钢筋和混凝土材料性能

钢筋和混凝土材料性能第一页，共29页。本章重点熟悉土木工程用钢筋的品种、级别、性能及其选用原则；

熟悉混凝土在各种受力状态下的强度与变形性能及其选用原则；

了解钢筋与混凝土的共同工作原理。第1章钢筋和混凝土的材料性能第二页，共29页。1.1钢筋

SteelReinforcement一、钢筋的品种(Reinforcementtypes)与性能

第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋分类1.按加工方法分：

热轧钢筋，中高强钢丝、钢绞线，冷加工钢筋、热处理钢筋。

第三页，共29页。2.按使用用途分：普通钢筋、预应力钢筋。

第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第四页，共29页。3.按化学成分分：低碳钢钢筋、普通低合金钢钢筋。4.按力学性能分：有明显屈服点钢筋（“软钢”）、无明显屈服点钢筋（“硬钢”）。5.按钢筋表明形状分：光面钢筋、变形钢筋。

第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第五页，共29页。1、热轧钢筋

HotRolledSteelReinforcingBar热轧钢筋是钢厂用普通低碳钢(含碳量不大于0.25％)和普通低合金钢(合金元素不大于5％)制成。第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋（1）热轧钢筋的种类

原规范：HPB235、HRB335、HRB400、RRB400级钢筋2010规范：HPB300、HRB335、HRBF335、HRB400、HRBF400、RRB400、HRB500、HRBF500级钢筋HPB300级代替HPB235级钢筋第六页，共29页。4008~40RRB400(K20MnSi)4006~50HRB400(20MnSiV,20MnSiNb,20MnTi)3356~50HRB3353006~22HPB300fyk/(N/mm2)d/(mm)符号种类普通钢筋强度标准值（N/mm2）第七页，共29页。牌号符号公称直径d（mm）屈服强度标准值fyk极限强度标准值fstkHPB3006~22300420HRB3356~50335455HRBF335HRB4006~50400540HRBF400RRB400HRB5006~50500630HRBF500FFRF普通钢筋强度标准值（N/mm2）第八页，共29页。

HPB

—热轧光面钢筋，桥梁规范用R表示；

HRB

—热轧带肋钢筋；RRBF—结晶粒热轧带肋钢筋；

RRB

—

余热处理钢，桥梁规范用KL表示。Mn——锰，Si

——硅，V

——钒，

Nb

——铌，Ti

——钛，

C

——碳低碳：C<0.25%中碳：C=0.25~0.6%

高碳：C>0.6%20MnSiV含碳万分数含锰、硅、钒的百分数，取整。第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第九页，共29页。HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级HPBHotrolledPlainBarHRBHotrolledRibbedBarRRBRolledRibbedBar第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第十页，共29页。HPB235（300）级(Ⅰ级)钢筋多为光面钢筋（PlainBar），多作为现浇楼板的受力钢筋、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（DeformedBar）。第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第十一页，共29页。（2）热轧钢筋的力学性能①钢筋的应力-应变关系Stress-StrainRelation

◆有明显屈服点的钢筋Rebarwithyieldpoint第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋fufyse简化屈服强度yieldstrength：是钢筋强度的设计依据，屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.6~0.7。1Esse0.01第十二页，共29页。钢筋的弹性模量(N/mm2)种

类EsHPB235（300）级钢筋2.1×105HRB335级钢筋、HRB400级钢筋、RRB400级钢筋、热处理钢筋2.0×105消除应力钢丝、螺旋肋钢丝、刻痕钢丝2.05×105钢绞线1.95×105第十三页，共29页。②塑性性能A延伸率elongationstrain：钢筋拉断时的应变，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。第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋δ5，10，100=（（l‘-l）/l）×100%:::同一根钢筋δ5＞

δ10上述伸长率只反映断口附近残留变形大小，不能反映钢筋总伸长率情况。第十四页，共29页。均匀伸长率残余伸长已回复弹性应变=+δgt=（（l‘-l0）/l0）+σb0/Es钢筋均匀伸长率的测定：第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋采用均匀伸长率：均匀延伸率dgt对应最大应力时应变，包括了残余应变和弹性应变，反映了钢筋真实的变形能力。第十五页，共29页。=90°,180°,要求：冷弯过程中无裂缝、鳞落或断裂。D

愈小，要求愈高。反复次数愈高，要求愈高。冷弯是检验钢筋局部变形能力的指标。钢筋塑性愈好，构件破坏前预兆愈明显。

B冷弯试验第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第十六页，共29页。2.中高强度钢丝和钢绞线钢丝Wire：中强钢丝的强度为800~1370MPa，高强钢丝、钢绞线(StrandorTendon)的为1470~1860MPa；延伸率δ10=6%，δ100=3.5~4%；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9.5~15.2mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第十七页，共29页。◆无明显屈服点的钢筋Rebarwithoutyieldpointa点：比例极限，约为0.65fua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(Equivalentyieldpoint)残余应变为0.2%所对应的应力《规范》取s0.2=0.85fu第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第十八页，共29页。3.冷加工钢筋Coldworkingrebar：

是由热轧钢筋和盘条经冷拉、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。第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第十九页，共29页。（1）冷拉钢筋特点：强度提高，有明显屈服。只提高抗拉强度。第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋冷拉控制应力冷拉率时效硬化第二十页，共29页。（2）钢筋冷拔工艺：特点：拉压强度提高，塑性降低。外形：光圆，直径：3，4，5mm强度：550，650，750N/mm2第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第二十一页，共29页。（3）冷轧带肋钢筋工艺：常温轧制，带肋。性能：强度与冷拔钢丝接近，伸长率提高。规格：4-12mm。强度：550，650，800，970，1170N/mm2第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第二十二页，共29页。（4）冷轧扭钢筋工艺：冷轧扭机一次轧制成形特性：拉压强度提高，塑性降低。规格：φr6.5,φr8,φr10,φr12强度:600Mpa以上冷加工钢筋均有相应技术规程.第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋第二十三页，共29页。4.热处理钢筋Heattreatment

：是将Ⅳ级钢筋通过加热、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。强度:1470Mpaδ10=6%1.1钢筋第1章钢筋和混凝土的材料性能第二十四页，共29页。二、混凝土结构对钢筋性能的要求1.强度高;第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋2.塑性好;用伸长率和冷弯性能衡量。第二十五页，共29页。3.可加工性好;第1章钢筋和混凝土的材料性能1.1钢筋4.与混凝土粘结锚固性好5.低温性能.第二十六页，共29页。钢筋的直径常用：6mm，6.5mm，8mm，8.2mm，10mm，12mm，

14mm，16mm，18mm，20mm，22mm，25mm，

28mm，32mm，36mm，40mm，50mm。其中，

8.2mm仅适用有纵肋的热处理钢筋。直径大于40mm的钢筋主要用于大坝一类大体积混凝土结构中。当采用直径大于40mm的钢筋时，应有可靠的工程经验。d