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第2章 钢筋材料(1)

(一)钢筋品种、符号

混凝土结构用的普通钢筋’可分为两类:热轧钢筋和冷加工钢筋(冷轧带肋钢筋、冷轧扭钢筋、冷拔螺旋钢筋)。冷拉钢筋与冷拔低碳钢丝已逐渐被淘汰。余热处理钢筋属于热轧钢筋一类。

《混凝土结构设计规范》(GB5(01—2002)第4.2.1条规定:普通钢筋宜采用热轧带肋钢筋HRB400级和HRB335级,也可采用热轧光圆钢筋HPB235级和余热处理钢筋RRB400级,并在条文说明中提倡用HRB400级(即新!级)钢筋作为我国钢筋混凝土结构的主力钢筋。

HRB400级和HRB335级钢筋系指现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》(GB1499)中的HRB400级和HRB355级钢筋,其中H表示“热轧”、R表示“带肋”、B表示“钢筋”。

HPB235级钢筋系指现行国家标准《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋KGB13013》中的Q235钢筋,其中H表示“热轧”、P表示“光圆”、B表示“钢筋”。

RRB400级钢筋系指现行国家标准《钢筋混凝土用余热处理钢筋KGB13014》中的KL400钢筋。

为了方便使用,有关规范对钢筋符号作了统一规定,现列于表!工程中在钢筋符号右侧写出的是钢筋直径以毫米作为计量单位,如16表示直径为16毫米的HRB335级钢筋。

(二)钢筋特点及性能要求

1.钢筋尺寸、外形、重量

(1)热轧光圆钢筋HPB235级

钢筋混凝土用热轧光圆钢筋是指适用于钢筋混凝土中经热轧成型并自然冷却的成品光圆钢筋,其截面形状为圆形,且表面光滑。

热轧光圆钢筋公称直径范围为8—20毫米。

钢筋按直条交货时,其长度通常为3.5—1.2米,其中长度在3.5—6米之内的钢筋不得超过每批重量的3%。钢筋按定尺或倍尺长度交货时,其长度允许偏差不得大于±50毫米。

热轧光圆钢筋表面不得有裂纹、结疤和折叠;表面凸块和其他缺陷的深度和高度不得大于所在部位尺寸的允许偏差。钢筋每米弯曲度应不大于4毫米,总弯曲度不大于钢筋总长度的0.4%。

(2)热轧带肋钢筋HRB335级和HRB400级

钢筋混凝土用热轧带肋钢筋是指适用于钢筋混凝土中经热轧成型并自然冷却的成品钢筋,横截面通常为圆形,且表面通常带有两条纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。横肋的纵断面呈月牙形,横肋与纵肋不相交的钢筋称为月牙肋钢筋。

热轧带肋钢筋分为HRB335级和HRB400级。它们的公称直径范围为6—50毫米。热轧带肋钢筋的公称截面面积与理论重量见表1.4。热轧带肋钢筋通常按定尺长度交货,其长度允许偏差不得大于±50毫米。

直条钢筋的弯曲度应不影响使用,总弯曲度不大于钢筋总长度的0.4%。钢筋端部应剪切正直,局部变形应不影响使用。

带肋钢筋的横肋与钢筋轴线夹角不应小于45%当该夹角不大于70°时,钢筋相对面上横肋的方向应相反。横肋的间距不得大于钢筋公称直径的0.7倍。横肋侧面与钢筋表面的夹角不得小于45°。钢筋相对两面上横肋末端之间的间隙(包括纵肋宽度)总和应不大于钢筋公称周长的20%。

钢筋表面不得有裂纹、结疤和折叠;钢筋表面允许有凸块,但不得超过横肋的高度’钢筋表面上其他缺陷的深度和高度不得大于所在部位尺寸的允许偏差。

2.重量允许偏差:直径6—12毫米为士7%1.4—20毫米为士5%,22—50毫米为士4%。

(3)余热处理钢筋RRB400级

余热处理钢筋是指钢筋热轧后立即穿水’进行表面控制冷_却,然后利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋。余热处理钢筋的公称直径范围为8—40毫米。余热处理钢筋的公称截面面积与理论重量及月牙肋钢筋表面形状同热轧带肋钢筋。

