拉伸钢筋使其应力超过屈服点D达到某一点G后卸荷。由于钢筋产生塑性变形，卸荷过程中应力应变曲线并不是沿原来的路线GDCBAO变化，而是沿着G01变化，应力降至零时，应变为O01，为残余变形。此时如立即重新拉伸钢筋，应力应变曲线以01为原点沿01GEF变化，并在G点附近出现新的屈服点。这个屈服点明显高于冷拉前的屈服点D。G为新屈服点，D为老屈服点。新屈服点G的强度比老屈服点D的强度高25%～30%。

钢筋经冷拉，强度提高，塑性降低的现象，称为变形硬化。冷拉后的新屈服点并非保持不变，而是随着时间的延长提高至H点，这种现象称为时效硬化。由于变形硬化和时效硬化的结果，钢筋的强度提高了，但脆性也增加了。

（3）钢筋冷拉工艺

钢筋冷拉参数：钢筋的冷拉应力和冷拉率是钢筋冷拉的两个主要参数。钢筋的冷拉率是钢筋冷拉时由于弹性和塑性变形的总伸长值（称为冷拉的拉长值）与钢筋原长之比，以百分数表示。在一定的限度内，冷拉应力或冷拉率越大，钢筋强度提高越多，但塑性降低也越多。钢筋冷拉后仍应有一定的塑性，同时屈服点与抗拉强度之间也应保持一定的比例（称屈强比），使钢筋有一定的强度储备。因此，规范对冷拉应力和冷拉率有一定的限制，见表3－1所示。　　

图3－6　钢筋的拉伸曲线

表3－1　冷拉控制应力及最大冷拉率

冷拉控制方法：钢筋的冷拉方法可采用控制冷拉率和控制应力两种方法。

①控制冷拉率法

以冷拉率来控制钢筋的冷拉的方法，叫做控制冷拉率法。冷拉率必须由试验确定，试件数量不少于4个。在将要冷拉的一批钢筋中切取试件，进行拉力试验，测定当其应力达到表3－2中规定的应力值时的冷拉率。取4个试件冷拉率的平均值作为该批钢筋实际采用的冷拉率，并应符合表3－1的规定。也就是说，实测的4个试件冷拉率的平均值必须低于表3－1规定的最大冷拉率。

冷拉多根连接的钢筋，冷拉率可按总长计，但冷拉后每根钢筋的冷拉率应符合表3－1的规定。　　

表3－2　测定冷拉率时钢筋的冷拉应力

若4个试件的平均冷拉率小于1%，考虑到该批钢筋的抗拉强度必定较高，冷拉至1%不会影响钢筋材质，仍按1%采用。

冷拉率确定后，根据钢筋长度，求出拉长值，作为冷拉时的依据。冷拉拉长值ΔL按下式计算：

式中：δ——冷拉率（由试验确定）（%）；

L——钢筋冷拉前的长度（m）。

如冷拉一批长24m的HRB　335钢筋，根据试验确定其冷拉率为4%，则本批钢筋的拉长值为24×4%＝0.96m＝960mm。

控制冷拉率法施工操作简单，但当钢筋材质不匀时，用经试验确定的冷拉率进行冷拉，钢筋实际达到的冷拉应力并不能完全符合表3－2的要求，其分散性很大，不能保证冷拉钢筋的质量。对不能分清炉批号的钢筋，不应采取控制冷拉率法。这种方法也有优点，就是冷拉后钢筋长度整齐划一，便于下料。

②控制应力法

以冷拉力来控制钢筋的冷拉的方法，叫做控制冷拉力法。这种方法以控制钢筋冷拉应力为主，冷拉应力按表3－1中相应级别钢筋的控制应力选用。冷拉时应检查钢筋的冷拉率，不得超过表3－1中的最大冷拉率。钢筋冷拉时，如果钢筋已达到规定的控制应力，而冷拉率未超过表3－1中的最大冷拉率，则认为合格。如果钢筋已达到规定的最大冷拉率而应力还小于控制应力（即钢筋应力达到冷拉控制应力时，钢筋冷拉率已超过规定的最大冷拉率）则认为不合格，应进行机械性能试验，按其实际级别使用。

