《建筑材料与检测》课件-4.2 钢筋主要技术性质检测

建筑材料与检测建筑钢材的力学性质钢筋混凝土的应用案例导入影响因素钢筋的力学性能是影响钢筋混凝土工程质量的重要因素之一。一、抗拉性能σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε低碳钢的受拉过程分为四个阶段1、弹性阶段OA2、屈服阶段AB3、强化阶段BC4、颈缩阶段CD

低碳钢的受拉的应力～应变图一、抗拉性能OA—弹性阶段在OA范围内，拉力增加，变形也增加；卸去拉力，试件能恢复原状，OA为一直线，这种性能即为弹性，此阶段的变形为弹性变形。弹性阶段的最高点（图中的A点）所对应的应力称为弹性极限，也称比例极限，用Rp来表示。在弹性阶段，弹性极限（Rp）与相对应的应变(εp)之比，称为弹性模量（E），即E=Rp/εp。对于同种材料，E为一常数。

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε一、抗拉性能OA—弹性阶段弹性模量是刚才在静荷作用下计算结构变形的一个重要指标。Rp、E值越大，抵抗弹性变形的能力越强。在一定荷载作用下，E值越大即刚度越大，材料产生的弹性变形量越小。一些对变性要求严格的构件，为了把弹性变形控制在一定范围内，应选用刚度大的钢材。

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε一、抗拉性能AB—屈服阶段当应力超过弹性极限后，应力和应变不再是直线关系。即应力超过A点后，这个阶段开始时的图形还接近直线，而后来形成接近于水平的锯齿线，这时应变增加很快，应力却在很小的范围内变动，这种现象就好像钢材对外力屈服了一样，所以称为屈服阶段。此时若将外力卸去，试件的变形不会全部恢复，不能恢复的变形称为塑性变形。当应力达到B上点之前，塑性变形极小，当拉力继续增加则可达屈服阶段。图中B上点称为屈服上限；B下点相应的应力称为屈服应力，又称屈服点或屈服强度，用ReL表示。

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε一、抗拉性能AB—屈服阶段对于在受力条件下屈服现象不明显的钢（如预应力混凝土钢丝），通常规定以产生永久变形为0.2%的应力值作为屈服点，或称条件屈服点，用Rp0.2表示。钢材若超过屈服点以上工作，虽然不会断裂，但将引起过大的结构变形，这时钢材已不能满足使用上的要求。因此，屈服点是钢材力学性质中最重要的一个指标。在结构设计中，要求构件在弹性变形范围内工作，即使是少量的塑性变形也应尽量避免，所以屈服点是确定钢材容许应力的主要依据。

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε一、抗拉性能BC—强化阶段拉力超过屈服点B以后，由于钢材内部组织起变化，抵抗外力的能力又重新提高了，应力与应变的关系就形成为BC一段上升的曲线。这时，钢材既有弹性变形，又有塑性变形，即抵抗塑性变形的能力提高了，一般称此阶段为强化阶段，对应于最高点C点的应力称为强度极限或抗拉强度，用Rm来表示。

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε一、抗拉性能CD—颈缩阶段

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε过C点后，钢材抵抗变形能力明显降低，并在最薄弱处发生较大塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直到断裂破坏。一、抗拉性能CD—颈缩阶段

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε屈服强度和抗拉强度是衡量钢材强度的两个重要指标，也是设计的重要依据，抗拉强度虽然不能直接作为计算依据，但屈服强度和抗拉强度的比值，即屈强比（ReL/Rm）对工程应用有较大意义。屈强比越小，反应钢材在应力超过屈服强度工作时的可靠性越大，即延缓结构损坏过程的潜力越大，因而结构越安全。但屈强比越小，钢材强度的有效利用率低，造成浪费。一、抗拉性能CD—颈缩阶段

