钢筋材料知识教程课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,钢筋知识,目录,钢筋历史,钢筋分类,力学性能,其他,钢筋历史,混凝土结构与砌体结构、钢结构、木结构相比，历史不长。自19世纪中叶开始使用后，由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进，结构理论施工技术的进步使钢筋混凝土结构得到迅速发展，目前已经广泛应用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、海港等土木工程领域。建筑用混凝土的发展简史可以追溯到古希腊、罗马时代，甚至可能在更早的古代文明中已经使用了混凝土及其胶结材料。但直到1824年波特兰水泥的发明才为混凝土的大量使用开创了新纪元。至今仅有160多年的历史。钢筋混凝土小构件的应用，设计计算依据弹性理论方法。1801年考格涅特发表了有关建筑原理的论著，指出了混凝土这种材料抗拉性能较差，到1850年法国的兰博特首先建造了一艘小型水泥船，并于1855年在巴黎博览会上展出；接着法国的花匠莫尼尔在1867年制作了以金属骨架作配筋的混凝土花盆并以此获得专利；后来，康纳于1886年发表了第一篇关于混凝土结构的理论与设计手稿；1872年美国人沃德建造了第一幢钢筋混凝土构件的房屋；1906年特纳研制了第一个无梁平板。从此钢筋混凝土小构件已进入工程实用阶段。,钢筋分类,钢筋历史,一、按化学成分分：碳素钢筋、合金钢筋,二、按生产工艺分：热轧、冷轧、冷拉、热处理钢筋,三、按轧制外形分：光面钢筋、带肋钢筋、钢绞线、冷轧扭钢筋,四、按供应形式分：直条钢筋和盘园钢筋,五、按直径大小分：钢丝、细钢筋、粗钢筋,六、按力学性能分：级钢筋、级钢筋、级钢筋、级钢筋,七、按在结构中的作用分：受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等,钢筋分类,钢筋历史,(2)中碳钢,碳量0.25%0.60%的碳素钢。根据炼钢时脱氧程度的不同有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。除碳外还可含有少量锰（0.70%1.20%）。按产品质量分为普通碳素结构钢和优质碳素结构钢（优质碳素结构钢和普通碳素结构钢相比，硫、磷及其他非金属夹杂物的含量较低）。热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。中碳钢具有良好的综合力学性能。所以在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，除作为建筑材料外，还大量用于制造各种机械零件。,（3）高碳钢,常称工具钢，含碳量从0.60%至1.70%，锤，撬棍等由含碳量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90%至1.00%的钢制造。,钢筋分类,按化学成分分类,钢筋历史,杂质对钢筋材性的影响：,碳,碳是决定钢材性能的主要元素，含碳量增加会导致钢材强度和硬度的提高，而它的塑性、韧性则相应降低。含碳量过多会使焊接性能恶化，使焊缝附近热影响区组织和性能产生不良变化，引起局部硬化脆裂。,硫(S),硫使钢在高温时变脆，即出现“热脆现象”。热脆现象会导致钢的韧性、塑性降低，疲劳强度也相应地降低，因此，对于承受冲击荷载或重复荷载的钢筋是非常有害的。,钢筋分类,按化学成分分类,钢筋历史,杂质对钢筋材性的影响：,磷(P),磷是钢材中的有害化学成分，它会使钢的塑性和韧性降低，特别是在低温条件下的韧性降低得更剧烈，当温度低于一200C时，容易导致钢筋发生脆断，即出现“冷脆现象”。冷脆现象对承受冲击荷载或在负温下使用的钢筋十分有害，而焊接时焊缝金属容易产生冷裂纹并继续扩展，因此，磷是恶化钢筋焊接性能的一种化学元素。磷的危害性随含碳量的增加而增大，对于含碳量较高的钢筋，如含磷量过高，由于冷脆性能影响的塑性降低尤为显著。,钢筋分类,按化学成分分类,钢筋历史,杂质对钢筋材性的影响：,硅(Si)：,硅可显著地提高钢筋的抗拉强度，也能使屈服点略有提高；硅含量过多时，会使钢筋的塑性和韧性降低，从而导致它的可焊性变差。