钢筋-建材检测

1、建筑钢材 省建研院省建研院 u执行标准 u钢的冶炼和分类 u建筑钢材的主要技术性能及影响 u钢材的冷加工与热处理 u建筑钢材的选用 u钢材性能的检测 省建研院省建研院 执行标准执行标准 金属材料金属材料 拉伸试验第拉伸试验第1 1部分：室温试验方法部分：室温试验方法 GB/T 228.12010GB/T 228.12010 钢筋混凝土用钢钢筋混凝土用钢 第第2 2部分：热轧带肋钢筋部分：热轧带肋钢筋 GB1499.22007GB1499.22007 钢筋焊接接头试验方法标准钢筋焊接接头试验方法标准 JGJ/T 272001 JGJ/T 272001 省建研院省建研院 钢的冶炼和分类钢的冶炼和分

2、类 建筑钢材是建筑工程中使用的各种钢材，包 括钢结构用的型钢、钢板和钢筋混凝土的用的钢 筋、钢丝等，以及钢门窗和各种建筑五金等。 钢材具有强度高、塑性和韧性好，能承受冲 击和振动荷载，且易于加工和装配。 钢材的缺点是易锈蚀和耐火性差。 省建研院省建研院 钢的冶炼钢的冶炼 钢是含碳量为0.06%2.0%，并含有某些 其他元素的铁碳合金。 铁矿石 铁水+矿渣 钢水+钢渣 省建研院省建研院 炼铁炼铁 冶炼 炼钢炼钢 冶炼 铁水 铁块或废钢 钢的分类钢的分类 根据钢的化学成分、品质和用途不同，可 分成不同的钢种。 其中建筑上常用的钢种是普通碳素结构钢 （低碳钢）和普通低合金结构钢。 省建研院省建研院

3、省建研院省建研院 钢材钢材 化学成分化学成分 冶炼时脱氧冶炼时脱氧 氧程度氧程度 品质和用途品质和用途 1、碳素钢、碳素钢 2、合金钢、合金钢 1、普通质量钢、普通质量钢 2、优质钢、优质钢 3、高级优质钢、高级优质钢 4、特技优质钢、特技优质钢 1、镇静钢、镇静钢 2、沸腾钢、沸腾钢 3、半镇静钢、半镇静钢 1.型钢 简单截面型钢：圆 钢、方钢、六角钢、 八角钢等； 复杂截面型钢：工 字钢、角钢、槽钢、 钢轨等。 省建研院省建研院 2.线材 如钢筋、钢丝等。 省建研院省建研院 3.管材 无缝钢管、焊接 钢管等。 省建研院省建研院 4.板材 光面钢板、花纹钢板、 彩色涂层钢板等。 压型彩钢板

4、省建研院省建研院 钢材的主要技术性能及影响钢材的主要技术性能及影响 钢材的主要技术性能包括量方面： 强度 力学性能 塑性 韧性 硬度 工艺性能 冷弯性能、焊接性能 省建研院省建研院 拉伸性能 力学性能力学性能 力学性能又称机械性能，是钢材最重要的 使用性能。在建筑结构中，对承受静荷载作用 的钢材，要求具有一定 的力学强度，保证正常 工作和安全使用；对承受动荷载作用的钢材， 还要求具有较高的韧性，不发生断裂。 省建研院省建研院 拉伸性能拉伸性能 强度强度 在外力作用下，材料抵抗变形和断裂的能 力称为强度。 测定钢材强度的主要 方法是拉伸试验，钢 材受拉时，在产生应力的同时，相应地产生应 变。应力

5、和应变的关系反映出钢材的主要力学 特征。 省建研院省建研院 标准试件 按照一定的要求，对表面进行车削加工后的试件。 l0 A0 d0 l 非标准试件 不经过加工，直接在线材上切取的试件。 头部 头部 工作段 低碳钢的拉伸性能 省建研院省建研院 根据材料的性质，曲线可以分为四个阶段 l 比例弹性阶段； l 非比例弹性阶段； l 弹塑性阶段； l 塑性阶段或屈服阶段 （BB）； l 应变强化阶段； l 颈缩破坏阶段 省建研院省建研院 弹性阶段（弹性阶段（OA） 屈服阶段屈服阶段 （ABAB） 强化阶段强化阶段 颈缩阶段颈缩阶段 0 低碳钢拉伸过程的-图 OB弹性阶段 BC屈服阶段 CD强化阶段 D