低碳钢的受拉的应力～应变图σCBB上上屈服点B下A下屈服点DOε断后伸长率：最大力下总延伸率：

一、抗拉性能由于试件断裂前的颈缩现象，是钢材拉伸时塑性变形在试件标距内分布是不均匀的。颈缩处的变形最大，离颈缩部位越远其变形越小。所以，原标距与试件直径之比越大，颈缩处的伸长值中所占的比例越小，计算所的伸长率越小。通常取标距长度L0=5d0或L0=10d0（d0为试件直径），其伸长率分别以A5和A10表示。对于相同材料A5大于A10。钢材拉伸性能检测方法——试验仪试验机：应按照GB/T16825-1997进行检验，并应为Ⅰ级或优于Ⅰ级准确度。引伸计：其准确度应符合GB/T12160-2002的要求。试样尺寸的量具：按截面尺寸不同，选用不同精度的量具。游标卡尺：精确度为0.1mm。万能试验机钢材拉伸性能检测标准钢材拉伸性能检测方法——试验步骤一、安装试件将试件放在上夹具中，并夹紧试样。钢筋长度要保证，钢筋在试验机两夹头间的自由长度至少比原始标距长50mm。点击控制面板上的“上夹紧”键将试件上端夹紧，然后点击“横梁上升”键将横梁移动至合适位置，最后点击“下夹紧”键固定试件下端。钢材拉伸性能检测方法——试验步骤二、进行拉伸检测为了确保试样与夹头对重，施加不超过一定范围的预拉力。启动试验，应力速率控制在6MPA/S—60MPA/S之间，观察拉伸现象。松开上下夹具，取下试样用游标卡尺测量试样断后标距，并记录。钢材拉伸性能检测方法——试验步骤三、试验结果计算与评定钢材拉伸试验可以使用自动装置或自动测试系统测定其屈服强度和抗拉强度。试样的伸长率按试样拉断后的标距长度减去试样原始标距长度后，除以试样的原始标距长度，再乘以百分之百来确定。钢材拉伸性能检测方法——试验步骤需要注意的是：做拉伸试验的两根试样中，如有一根试样不合格，即为拉伸试验不合格。应在同一批中，再取双倍数量的试样重做拉伸试验。在第二次拉伸试验中，应全部合格，如仍有一根试样不合格，则该批钢筋即为不合格。本次试验，两次平行试验使用自动装置读取屈服强度分别为：420MPA和430MPA。读取抗拉强度分别为：570MPA和570MPA。伸长率通过计算，分别为：25%和26%。根据现行标准，试验结果分别判定，均符合钢筋牌号HRB400的相关要求，判定其拉伸性能为：合格。2、冲击韧性2、冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不破坏的能力。是以试样缺口处单位横截面所吸收的功（J/cm2）来表示，即冲击韧性值，其符号αk为。测定钢材冲击韧性是通过冲击试验来测定的，试验的标准试样为10mm×10mm××55mm并带有V形缺口。将带有V形缺口的金属试件2以简支梁状态放于摆锤冲击试验台3上，以摆锤1冲击试件刻槽的背面，使试件承受冲击弯曲而断裂，由指针4在刻度盘5上读出试件断裂时摆锤摆动的高度H,h值。冲击韧性一般用冲击韧性指标表示，可计算：αk=AK/A式中：αk—材料的冲击韧性，J/cm2；AK—试件破坏时所吸收的功，J;A—试样缺口处的截面积，cm2。2、冲击韧性钢材的冲击韧性受很多应诉的影响，主要如下：化学成分：钢材中含有害元素硫、磷较多时，则αk值下降。冶炼质量：脱氧不完全，存在偏析现象的钢，αk值小。所谓的化学偏析，是指在铸锭冷却过程中，由于钢内某些元素在铁的液相中溶解度大于固相，这些元素便向凝固较迟的钢锭中心集中，导致化学成分在钢锭中分布不均匀的现象。其中，硫磷元素偏析最为严重。冷却及时效：钢筋经过冷加工及时效处理后，冲击韧性降低。2、冲击韧性钢材的冲击韧性受很多应诉的影响，主要如下：环境温度：钢材的冲击韧性随温度的降低而下降。钢筋在常温下的冲击韧性并不低，破坏时呈现韧性破坏，当温度低于某一值时，温度稍有变化，αk值大幅度下降，破坏时无明显塑性变形，发生脆性断裂，这种现象称为钢的冷脆性，αk剧烈改变的温度范围称为脆性转变温度。脆性转变温度越低表明钢材的低温冲击韧性越好。为此，对于承受冲击荷载、振动荷载和在负温环境中使用的钢材，必须按照有关规范要求进行冲击韧性检验。3、硬度定义：是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有布氏法和洛氏法。材料的硬度往往与材料的其它性能有一定的相关系，如：钢材的HB值与抗拉强度之间有较好的相关关系。当HB<175时，Rm≈0.36HB;当HB>175时，Rm≈0.35HB。因此，当已知钢材的硬度时，即可利用这一关系估算出钢材的抗拉强度。4