,钒(V),钒能有效地提高钢的强度，改善塑性和韧性；由于它对钢的强化作用较大，所以加少量钒(005015)就可以适量地少加较多的锰、碳，从而进一步改善钢的性能,钢筋分类,按化学成分分类,钢筋历史,杂质对钢筋材性的影响：,钛(Ti),钢中加少量的钛(008)，就可以使强度显著提高，同时塑性稍有降低；但韧性和焊接性能则有所改善。,铌(Nb),钢中加入少量的铌以提高钢筋硬度，并使强度随着提高。铬（Cr),铬的硬度高，抗腐蚀能力强，钢中加适量用以提高强度。,钢筋分类,按化学成分分类,钢筋历史,2、普通低合金钢筋,在低碳钢和中碳钢中加入少量合金元素（其含量一般不超过总量的3%），获得强度高和综合性能好的钢种，常用合金元素有硅、锰、钒、钛等。（如：HRB335、HRB400、RRB400和热处理钢筋40Si2Mn、48Si2Mn、45Si2Cr等）。并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。,45Si2Cr含碳量0.45%，含si2%和cr的合金钢,钢筋分类,按化学成分分类,钢筋历史,（二）按生产工艺分,冷轧，是在热轧的基础上加工轧制出来的，一般来讲是热轧,-,酸洗,-,冷轧这样的加工过程。机械性能比较差，硬度太高,钢筋分类,按生产工艺分类,钢筋历史,（二）按生产工艺分,冷拉指在金属材料的两端施加拉力，使材料产生拉伸变形的方法；冷拔是指在材料的一端施加拔力，使材料通过一个模具孔而拔出的方法，模具的孔径要较材料的直径小些。冷拔加工使材料除了有拉伸变形外还有挤压变形，冷拔加工一般要在专门的冷拔机上进行。经冷拔加工的材料要比经冷拉加工的材料性能更好些，在常温条件下，以超过原来 钢筋屈服点强度的拉应力，强行拉伸钢筋，使钢筋产生塑性变形达到提高钢筋屈服点强度和节约钢材的目的,当采用冷拉方法调直钢筋时，,HPB235,级的钢筋的冷拉率不宜大于,4%,，,HRB335,级、,HRB400,级和,RRB400,级钢筋的冷拉率不宜大于,1%,。,钢筋分类,按生产工艺分类,钢筋历史,（二）按生产工艺分,余热处理钢筋是利用热处理原理进行表面控制冷却，并利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋,钢筋分类,按生产工艺分类,钢筋历史,（三）按轧制外形分,（1）光面钢筋：I级钢筋（Q235钢钢筋）均轧制为光面圆形截面，,钢筋分类,按轧制外形分类,钢筋历史,（三）按轧制外形分,（2）带肋钢筋：有螺旋形、人字形和月牙形三种，一般、级钢筋轧制成人字形，级钢筋轧制成螺旋形及月牙形。,钢筋分类,按轧制外形分类,钢筋历史,（三）按轧制外形分,（3）钢线（分低碳钢丝和碳素钢丝两种）及钢绞线。,（4）冷轧扭钢筋：经冷轧并冷扭成型。,钢筋分类,按轧制外形分类,钢筋历史,（四）按供应形式分,直条钢筋和盘园钢筋,钢筋分类,按供应形式分类,钢筋历史,（六）按力学性能分,一级钢屈服强度300MPa,极限强度420MPa，,二级钢屈服强度335MPa,极限强度455MPa，,三级钢屈服强度400MPa，极限强度540MPa,四级钢屈服强度500MPa，极限强度630MPa,钢筋分类,按力学性能分类,钢筋历史,（七）按在结构中的作用分：受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等,配置在钢筋混凝土结构中的钢筋，按其作用可分为下列几种:,1.受力筋承受拉、压应力的钢筋。,2.箍筋承受一部分斜拉应力，并固定受力筋的位置，多用于梁和柱内。,3.架立筋用以固定梁内钢箍的位置，构成梁内的钢筋骨架。,4.分布筋用于屋面板、楼板内，与板的受力筋垂直布置，将承受的重量均匀地传给受力筋，并固定受力筋的位置，以及抵抗热胀冷缩所引起的温度变形。,5.其它因构件构造要求或施工安装需要而配置的构造筋。如腰筋、预埋锚固筋、环等。现在钢筋常用有热轧光圆钢筋（俗称圆钢）、热轧带肋钢筋（俗称螺纹钢）、冷轧扭钢筋、冷拔低碳钢丝。其中以前两者应用最广泛，后两者一般用在高强混凝土中。,钢筋分类,按结构作用分类,钢筋历史,一、钢筋符号,钢筋分类,力学性能,钢筋历史,二、屈服强度与抗拉强度,抗拉强度,当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值（b点对应值）称为强度极限或抗拉强度。