钢筋材料的基本性能课件.ppt

第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,2.1钢筋SteelReinforcement一、钢筋的品种(Reinforcementtypes)热轧钢筋、中高强钢丝和钢绞线、热处理钢筋和冷加工钢筋,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,热轧钢筋HotRolledSteelReinforcingBarHPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级,HPB,HRB,RRB,屈服强度fyk（标准值=钢材废品限值，保证率97.73%）HPB235级：fyk=235N/mm2HRB335级：fyk=335N/mm2HRB400级、RRB400级：fyk=400N/mm2,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,HPB235级(级)钢筋多为光面钢筋（PlainBar），多作为现浇楼板的受力钢筋和箍筋HRB335级(级)和HRB400级(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，也有用级钢筋作箍筋的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）。级钢筋强度太高，不适宜作为钢筋混凝土构件中的配筋，一般冷拉后作预应力筋延伸率（Percentageofelongation）：d5=25、16、14、10%，直径840。,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,钢丝Wire：中强钢丝的强度为8001200MPa，高强钢丝、钢绞线(StrandorTendon)的为14701860MPa；延伸率d10=6%，d100=3.54%；钢丝的直径39mm；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9.515.2mm。中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。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。热处理钢筋Heattreatment：是将级钢筋通过加热、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。,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,二、钢筋的应力-应变关系Stress-StrainRelation有明显屈服点的钢筋Rebarwithyieldpoint,a为比例极限proportionallimits=Ese,a为弹性极限elasticlimit,de为强化段strainhardeningstage,b为屈服上限upperyieldstrength,c为屈服下限，即屈服强度fyloweryieldstrength,cd为屈服台阶yieldplateau,e为极限抗拉强度fuultimatetensilestrength,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,几个指标(Index)：屈服强度yieldstrength：是钢筋强度的设计依据，因为钢筋屈服后将很大的塑性变形，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。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,屈强比反映钢筋的强度储备，fy/fu=0.60.7。,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(2.5%),第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,有明显屈服点钢筋的应力-应变关系一般可采用双线性的理想弹塑性关系Bilinearelasto-plasticrelation,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,无明显屈服点的钢筋Rebarwithoutyieldpoint,a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,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,三、钢筋的强度标准值(CharacteristicorUnfactoredStrength)按冶金钢材质量控制标准，钢筋的强度标准值是取其出厂时的废品限值，其数值相当于fy,m-3s，具有97.73%的保证率，满足建筑结构设计统一标准材料强度标准值保证率95%的要求。,第二章钢筋和混凝土的材料性能,2.1钢筋,2.2混凝土,2.2.1混凝土的强度混凝土的抗压强度立方体抗压强度轴心抗压强度混凝土的抗拉强度混凝土在复合应力作用下的强度,混凝土立方体抗压强度,以边长为150mm的立方体在203C的温度和相对湿度在90%以上的潮湿空气中养护28天，依照标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度（以N/mm2计）作为混凝土的强度等级，并用符号,表示混凝土的强度等级一般可划分为：C15C20C25C30C35C40C45C50C55C60C65C70C75C80,混凝土立方体的破坏情况,“箍套”作用,混凝土轴心抗压强度,采用150mmx150mmx300mm棱柱体作为轴心抗压强度的标准试件轴心抗压强度与立方体抗压强度的关系为：,混凝土抗拉强度,混凝土的抗拉强度比抗压强度低得多，一般只有抗压强度的5%10%,2019/12/14,17,可编辑,混凝土在复合应力作用下的强度,混凝土的双向受力强度,双向受拉：强度接近单向受拉强度,双向受压：抗压强度和极限压应变均有所提高,一拉一压：强度降低,混凝土在正应力和剪应力作用下的复合强度,在有剪应力作用时，混凝土的抗压强度将低于单轴抗压强度,混凝土的三向受压强度,三向受压时，混凝土的抗压强度和极限变形都有较大提高,2.2.2混凝土的变形,混凝土的变形分为两类：混凝土的受力变形混凝土的非受力变形,混凝土的受力变形,受压混凝土一次短期加荷的应力应变曲线,混凝土的变形模量,混凝土的弹性模量测定,混凝土的徐变在荷载保持不变的情况下随时间而增长的变形,影响徐变因素及减小徐变措施,混凝土的非受力变形,混凝土的收缩与膨胀混凝土在水中或处于饱和湿度情况下硬结时体积增大的现象称为膨胀混凝土在空气中结硬时体积减小的现象称为收缩,混凝土的温度变形当温度变化时，混凝土也随之热胀冷缩影响混凝土收缩的原因减小混凝土收缩和温变影响的措施,2.2.3混凝土的选用原则,建筑工程中，钢筋混凝土构件的混凝土强度等级不应低于C15当采用HRB335级钢筋时，不宜低于C20当采用HRB400和RRB400级钢筋以及承受重复荷载的构件，不得低于C20预应力混凝土结构不应低于C30采用钢绞线、钢丝、热处理钢筋作预应力钢筋时，不宜低于C40,2.3钢筋与混凝土之间的粘结与锚固,钢筋与混凝土之间的粘结是这两种材料共同工作的保证，使之能共同承受外力、共同变形、抵抗相互之间的滑移钢筋能否可靠地锚固在混凝土中则直接影响到这两种材料的共同工作，从而关系到结构和构件的安全和材料强度的充分利用,2.3.1粘结力的定义及组成,粘结力的定义若钢筋和混凝土有相对变形（滑移），就会在钢筋和混凝土交界面上产生沿钢筋轴线方向的相互作用力，这种力称为钢筋与混凝土的粘结力粘结力的组成1化学胶结力：混凝土凝结时，由于水泥的水化作用在钢筋与混凝土接触面上产生的化学吸附作用力2摩擦力：混凝土收缩后将钢筋紧紧地握裹住而产生的力3机械咬合力：钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合作用而产生的力4钢筋端部的锚固力：采取锚固措施后所造成的机械锚固力,2.3.2粘结强度,钢筋与混凝土的粘结强度通常采用拔出试验来测定。设拔出力为F，则以粘结破坏（钢筋拔出或混凝土劈裂）时钢筋与混凝土截面上的最大平均粘结应力作为粘结强度,2.3.3影响粘结强度的因素,混凝土强度混凝土保护层厚度和钢筋净距横向配筋钢筋表面和外形特征受力