6、E颈缩阶段 A 0 BCB 0 D C E D F E C上 上屈服点 C下 下屈服点 以下屈服点的应力作 为钢材的屈服强度。 省建研院省建研院 0 弹性阶段示意图 A B 0 弹性阶段 p比例极限，MPa。 p B B弹性极限，MPa。 注：由于A、B两点相距较 近，一般认为p=B 。 省建研院省建研院 弹性阶段弹性阶段 应力与伸长率成正比关系，卸去外力，试 件恢复原来的形状和尺寸，此阶段的变形称为 弹性变形。 在弹性阶段，应力与应变的比值为常数， 即弹性模量E=/。 弹性模量反映钢材抵抗弹性变形的能力， 弹性模量E越大，抵抗变形的能力越强。 省建研院省建研院 0 屈服阶段示意图 A B 0

7、 C下 C上 C B C下 C上 C 屈服阶段 放大后 省建研院省建研院 屈服阶段屈服阶段 应力超过弹性极限后，出现塑性变形， 出现一个波动的小平台，这种现象称为屈 服。分为上屈服强度和下屈服强度，用 ReH、R eL表示。 由于下屈服点的数值较为稳定且便于 检测，因此它作为材料抵抗力的指标，称 为屈服点或屈服强度。 省建研院省建研院 以下屈服点作为钢材的屈服强度。以下屈服点作为钢材的屈服强度。 屈服点是钢材力学性能最重要的指标。如 果钢材超过屈服点以上工作，虽然没有断裂， 但会产生不允许的结构变形，一般不能满足使 用上的要求。 因此，在结构设计时，屈服点是确定钢材 容许应力的主要依据。 省建

8、研院省建研院 0 强化阶段示意图 A B 0 C下 C上 C D D D D D 强化阶段 b b 抗拉强度或 强度极限。 D C 省建研院省建研院 强化阶段强化阶段 当应力超过屈服强度后，由于内部晶格重 新排列，其抵抗变形的能力又重新提高，伸长 率随着应力的提高而增加，直至应力达到最大 值，CD呈上升曲线，称为强化阶段，最高点D 的应力称为抗拉强度（极限强度），用R m表示。 省建研院省建研院 抗拉强度是抵抗钢材受拉时所能承受的最 大应力，是抵抗破坏能力的的重要指标。 屈服强度和抗拉强度之比（ R eL / R m)称 为屈强比，是反映钢材的利用率和结构安全可 靠程度。 省建研院省建研院 能

9、否利用抗拉强 度进行结构设计？ 屈强比越小，表明结构的可靠性越高，不 易发生脆裂和局部超载造成破坏。但屈强比太 小不能充分充分发挥钢材的强度水平，导致钢 材强度利用率偏低，造成浪费，不经济。 建筑结构用钢合理的屈强比一般在0.60 0.75范围内。 省建研院省建研院 0 E 颈缩阶段示意图 A B 0 C下 C上 C D DE颈缩阶 段 省建研院省建研院 颈缩阶段颈缩阶段 当试件受力达到D点后，抵抗变形的能力明 显下降，塑性变形急剧增加，应力逐渐下降， 试件薄弱处的截面积将显著缩小，产生“颈缩” 现象，直到断裂。 省建研院省建研院 强度指标 屈服强度： 抗拉强度： 塑性指标 伸长率： 0 A

10、Fs s 0 A Fb b %100 0 01 l ll 省建研院省建研院 塑性塑性 塑性表示钢材在外力作用下产生塑性变形 而不破坏的能力，它是钢材的一个重要指标。 钢材的塑性通常用拉伸试验时的伸长率或断面 收缩率来表示。 省建研院省建研院 将试件断裂后的两端合拼起来，测定断后 标距的残余伸长与原始标距之比的百分率，称 为断后伸长率（A） A=（Lu-Lo)/Lo Lu拉断后标距的长度,mm Lo试件原始标距长度,mm 省建研院省建研院 断后伸长率（A）是表明钢材塑性变形能 力的重要指标，A越大说明钢材的塑性越好。 由于试件发生颈缩，塑性变形在标距内分 布不均匀，颈缩伸长值最大，原标距越长，颈

11、 缩伸长值在整个伸长值中的比重越小，造成伸 长率偏小。(需要确定原始标距） 因此金属材料 拉伸试验第1部分：室温 试验方法 GB/T 228.12010中对标距长度进 行了规定。 省建研院省建研院 比例试样： 1、标距为 ； （ 为横截面面积， ,d为试样横截面直 径，r为半径。 ） 省建研院省建研院 o S65. 5 o S 2 rSo dr rS S o o 52545 4 5 4 565. 5 2 2、符号A应附下脚注说明使用的比例系数。例 如：A11.3表示原始标距为11.3 非比例试样：符号A应附下脚注说明使用的原始 标距，以mm表示。 例如：A80mm，表示原始标距为80mm的断

