第二章-钢筋混凝土材料力学性能

2.3 钢筋的冷加工和热处理
温度的影响：温度达700ºC时恢复到冷拉前的 状态，先焊后拉
3、钢筋的冷加工和热处理 冷拔:用强力把光圆钢筋通过比其直径稍小的硬质合金模上的锥形拔丝孔，使其产生塑 性变形，横截面减小，长度增大。
经过冷拔后钢筋没有明显的屈服点和流幅
冷拔既能提高抗拉强度又能提高抗压强度
3、 钢筋的冷加工和热处理
1）强度：要求钢筋有足够的强度和适宜的强屈比(极限强度与屈服强度的比值)。例 如，对抗震等级为一、二级的框架结构，其纵向受力钢筋的实际强屈比不应小于1.25。
2）塑性：要求钢筋应有足够的变形能力。 3）可焊性：要求钢筋焊接后不产生裂缝和过大的变形，焊接接头性能良好。 4）与混凝土的粘结力：要求钢筋与混凝土之间有足够的粘结力，以保证两者共同工 作。
2 钢筋和混凝土的材料性能 热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级
HPB
Bar Plain Hot rolled
Байду номын сангаас
HRB
Bar Ribbed Hot rolled
RRB
Bar
Ribbed
Remained Heat Treatment
2.5 钢筋的蠕变、松弛和疲劳
蠕变
应力不变，随时间的增长应变继续增加
松弛
长度不变，随时间的增长应力降低
对结构，尤其是 预应力结构，产 生不利的影响， 需采取必要的措 施
延 伸 率：钢筋拉断后的伸长值与原长的比率，是反映钢筋塑性性能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断 前有足够预兆，延性较好。
5
or
10
l
l0 l0
屈 强 比：反映钢筋的强度储备，要求极限抗拉强度与屈服强度比值不低于1.25。
冷弯性能：检验钢筋塑性的另一种方法。将直径为d的钢筋绕直径为D的钢辊弯 成一定的角度α而不发生裂纹、起层或断裂 。参见教材11页图2.7
2 钢筋和混凝土的材料性能 （2）冷加工钢筋 Cold working rebar：在常温下，由热轧钢筋经冷拉、冷拔、冷轧、冷扭加工后而成。 冷加工的目的是为了提高钢筋的强度，节约钢材。但经冷加工后，钢筋的延伸率降低。近年来，冷加 工钢筋的品种很多，应根据专门规程使用。
（3）热处理钢筋 Heat treatment ：是将中碳低合金带肋钢筋通过加热、淬火和回火等调质 工艺处理，使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力混凝土结构。
（4）钢丝 Wire：中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线(Strand or Tendon)的为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm；外形有光面、刻痕和螺旋肋三种，另有二股、三股 和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
2、无明显屈服点的钢筋
fu
b
s0.2
a
a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且 没有明显的屈服点 强度设计指标——条件屈服点 残余应变为0.2%所对应的应力 《规范》取s0.2 =0.85 fu
0.2%
3、 混凝土结构对钢筋性能的要求
2 钢筋和混凝土的材料性能
2、钢筋的品种(Reinforcement types) 热轧钢筋、钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋。
（1）热轧钢筋：由低碳钢、普通低合金钢在高温状态下扎制而成。根据力学指标的高低，分为热轧光面 钢筋HPB235、热轧带肋钢筋HRB335、热轧带肋钢筋HRB400、余热处理钢筋RRB400 。
热处理
对特定钢号的钢筋进行淬火和回火处理
将钢材加热至723℃以上某一温度，并保持一定时间后，迅速置于水中或机油中冷却，这个过程称钢 材的淬火处理。钢材经淬火后，强度和硬度提高，脆性增大，塑性和韧性明显降低。
将淬火后的钢材重新加热到723℃以下某一温度范围、保温一定时间后再缓慢地或较快地冷却至室 温，这一过程称为回火处理。回火可消除钢材淬火时产生的内应力，使其硬度降低，恢复塑性和韧 性。按回火温度不同，又可分为高温回火（500～650℃）、中温回火（300～500℃）和低温回火 （150～300℃）种。回火温度愈高，钢材硬度下降愈多，塑性和韧性恢复愈好，若钢材淬火后随 即进行高温回火处理，则称调质处理，其目的是使钢材的强度、塑性、韧性等性能均得以改善。
第二章-钢筋混凝土材料力学性能
2.1 钢筋的形式和品种
1、依据化学成分分类 碳素钢（铁、碳、硅、锰、 硫、磷等元素）
普通低合金钢（另加硅、锰、 钛、钒、铬等）
钢筋的力学性能主要取决于它的 化学成分
低碳钢（含碳量<0.25%）
中碳钢（含碳量0.25~0.6%）
高碳钢（含碳量0.6~1.4%） 锰系 硅钒系 硅钛系 硅锰系 硅铬系
2.2 钢筋的力学性能 1.有明显流幅（屈服点）钢筋的应力-应变曲线
s fu
b fy a
a’ c d
e f
标 距 5-10d
e
a´为比例极限 oa为弹性阶段 b为屈服上限 c为屈服下限，即屈服强度 fy cd为屈服台阶 de为强化阶段 e为极限抗拉强度 fu
ef为颈缩阶段
几个指标：
屈服强度是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将发生很大的塑性变形，且卸载时这部分变形不可恢 复，这会使钢筋混凝土构件产生很大的变形和不可闭合的裂缝。屈服上限与加载速度有关，不太稳定， 一般取屈服下限作为屈服强度。
余热处理钢筋: 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.
HPB235级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋（Plain Bar），多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋 HRB335级(Ⅱ级)和 HRB400级(Ⅲ级)钢筋强度较高，多作为钢筋混凝土构件的受力钢筋，尺寸较 大的构件，也有用Ⅱ级钢筋作箍筋，为了增强与混凝土的粘结（Bond），外形制作成月牙肋或等 高肋的变形钢筋（Deformed Bar）。 余热处理钢筋的焊接性能与热轧钢筋相比，有一定的差异，延性和强屈比稍低。在工程应用中，与 热轧钢筋的使用范围存在实际的差异(适用于一般结构及抗震等级为三、四的抗震结构 )。