冷拉时首先计算出冷拉力N和冷拉拉长值ΔL。然后按上述控制应力与最大冷拉率的关系确定其是否合格。

如冷拉一根直径为16mm的HRB　400长30m的钢筋，求钢筋的冷拉力和冷拉伸长值。

根据表3－1可知：冷拉控制应力为500N／mm2，最大冷拉率5%。

冷拉此钢筋时冷拉力　N＝500×3.14×82＝100　480N

理论伸长值　ΔL＝30×5%＝1.5m

若实际伸长值小于或等于理论伸长值ΔL，则合格；若实际伸长值大于理论伸长值ΔL，则不合格。

③冷拉时应注意的问题

拉长值“零点”应从拉力N＝10%的控制应力时开始，因为在此之前钢筋没有拉直，所以无法量测。因为钢筋施焊后性能变脆，为确保质量，必须先焊后拉。冷拉速度不宜过快，一般为0.5～1.0m／s。为使钢筋充分变形，当拉至控制应力时，停2～3min，放松。目的是为了减少回缩。

（4）钢筋冷拉设备

冷拉设备主要由拉力装置、承力结构、钢筋夹具及测量装置等组成。拉力装置一般由卷扬机、张拉小车及滑轮组等组成。承力结构可采用钢筋混凝土压杆或地锚。测量装置可用标尺电子秤、附有油表的液压千斤顶或弹簧测力计。

2）钢筋冷拔

钢筋冷拔是将φ6～φ8的HPB　235级光面钢筋在常温下强力拉拔使其通过特制的钨合金拔丝模孔（如图3－7），钢筋轴向被拉伸，径向被压缩，钢筋产生较大的塑性变形，其抗拉强度提高50%～90%，塑性降低，硬度提高。经过多次强力拉拔的钢筋，称为冷拔低碳钢丝。甲级冷拔钢丝主要用于中、小型预应力构件中的预应力筋；乙级冷拔钢丝可用于焊接网片、焊接骨架或用作构造钢筋等。

图3－7　拔丝模构造示意图

3.2.2　钢筋的调直

钢筋的调直就是将弯曲的钢筋弄直。钢筋调直方法可分为人工调直和机械调直两类。也可利用冷拉进行调直。

1）人工调直

直径在12mm以下的钢筋可以在工作台上用小锤敲直，也可以采用绞磨拉直。直径在12mm以上的粗钢筋，一般仅出现一些慢弯，常用人工在工作台上调直。调直工作台（图3－8）的两端都设有底盘，底盘上有4根板柱，板柱两旁方向的净空距离一般为34mm。因此，在调直32mm的钢筋时，都在板柱中间配上钢套，钢套尺度根据需要调直的钢筋粗细来决定。调直时把钢筋放在底盘板柱间，把有弯的地方对着板柱，然后用手扳动钢筋，就可使钢筋调直。

2）机械调直

钢筋调直机具有使钢筋调直、除锈和切断3项功能。

图3－8　调直工作台

3.2.3　除锈

钢筋进场后由于保管不当，长期处于潮湿环境或堆放于露天场地，会导致严重的锈蚀。锈蚀程度可由锈迹分布状况、色泽变化以及钢筋表面平滑或粗糙程度等，凭肉眼外观确定，根据锈蚀轻重的具体情况采用除锈措施。一般锈蚀现象有3种：钢筋表面附着较均匀的细粉末，呈黄色或淡红色的浮锈；锈迹粉末较粗，用手捻略有微粒感，颜色砖红，有的呈红褐色的陈锈；锈斑明显，有麻坑，出现起层的片状分离现象，锈斑几乎遍及整根钢筋表面；颜色变暗，深褐色，严重的接近黑色的老锈。