12、后伸长率。 省建研院省建研院 o S 断面伸长率Z是指试件拉断后颈缩处横截 面积的最大缩减量与原始横截面积之比的百分 率 Z=（So-Su)/So Su拉断后最小横截面积,mm2 So试件原始横截面积,mm2 Z 越大，钢材的塑性越好。 省建研院省建研院 钢材塑性大，不仅便于进行各种加工，而 且能 保证钢材在建筑上的安全使用。因为钢材 的塑性变形能调整局部高峰应力，使之趋于平 缓，以免引起建筑结构的局部破坏及其导致的 整个结构破坏；钢材在塑性破坏前，有很明显 的变形和较长的变形持续时间，便于人们发现 和补救。 省建研院省建研院 韧性韧性 韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力，通常 用冲击韧性来表示。

13、 以摆锤冲断V形缺口试件时，单位面积所消 耗的功来表示。 省建研院省建研院 温度对冲击韧性有重大影响。当温度降低 到一定程度时，冲击韧性大幅度下降而使钢材 呈脆性，这一现象称为冷脆性，这一温度范围 称为脆性临界（转变）温度。 临界温度越低 ，钢材的低温冲击韧性越 好。 省建研院省建研院 材料在使用过程中，可能承受多次重复的 小量冲击荷载，因此冲击试验所得的一次冲击 破坏的冲击韧性与这种情况不符合。 材料承受多次小量重复冲击荷载的能力， 主要取决于其强度的高低，而不是其冲击韧性 的大小 省建研院省建研院 硬度硬度 硬度表示钢材表面局部体积内抵抗变形的 能力。是衡量钢材软硬程度的一个指标。 钢材硬

14、度测定是以硬物压入钢材表面，然 后根据压力大小和压痕面积或压入深度来评定 钢材硬度的，常用指标有布氏硬度（HB）和洛 氏硬度（HR）。 省建研院省建研院 工艺性能工艺性能 工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行 为。良好的工艺性能是钢制品或构件的质量保 证，而且可以提高成品率， 降低成本。 主要包括：冷弯、冷拉、冷拔及焊接性能 省建研院省建研院 冷弯性能冷弯性能 冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲而不 破坏的能力。弯曲程度用弯曲角度和弯心直径 对试件厚度或直径的比值来衡量。 冷弯试验是将钢材按规定的弯心直径弯曲 到规定的角度，通过检查弯曲后钢材试件拱面 和两侧面是否发生裂纹、起层或断裂来判定合 格

15、与否。 省建研院省建研院 弯曲角度越大，弯心直径对试件厚度或直 径的比值越小，则表示钢材的冷弯性能越好。 建筑结构在加工和制造过程中，常用把钢 板、钢筋等材料弯曲成一定形状，都需要钢材 有良好的冷弯性能。钢材在弯曲过程中，受弯 部产生局部不均匀塑性变形，这种变形在一定 程度上比伸长率更能反映钢材的内部组织状态、 内应力及杂质等缺陷。 省建研院省建研院 省建研院省建研院 冷弯试验的指标：弯心直径d与试件厚度（直径） a的比值d/a；弯曲角度（90或180）； 试样弯曲外表面无肉眼可见裂纹则冷弯合格。 焊接性能焊接性能 焊接是把两块金属局部加热并使其接缝部分 迅速呈熔融或半熔融状态，从而使之牢固地

16、联 接起来。 焊接性能（可焊性）指钢材在通常的焊接方 法与工艺条件下获得良好焊接接头的性能。 省建研院省建研院 可焊性好得钢材易于用一般焊接方法和工艺 施焊，焊接时不易形成裂纹、气孔、夹渣等缺 陷，焊接接头牢固可靠，焊缝及其附近受热影 响区的性能不低于母材的力学性能。 建筑工程中，焊接结构应用广泛，如钢结 构构件的联接、钢筋混凝土的钢筋骨架、接头 及预埋件、连接件等。 省建研院省建研院 低碳钢有优良的可焊性，高碳钢的焊接性能较差低碳钢有优良的可焊性，高碳钢的焊接性能较差 钢材的冷加工和热处理钢材的冷加工和热处理 在日常生产或应用过程中，常对钢材进行加 工处理，为了达到提高钢材性能，及节约钢材用