,屈服强度:,当应力超过弹性极限后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到B点后，塑性应变急剧增加，曲线出现一个波动的小平台，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为上屈服点和下屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度。,钢筋分类,力学性能,钢筋历史,二、屈服强度与抗拉强度,钢筋分类,力学性能,钢筋历史,二、屈服强度与抗拉强度,弹性阶段：应力应变曲线上的比例阶段为材料的弹性阶段。在此阶段内，可以认为变形是完全弹性的，弹性变形,屈服阶段在应力超过弹性极限以后，应力应变曲线逐渐变弯。到达最高点后，应变迅速增加，在应力应变图上呈现出接近于水平的“锯齿”形段，这说明应力在很小的范围内波动，而应变却急剧地增加，塑性变形,强化阶段 经过屈服阶段后，材料内部的结构组织起了变化，使材料重新产生了抵抗变形的能力，故应力应变曲线又继续上升，到达最高点时，与之对应的应力达到最大值。材料经过屈服阶段后抗力增加的这种现象称为材料的强化，,颈缩阶段 材料强化到达最高点E之后，试件不断伸长，它的横截面不断缩小，然后在某一较弱的横截面处显著变细,钢筋分类,力学性能,钢筋历史,三、强屈比,强屈比：钢筋的抗拉强度实际上也就是所谓的“强度极限”，这个值在设计中是不能利用的，常用的指标是钢筋的屈服强度（即屈服极限）。但是抗拉强度与屈服强度的比值（强屈比），却是评价钢材使用可靠性的一个重要参数。强屈比愈大，钢材受力超过屈服点工作的时的可靠性就越大，,混凝土结构工程施工质量验收规范GB50204-2002中规定；对有抗震设防要求的框架结构，其纵向受力钢筋应满足设计要求；当设计无具体要求时，对一、二级抗震等级，检测所得的强度实测值应符合下列规定：,钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值应1.25；,钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值应1.30.,在钢筋混凝土结构中钢筋的设计强度选用屈服强度而不是极限屈服强度,钢筋分类,力学性能,钢筋历史,三、钢筋进场检验,主要抽样方法和数量如下：,1、碳素结构钢：同一厂别、同一炉罐号、同一规格、同一交货状态每60t为一验收批。每一验收批取一组试件（拉伸、弯曲各1个）。2、热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋：在以上四种条件下每60t为一验收批。每一验收批取一组试件（拉伸、弯曲各2个）。,钢筋分类,力学性能,钢筋历史,三、钢筋进场检验,1、拉伸试验数据计算,(1)例如HRB335钢筋标准强度就是335,实验室测得屈服强度430,实验室测得抗拉强度550,钢筋抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值应550/430=1.271.25钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值应430/335=1.281.30.,（抗拉强度=拉力值/实际横截面面积；）,抗拉强度=拉力值/实际横截面面积；,钢筋分类,力学性能,钢筋历史,三、钢筋进场检验,伸长率=（断后标距L1-标距L0）/标距L0*100%,钢筋的伸长率我们一般只检测标距伸长率，钢筋的标距为5倍的钢筋直径，现在我们国产的钢筋直径都为五的倍数，较为简单的方法是：在钢筋样品上用标距打点机在除了夹头的全长范围内每间隔1cm打点一个，待拉断后根据钢筋的拉前标距点数找出范围，用游标卡尺量测距离（精确到0.25mm），断后标距减去断前标距长度除以断前标距就是伸长率。,以14mm直径的钢筋例，原始标距5d,则L。=70mm，打的点每格为10mm,所以数7个格,GB1499 中规定：,HPB300钢筋：A20%，Agt7.5%,HRB335钢筋：A17%，Agt7.5%HRB400钢筋：A16%，Agt7.5%HRB500钢筋：A15%，Ag