浮锈处于铁锈形成的初期（例如无锈钢筋经雨淋之后出现），在混凝土中不影响钢筋与混凝土黏结，因此除了在焊接操作时在焊点附近需擦干净之外，一般可不作处理。但是，有时为了防止锈迹污染，也可用麻袋布擦拭。陈锈和老锈必须清除，宜在钢筋冷拉或调直过程中进行，也可采用电动除锈机、钢丝刷、喷砂等方法进行。

3.2.4　切断

钢筋下料时须按长度切断。钢筋切断可采用钢筋切断机或手动切断器。手动切断器一般只用于直径小于12mm的钢筋，直径大于40mm的钢筋需用氧气乙炔火焰或电弧割切。钢筋的切断应汇集当班所要切断的钢筋料牌（图3－9），将同规格（同级别、同直径）的钢筋分别统计，按不同长度进行长短搭配。一般情况下考虑先断长料，后断短料，以尽量减少短头。

图3－9　钢筋加工牌

3.2.5　弯曲成型

钢筋的弯曲成型是将已切断、配好的钢筋，按图纸规定的要求，将钢筋准确地加工成规定的形状尺寸。弯曲成型的顺序是：画线→试弯→弯曲成型。

弯曲钢筋有手工和机械两种弯曲方法。手工弯曲钢筋的方法设备简单、成型正确，工地经常采用。钢筋弯曲机，可将钢筋弯曲成各种形状和角度，使用方便。

钢筋弯曲的操作方法如下：

（1）准备：要熟悉好进行弯曲加工钢筋的规格、形状和各部分尺寸，以便确定弯曲操作步骤和准备工具等。

（2）画线：弯曲前将钢筋的各段长度尺寸画在钢筋上，要根据钢筋几种弯曲类型、弯曲角度伸长值、弯曲的曲率半径、板距等因素综合计算后才能进行。弯曲钢筋的画线方法如图3－10所示。

①根据不同的弯曲角度扣除弯曲调整值（量度差值），其扣法是从相邻两段长度中各扣一半。

②钢筋末端作180°弯钩时，该段长度画线时增加0.5d。

③画线工作宜从钢筋中线开始向两边进行，两边不对称的钢筋也可从钢筋的一端开始画线，如画到另一端有出入时则应重复调整。

例如，某钢筋，φ20，L＝6　970mm。加工形状如图3－10所示，画线步骤如下：

第一步：在钢筋中心点画第一道线；

第二步：取中段4　000／2－0.5d／2＝1　995mm画第二道线（0.5d为45°量度差值）；

第三步：取斜段635－2×（0.5d／2）＝625mm画第三道线；(www.xing528.com)

第四步：取直段850－0.5d／2＋0.5d＝855mm画第四道线。

第一根钢筋成型后应与设计尺寸校对一遍，完全符合后再成批生产。

图3－10　钢筋的画线

3.2.6　钢筋的绑扎安装

钢筋绑扎和安装之前应先熟悉施工图纸，核对成品钢筋的钢号、直径、形状、尺寸和数量是否与配料单、料牌相符，研究钢筋安装和有关工种的配合顺序，准备绑扎用的铁丝、绑扎工具、绑扎架等。钢筋绑扎安装程序为：画线→摆筋→穿箍→绑扎→安装垫块。

1）钢筋位置画线

为了便于绑扎钢筋时确定它们的相应位置，操作时需要在该位置上事先用粉笔画上标志（一般称为“画线”），如图3－11所示是1根梁的纵筋，长5　950mm，按箍筋间距的要求，可在纵筋上画线。

图3－11　箍筋画线示意图

1—第1根箍筋；2—第2根箍筋；3—第3根箍筋

一般情况下，平板或墙板钢筋画在模板上；梁的箍筋位置画在纵向钢筋上，柱的箍筋画在两根对角线纵向钢筋上。

2）钢筋的摆筋

钢筋的摆放顺序直接影响着钢筋绑扎安装的速度和质量。板类构件摆筋顺序一般先排主筋后排负筋；梁类构件一般先排纵筋。排放有焊接接头和绑扎接头的钢筋应符合规范规定。有变截面的箍筋，应事先将箍筋排列清楚，然后安装纵向钢筋。