17、 量的目的。 常用的加工方式主要有冷加工和热处理。 省建研院省建研院 冷加工与时效冷加工与时效 冷加工指钢材在再结晶温度下（常温）进行 的机械加工、如冷拉、冷轧、冷拔、冷扭和冷 冲等加工。 将钢材在常温下进行冷拉、冷拔冷轧使钢材 产生塑性变形，从而使强度和硬度提高，塑性、 韧性和弹性模量明显下降，这种过程称为冷加 工强化。 省建研院省建研院 屈服点提高屈服点提高 冷加工变形越大，则强化越明显，即屈服 强度提高越多，而塑性和韧性下降也越大。 冷加工强化是由于钢材在冷加工变形时， 发生晶粒变形、破碎和晶格歪扭，从而 导致钢 材屈服强度提高，塑性降低。 省建研院省建研院 现象和原理现象和原理 省建研

18、院省建研院 冷加工后的钢材随时间的延长，强度、硬度 提高，塑性、韧性下降的现象称为时效强化。 省建研院省建研院 屈服强度和极限强度随时间而提高，伸长率和冲击 韧性逐渐降低，弹性模量得已恢复。 自然时效自然时效冷加工后常温下存放15-20d (强度较低钢材） 人工时效人工时效冷加工后加热至100-200，保持2h （强度较高钢材） 因时效导致钢材性能改变的程度称为时效 敏感性，用应变时效敏感系数来表示，即时效 前后冲击韧性值的变化率。应变时效敏感系数 越大，则时效后冲击韧性的降低愈显著。 对于受到振动冲击荷载作用或出于较低温 度下的重要结构，为避免脆性破坏，应选用时 效敏感性小的钢材。 省建研院

19、省建研院 热处理热处理 热处理是将钢材在固态范围内进行加热、保 温和冷却，从而改变其金相组织和显微结构组 织，获得需要性能的一种综合工艺。 主要包括以下几种方法：退火、正火、淬 火和回火。 省建研院省建研院 退火：将钢材加热到一定温度，保温后缓 慢冷却（随炉冷却）的一种热处理工艺。 正火：退火的一种特例，两者仅冷却速度 不同，正火是在空气冷却，强度、硬度更高。 淬火：将钢材加热到相变临界点以上 （900以上），保温后放入冷水或油等冷却介 质中快速冷却的一种热处理操作。 回火：将钢材加热到相变温度以下，保温 后在空气中冷却的热处理工艺。目的是消除淬 火产生的很大内应力。 省建研院省建研院 建筑钢

20、材的选用建筑钢材的选用 碳素结构钢 优质碳素钢 低合金高强度结构钢 省建研院省建研院 碳素结构钢碳素结构钢 1）牌号 由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质 量等级符号、脱氧方法符号等四部分顺序组成。 其中以“Q”代表屈服强度。例Q235AF。 省建研院省建研院 例Q235AF 屈服强度为屈服强度为235MPa的的A级沸腾钢级沸腾钢 Q钢材屈服强度“屈”字汉语拼音首位字母； 195MPa、215MPa、235MPa、275MPa屈服强 度数值； A、B、C、D质量等级； F沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母； Z镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母； TZ特殊镇静钢“特”字汉语拼音首位字母。 省建研院省

21、建研院 2）技术性能 参照碳素结构钢GB/T7002006的规 定。 省建研院省建研院 3）用途 Q195 强度不高，塑性、韧性、加工性能 与焊接性能较好。主要用于轧制薄板和盘条等； Q215 用途与Q195基本相同，还大量用做 管坯和螺栓等（Q215经冷加工后可代替Q235 使用）； 省建研院省建研院 Q235 强度适中，有良好的承载性，又具 有较好的塑性和韧性，可焊性和可加工型也好， 是建筑工程中应用最广泛的碳素钢。Q235钢可 轧制成各种型材、钢板、管材和钢筋； Q275 强度、硬度较高，耐磨性较好，但 塑性、冲击韧性和可焊性差。因此，Q275钢不 宜在建筑结构中使用，主要用于制造轴类、

22、农 具、耐磨零件和垫板等。 省建研院省建研院 低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢 在碳素钢基础上，添加总量少于5%合金元 素的钢材，具有强度高，塑性和低温冲击韧性 好、耐锈蚀等特点。 省建研院省建研院 1）牌号 由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质 量等级符号，三部分顺序组成。 例Q345-D 表示屈服强度为345MPa的D级钢 省建研院省建研院 2）技术性能 参照低合金高强度结构钢GB1591 2008的规定。 省建研院省建研院 3）用途 由于合金元素的强化作用，是低合金结构钢 不但具有较高的强度，且具有较好的塑性、韧 性和可焊性。 Q345钢的综合性能较好，是钢结构的常用 牌号。与碳素