余热处理钢筋通常按直条交货,其长度为3.5—12米,其中长度为3.56米的钢筋不得超过每批重量的3%。钢筋每米弯曲度应不大于4毫米,总弯曲度不大于钢筋总长度的0.4%。

余热处理钢筋表面不得有裂纹、结疤和折叠;表面允许有凸块,但不得超过横肋高度,表面上其他缺陷的深度和高度不得大于所在部位尺寸的允许偏差。

2.钢筋力学性能在钢筋混凝土结构中所使用的钢材是否符合标准,直接关系着工程的质量,因此,在使用前,必须对钢筋进行一系列的检查与试验,力学性能试验就是其中的一个重要检验项目。

力学性能是指钢材在外力作用下所表现出的各种性能。其主要指标如下:强度材料在外力(荷载)作用下抵抗破坏的能力,称为强度。钢筋的强度可分为拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和剪切强度等几种。由于混凝土中的钢筋主要是承受拉力,所以鉴定钢筋性能好坏要看它的抗拉强度。

钢筋的抗拉强度是指钢筋在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。它可通过拉伸试验来测定。通过拉伸试验,可绘出应力应变关系曲线,钢筋的受拉变形有四个阶段:I弹性阶段钢筋(软钢)拉伸曲线图第一阶段称为弹性阶段,也就是上的0—A段。在这一段中,钢筋试样所受的拉力增加很快1.但伸长却很小,如果将试验机的拉力卸去,钢筋试样被拉长的那部分仍日能回缩到原状,这种能恢复原样的性质称为弹性,因此这个阶段称为弹性阶段,在弹性阶段受拉应力与应变成正比例。

第二阶段称为屈服阶段,也就是A—B段。在这一段中,钢筋试样所受的拉力并没有增加但是伸长增加得很快’甚至拉力不增加’伸长也在增加,所以形成接近水平的锯齿线,这好像钢筋已经在外力作用下屈服了’因此这个阶段也就称为屈服阶段。

在中,屈服阶段的拉力上下波动很大,究竟取哪一点作为计算屈服点的依据为好呢?在屈服阶段锯齿线上,其最高点5上称为屈服上限,最低点称为屈服下限,在实际试验中屈服上限很不稳定,而屈服下限较为稳定,所以是以屈服下限作为计算钢筋屈服点的依据。屈服点应力用表示。

钢材受力达屈服点后’变形会迅速发展,尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故设计中一般以屈服点作为强度取值。

第三阶段称为强化阶段。钢筋拉伸试验过了屈服阶段之后,钢筋内部组织发生了剧烈的变化’钢筋抵抗外力的能力又有很大增加,试验机拉力表盘的指针又开始转动’拉力又开始增加,钢筋伸长也在不断增加,但过不了多久,指针不再转动。指针指在曲线的最高点C,这时的拉力除以钢筋截面面积称为抗拉强度,用%表示。

第四阶段称为颈缩阶段,也就是C—D段。可以看出拉力达到最高点C之后,钢筋试样薄弱处的截面将显著缩小,产生颈缩现象,钢筋的伸长变形迅速增加,而试验机拉力指针开始倒退,拉力随之下降,最后钢筋被拉断。

(2)塑性及伸长率

钢筋拉到一定程度时,如果卸去外力’钢筋不能恢复原长,这种性质叫做塑性。塑性性能好的钢筋其塑性变形显著,可以在外力作用下产生较大的永久塑性变形而不至于发生。

伸长率又称为延伸率,用5表示。它是衡量钢筋塑性的指标,其数值愈大,表示钢筋的塑性愈好。为了保证钢筋具有一定的塑性,规范规定了各种钢筋延伸率的最小值。

伸长率是钢筋受拉力作用至断裂日寸,被拉长增加的那部分长度和原长度的百分比。用短试样(标距等于5倍试样直径)求得的伸长率,用说表示;用长试样(标距等于10倍试样直径)求得的伸长率,用‘表示。

(3)冷弯性能

冷弯是检验钢筋原材料质量和钢筋焊接接头质量的重要项目之一,它能够揭示钢材内部组织是否均匀,是否存在夹渣、气孔、裂纹等缺陷,对于钢筋焊接质量的检验尤为重要。

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