3）钢筋的绑扎

（1）柱钢筋绑扎

柱钢筋绑扎工艺流程：套柱箍筋→竖向受力筋连接→画箍筋间距线→绑箍筋。

操作要点：

①套柱箍筋。按图纸要求间距，注意柱箍筋加密区长度应符合要求，计算好每根柱箍筋数量，先将箍筋套在下层伸出的连接钢筋上，然后立柱子钢筋。

②竖向钢筋连接后，按图纸要求用粉笔画箍筋间距线，按已画好的箍筋位置线将已套好的箍筋往上移动，由上往下绑扎，宜采用缠扣绑扎，绑扎箍筋时绑扣相互间应成八字形。

③箍筋与主筋要垂直，箍筋转角处与主筋交点均要绑扎，主筋与箍筋非转角部分的相交点成梅花交错绑扎。箍筋的接头（弯钩叠合处）应交错布置在四角纵向钢筋上。

④柱筋保护层厚度应符合规范要求，如主筋外皮为25mm，垫块应绑在柱竖筋外皮上，间距一般为1　000mm（或用塑料卡卡在外竖筋上），以保证主筋保护层厚度准确。同时，可采用钢筋定距框来保证钢筋位置的正确性。当柱截面尺寸有变化时，柱应在板内弯折，弯后的尺寸要符合设计要求。

⑤如果采用搭接方式，下层柱的钢筋露出楼面部分，宜用工具式柱箍将其收进一个柱筋直径，以利于上层柱的钢筋搭接。当柱截面有变化时，其下层柱钢筋的露出部分必须在绑扎梁的钢筋之前先行收缩准确。

⑥墙体拉接筋或埋件应根据墙体所用材料按有关图集留置。

⑦注意柱有关构造要求：箍筋加密区、连接区、变截面、柱顶等构造。

（2）墙钢筋绑扎

墙钢筋绑扎工艺流程：立2～4根竖筋→画水平筋间距→绑定位横筋→绑其余横竖筋。

操作要点：

①立2～4根竖筋。将竖筋与下层伸出的搭接筋绑扎，在竖筋上画好水平筋分档标志，在下部及齐胸处绑两根横筋定位，并在横筋上画好竖筋分档标志，接着绑其余竖筋，最后再绑其余横筋。横筋在竖筋里面或外面应符合设计要求。

②剪力墙筋应逐点绑扎，在两层钢筋之间要绑扎拉接筋和支撑筋，以保证钢筋的正确位置。拉接筋采用φ6～10mm钢筋，绑扎时纵横间距不大于600mm，绑扎在纵横向钢筋的交叉点上，钩住外边筋。支撑筋采用φ12钢筋，间距在1　000m左右，两端刷防锈漆。另有一种梯形支撑筋，用两根竖筋（与墙体竖筋同直径同高度）与拉筋焊接成形，绑在墙体网片之间起到撑、拉作用，间距为1　200mm。也可采用加固模板用的PVC管做支撑筋的作用。在横筋上绑扎砂浆垫块或塑料卡以保证保护层的厚度，其间距不大于1　000mm，也可以采用“梯子筋”来开成混凝土保护层。在头尾中间的位置，还可以加“U”形套来保持距离。

③剪力墙与框架柱连接处，剪力墙的水平横筋应锚固到框架柱内，其锚固长度要符合设计要求。如先浇筑柱混凝土后绑剪力墙筋时，柱内要预留连接筋或柱内预埋铁件，待柱拆模绑墙筋时作为连接用。其预留长度应符合设计或规范的规定。

④剪力墙水平筋在两端头、转角、十字节点、连梁等部位的锚固长度以及洞口周围加固筋等均应符合设计、抗震要求。

⑤合模后对伸出的竖向钢筋应进行修整，在模板上口加角铁或用梯子筋将伸出的竖向钢筋加以固定，浇筑混凝土时应有专人看护，浇筑后再次调整以保证钢筋位置的准确性。

（3）梁钢筋绑扎

梁钢筋绑扎工艺流程：

模内绑扎（梁的钢筋在梁底模上绑扎，其两侧模或一侧模后装，适用于梁的高度较大时，一般≥1.0m），画主次梁箍筋间距→放主梁次梁箍筋→穿主梁底层纵筋及弯起筋→穿次梁底层纵筋并与箍筋固定→穿主梁上层纵向架立筋→按箍筋间距绑扎→穿次梁上层纵向钢筋→按箍筋间距绑扎。