23、结构钢Q235相比，低合金高强度 结构钢Q345的强度和承载力更高，并具有良好 的承受东荷载和耐疲劳性能，但价格稍高。 省建研院省建研院 用低合金高强度结构钢代替碳素结构钢 Q235可节省钢材15%25%，并减轻结构的自 重。低合金高强度结构钢广泛应用于钢结构和 钢筋混凝土结构中，特别是大型结构、重型结 构、大跨度结构、高层结构、桥梁结构、承受 动力荷载和冲击荷载的结构。 省建研院省建研院 钢的选用钢的选用 不同建筑结构对材质的要求是： u 重要结构构件（梁柱、屋架）高于一般构件； u 受拉、受弯构件高于受压构件； u 焊接结构高于栓接或铆接结构； u 低温工作环境的结构高于高温工作环境的结

24、构； u 直接承受动力荷载的结构高于间接承受动力 荷载或承受静荷载的结构。 省建研院省建研院 钢筋混凝土用钢材钢筋混凝土用钢材 混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度 很低，用钢筋增强混凝土，可大大扩展混凝土 的应用范围，而混凝土又对钢筋起到保护作用。 钢筋混凝土结构用的钢筋，主要由碳素结构钢、 低合金高强度结构钢和优质碳素钢制成。 省建研院省建研院 热轧钢筋热轧钢筋 热轧钢筋是经热轧成型并自然冷却的成品 钢筋，按外形可分为光圆和带肋两种。 牌号 热轧直条光圆钢筋 ：HPB235 热轧带肋钢筋：HRB335、HRB400、 HRB500 省建研院省建研院 省建研院省建研院 H、R、B分别为热轧

25、（Hotrolled）、带肋 （Ribbed）、钢筋（Bars）三个 词英文首位字母。 推荐公称尺寸： 光圆：8、10、12、16、20 ； 带肋：6、8、10、12、16、20、 25、32、40和50mm 热轧钢筋的力学性能、工艺性能 表面 形状 强度等级 代号 公称 直径 屈服点 s，MPa 抗拉强度 b，MPa 伸长率 5，% 冷弯 d弯心直 径 a钢筋公 称直径 不小于 光圆HPB23582023537025180d=a 月牙 肋 HRB335 625 2850 33549016 180d=3a 180d=4a HRB400 625 2850 40057014 180d=4a 180

26、d=5a HRB500 625 2850 50063012 180d=6a 180d=7a 省建研院省建研院 按屈服强度分级 冷轧钢筋冷轧钢筋 冷轧带肋钢筋是由热轧原盘条经冷轧或冷 拔减径后，在其表面冷轧称两面或三面有肋的 钢筋，也可低温回火处理。 按抗拉强度分为CRB550、CRB650、 CRB800、CRB970、CRB1170共五个牌号。 直径范围为412mm，推荐的公称直径为5、6、 7、8、9、10mm 省建研院省建研院 1.概述 热处理钢筋是经过淬火 和回火调质处理的螺纹 钢筋。分有纵肋和无纵 肋两种，其外形分别见 右图。代号为RB150。 2.规格 公称直径6、8.2、 10m

27、m。 3.牌号 有40Si2Mn、48Si2Mn 和45Si2Cr三个 。 有纵肋 无纵肋 省建研院省建研院 4.力学性能 5.特点及应用 热处理钢筋具有很高的强度外，还具有较好的 塑性和韧性，特别适合于预应力构件。 但其对应力腐蚀及缺陷敏感性强，应防止产生 锈蚀及刻痕等现象。热处理钢筋不适用于焊接 和点焊的钢筋 。 预应力混凝土用热处理钢筋的力学性能 公称直径 mm 牌 号 0.2b 10，% 不小于 MPa，不小于 6 8.2 10 40Si2Mn 48Si2Mn 45Si2Cr 132514706 预应力混凝土用钢丝、钢绞线预应力混凝土用钢丝、钢绞线 省建研院省建研院 省建研院省建研院 省建研院省建研院 省建研院省建研院 钢丝钢丝 1.生产 以优质碳素结构钢盘条为原料，经淬火、酸洗、冷拉制 成的用作预应力混凝土骨架的钢丝。 2.分类 按交货状态分为冷拉钢丝和消除应力钢丝两种； 按外形分为光面钢丝和刻痕钢丝两种。 3.力学性能 应符合相应标准规定。 钢丝主要用作桥梁、吊车梁、电杆、楼板、大口径管道 等预应力混凝土构件中的预应力筋 。 省建研院省建研院 钢绞线钢绞线 1.生产 由多根圆形断面钢丝捻制而成。钢绞线按左