钢筋与混凝土结构的材料——钢筋.docx

1.1钢筋与混凝土结构的材料——钢筋

1钢筋的品种和级别

1.钢材按化学成分分类

混凝土结构中使用的钢材按化学成分，可分为碳素钢及普通低合金钢两大类。

(1)碳素钢

除含有铁元素外还含有少量的碳、硅、锰、硫、磷等元素。根据含碳量的多少，碳素钢又可分为低碳钢（含碳量＜0.25％＝、中碳钢（含碳量0.25％～0.6％）和高碳钢（含碳量0.6％～1.4％），含碳量越高强度越高，但是塑性和可焊性会降低。

(2)普通低合金钢

除碳素钢中已有的成分外，再加入少量的硅、锰、钛、钒、铬等合金元素，可有效地提高钢材的强度和改善钢材的其他性能。目前我国普通低合金钢按加入元素种类有以下几种体系：锰系（20MnSi,25MnSi）、硅钒系(40Si2MnV、45SiMnV)、硅钛系(45Si2MnTi)、硅锰系(40Si2Mn,48Si2Mn)、硅铬系(45Si2Cr)。

2.钢筋的品种和级别

《混凝土结构设计规范》规定，用于钢筋混凝土结构的国产普通钢筋可使用热轧钢筋。用于预应力混凝土结构的国产预应力钢筋可使用消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝、钢绞线，也可使用热处理钢筋。

(1)热轧钢筋

热轧钢筋是低碳钢、普通低合金钢在高温状态下轧制而成。热轧钢筋为软钢，其应力应变曲线有明显的屈服点和流幅，断裂时有“颈缩”现象，伸长率比较大。

热轧钢筋根据其力学指标的高低，分为以下四个种类：

HPB300级（Ⅰ级，符号φ）

HRB335级（Ⅱ级，符号φ）

HRB400级（Ⅲ级，符号φ）

RRB400级（余热处理Ⅲ级，符号φ）

Ⅰ级钢筋的强度最低，Ⅱ级钢筋的次之，Ⅲ级钢筋的最高。钢筋混凝土结构中的纵向受力钢筋宜优先采用HRB400级钢筋。

(2)预应力钢筋

1)消除应力钢丝

消除应力钢丝是将钢筋拉拔后，校直，经中温回火消除应力并稳定化处理的光面钢丝。

2)螺旋肋钢丝

螺旋肋钢丝是以普通低碳钢或低合金钢热轧的圆盘条为母材，经冷轧减径后在其表面冷轧成二面或三面有月牙肋的钢筋。

光面钢丝和螺旋肋钢丝按直径可分为φ4、φ5、φ6、φ7、φ8、φ9六个级别。

3)刻痕钢丝

刻痕钢丝是在光面钢丝的表面上进行机械刻痕处理，以增加与混凝土的粘结能力，分φⅠ5、φⅠ7两种。

4)钢绞线

钢绞线是由多根高强钢丝捻制在一起经过低温回火处理清除内应力后而制成，分为2股、3股和7股三种。

5)热处理钢筋

热处理钢筋是将特定强度的热轧钢筋再通过加热、淬火和回火等调质工艺处理的钢筋。热处理后钢筋强度能得到较大幅度的提高，而塑性降低并不多。热处理钢筋是硬钢。其应力应变曲线没有明显的屈服点，伸长率小，质地硬脆。热处理钢筋有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三种。

3.钢筋的冷加工方法

冷拉或冷拔的冷加工方法可以提高热轧钢筋的强度。

1)冷拉:钢筋的冷拉应力值必须超过钢筋的屈服强度。冷拉后，经过一段时间钢筋的屈服点比原来的屈服点有所提高，这种现象称为时效硬化。钢筋经过冷拉和时效硬化以后，能提高屈服强度、节约钢材，但冷拉后钢筋的塑性（伸长率）有所降低。为了保证钢筋在强度提高的同时又具有一定的塑性，冷拉时应同时控制应力和控制应变。

2)冷拔:冷拔钢筋是将钢筋用强力拔过比它本身直径还小的硬质合金拔丝模，这时钢筋同时受到纵向拉力和横向压力的作用，截面变小而长度拔长。经过几次冷拔，钢丝的强度比原来有很大提高，但塑性降低很多。

冷拉只能提高钢筋的抗拉强度，冷拔则可同时提高抗拉及抗压强度。冷加工钢筋应用时可参照相应的行业标准。

4.钢筋的形式

钢筋的形式有光圆和带肋两类，带肋钢筋又分等高肋和月牙肋两种。Ⅰ级钢筋是光圆钢筋，Ⅱ级、Ⅲ级钢筋是带肋的，统称为变形钢筋。钢丝的外形通常为光圆，也有在表面刻痕的。

2钢筋的强度和变形

钢筋的强度和变形性能可以用拉伸试验得到的应力--应变曲线来说明。

钢筋的应力--应变曲线，有的有明显的流幅（例如热轧低碳钢筋HPB300级和热轧低合金钢筋HRB335级、HRB400级、RRB400级）；有的则没有明显的流幅（例如预应力钢丝、钢绞线和热处理钢筋）。

1.有明显流幅的钢筋的强度和变形

(1)应力--应变曲线(σ-ε曲线)

1)OA段——弹性阶段：应力与应变成比例变化，与A点对应的应力称为比例极限或弹性极限。

2)AC段——屈服阶段：过A点后，应力基本不增加而应变急剧增长，曲线接近水平线。B点到C点的水平距离的大小称为流幅或屈服台阶。B′点称为屈服上限，B点称为屈服下限，有明显流幅的热轧钢筋屈服强度是按屈服下限确定的。

3)CD段——强化阶段：过C点以后，应力又继续上升，说明钢筋的抗拉能力又有所提高。随着曲线上升到最高点D,相应的应力称为钢筋的极限强度。

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