模外绑扎（先在梁模板上口绑扎成型后再入模内，适用于梁的高度较小时），画箍筋间距→在主次梁模板上口铺横杆数根→在横杆上面放箍筋→穿主梁下层纵筋→穿次梁下层钢筋→穿主梁上层钢筋→按箍筋间距绑扎→穿次梁上层纵筋→按箍筋间距绑扎→抽出横杆落骨架于模板内。

操作要点：

①纵向受力钢筋采用双层排列时，两排钢筋之间应垫以直径d≥25mm的短钢筋，以保持其设计距离。如图3－12所示。

图3－12　双层钢筋排列

图3－13　板、次梁、主梁交叉钢筋布置

1—主梁钢筋；2—次梁钢筋；3—板的钢筋

②箍筋的接头（弯钩叠合处）应交错布置在两根架立钢筋上，其余同柱。

板、次梁与主梁交叉处，板的钢筋在上，次梁的钢筋居中，主梁的钢筋在下（图3－13）。应避免主、次梁交接处，梁与柱相交（与柱平时）时钢筋是相撞现象（见图3－14）。主、次梁相撞时可采取如图3－15措施。

③框架节点处钢筋穿插十分稠密时，应特别注意梁顶面主筋间的净距要有30mm（下部钢筋净距要有25mm），以利于浇筑混凝土。　　

图3－14　L2与KL1主筋相撞

图3－15　KL1降低一个L2主筋直径

④梁板钢筋绑扎时应防止水电管线将钢筋抬起或压下。

⑤梁钢筋绑扎常见的质量通病有：主筋位移；箍筋间距偏差大；箍筋下料不准导致骨架偏小或偏大，弯勾没有弯曲135°，平直部分长度不足；主筋锚固长度不足。

（4）板钢筋绑扎

板钢筋绑扎工艺流程：清理模板→模板上画线→绑板下受力筋→绑负弯矩钢筋。

操作要点：

①清理模板上面的杂物，用墨斗在模板上弹好主筋、分布筋间距线。

②按画好的间距，先摆放受力主筋，后放分布筋。预埋件、电线管、预留孔等及时配合安装。

③在现浇板中有板带梁时，应先绑板带梁钢筋，再摆放板钢筋。绑扎板筋时除外围两根筋的相交点应全部绑扎外，其余各点可交错绑扎（双向板相交点须全部绑扎）。负弯矩钢筋每个相交点均要绑扎。

在钢筋的下面垫好砂浆垫块，间距为1.5m。垫块的厚度等于保护层厚度，应满足设计要求。如设计无要求时，板的保护层厚度应为15mm。盖铁下部安装马凳，位置同垫块。

（5）钢筋绑扎安装常见的质量通病

①主筋偏位、间距不规范，主筋保护层厚度不够；主筋规格、型号不对，或小了或强度等级不够；主筋搭接位置不对，搭接长度不够，搭接区段内的搭接率超标。

②焊接不规范，搭接焊长度不够。

③梁柱的加密区长度不够，梁柱节点处柱箍筋未置；梁腰筋未置，梁抗扭腰筋锚固长度不对。

④悬挑钢筋锚固长度不够，悬挑筋的方向不对。

⑤加弯起钢筋的地方未加，梁侧需加附加加密箍的未加。

⑥板负筋未满扎并成八字扣。

⑦同截面尺寸的相交梁柱，梁主筋未弯入柱，导致梁有效截面尺寸变小。

⑧柱筋入承台等基础时未弯曲，在基础中的柱筋未置箍筋。

⑨剪力墙与结构梁或暗梁交汇处未置剪力墙水平筋。

⑩多排筋的排距不正确。