鋼筋(concrete-reinforcingbar)
用作混凝土工程主要結構材料的條形鋼材。按形狀分有圓形截面的光圓鋼筋和帶肋的變形鋼筋,按生產工藝分有熱軋鋼筋、熱處理鋼筋、冷軋帶肋鋼筋等。其規(guī)格以直徑(mm)表示。
熱軋鋼筋用碳素結構鋼或低合金結構鋼鋼坯加熱軋成,是土木建筑工程中使用量最大的鋼材品種之一。熱軋鋼筋具有相當的強度,能滿足結構變形、吸收地震能量、加工成型及連接所需的良好塑性、韌性、可焊性以及與混凝土的粘結性。熱軋鋼筋中的光圓鋼筋主要為Q235碳素結構鋼,規(guī)格為5.5~9mm時大多卷成盤條,主要用作中小型梁、板類構件的箍筋、主筋和冷拔低碳鋼絲的原料。帶肋變形鋼筋俗稱螺紋鋼筋,由低合金結構鋼軋成,公稱直徑為8~50mm,多用作混凝土結構的主筋;經過冷拉后也可用作預應力混凝土結構的主筋。各國對熱軋鋼筋的品種各有不同的分類標準。中國按強度指標將熱軋鋼筋分為四個級別(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級)。此外,無焊接性能要求的精軋螺紋鋼筋也屬于熱軋鋼筋的一種。
(1)Ⅰ級鋼筋。強度指標中,屈服點和抗壓強度分別為235MPa和370MPa,規(guī)格為8~20mm。用Q235碳素結構鋼軋成的光圓直條鋼筋,其塑性、韌性好,便于彎折成型,易焊接,適于用作中小型混凝土結構的主筋、箍筋和鋼木結構的拉桿等。
(2)Ⅱ、Ⅲ級鋼筋。強度指標中,Ⅱ級鋼筋的屈服點和抗壓強度分別為335MPa和510MPa,Ⅲ級鋼筋的分別為400MPa和570MPa,規(guī)格為8~40mm,用低合金結構鋼的鎮(zhèn)靜鋼(Ⅱ級鋼筋也可用半鎮(zhèn)靜鋼)軋制。鋼筋表面帶有兩條縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋(亦稱月牙肋),以增強其與混凝土之間的粘結性。為便于識別和管理,在鋼筋表面軋上強度等級、規(guī)格等標記。Ⅱ、Ⅲ級鋼筋強度高、塑性好,適于作混凝土結構的主要受力鋼筋,也可經冷拉后作預應力鋼筋使用,為了提高Ⅱ、Ⅲ級鋼筋的綜合性能,滿足抗震結構的要求以及改善Ⅲ級鋼筋的焊接性能,中國研制成400MPa級鋼筋新品種,并已納入國家標準,定名為“較高質量熱軋帶肋鋼筋”,其主要技術條件為:碳當量≤0.50%;降低碳硫含量;規(guī)定屈服點上限值和最小屈強比;增加反彎性能檢驗等。
(3)Ⅳ級鋼筋。強度指標中,屈服點和抗壓強度分別為540MPa和835MPa,規(guī)格為8~32mm,用中碳低合金鋼軋成。鋼筋表面為縱橫相交的等高肋外形,可用作房屋結構的預應力鋼材。因其熱軋狀態(tài)強度偏低,使用前需進行冷拉處理。經冷拉的鋼筋均有“時效硬化”現象,即經數月自然時效或人工加熱時效后,鋼筋又會出現短小的屈服臺階,其值略高于冷拉應力,抗拉強度略有提高,伸長率和沖擊韌性均有下降,因此冷拉時要在保證規(guī)定拉應力的同時,須控制伸長率不能太大,以避免鋼筋的屈服點與抗拉強度過于接近,導致鋼筋變脆或缺乏破壞預兆。Ⅳ級鋼筋的含碳量高,焊接性能差,焊接接頭易出現淬硬性組織和發(fā)生脆性斷裂。因此,各國都趨向停止使用,或不可焊接使用,或盡量減少使用,大部分已被預應力鋼絲及鋼絞線取代。
(4)精軋螺紋鋼筋。表面無縱肋,橫肋為梯形螺紋狀的鋼筋。其軋制精度高于一般熱軋鋼筋,可采用內螺紋套筒將鋼筋接長和用專門的螺帽作預應力錨具。精軋螺紋鋼筋無焊接性能要求,其屈服點可高達750MPa以上,不需作冷拉處理,可用于大型預應力混凝土結構和橋梁結構。
熱處理鋼筋用中碳低合金結構鋼熱軋鋼筋經淬火和回火調質處理制成的回火索氏體鋼筋。具有較高的強度和韌性,按其外形分為有縱肋和無縱肋兩種,是預應力高強鋼材的重要品種之一。熱處理鋼筋均為盤狀供貨,為保證開盤后自直,盤的直徑不應小于250倍鋼筋直徑,以使盤內鋼筋應力在彈性極限以內。熱處理鋼筋無明顯的屈服點,一般只檢驗其抗拉強度和伸長率。使用時需用專門設備開盤。不能用電焊切割,也不可用于焊接和點焊,以免引起電打火導致鋼筋強度降低或脆斷。熱處理鋼筋和其他高強度鋼材一樣對應力腐蝕有較高的敏感性,故在運輸、儲存及使用過程中應避免雨淋、氯化物或酸性介質浸蝕、刻痕、預應力孔道積水及灌漿不滿等不利情況的發(fā)生,以防止鋼筋低應力脆斷或滯后斷裂。熱處理鋼筋與普通預應力鋼絲相比,具有與混凝土粘結性能好、應力松弛率低、施工方便等優(yōu)點,在中國主要用于預應力混凝土軌枕和部分工業(yè)、民用建筑。
為了發(fā)揮鋼筋中合金元素的強化作用,中國于近年研制成介于熱軋鋼筋與熱處理鋼筋之間的軋后余熱處理鋼筋,其中Ⅲ級鋼筋已列入國家標準。其生產工藝是在鋼筋熱軋后立即穿水,進行表面控制冷卻,然后利用芯部余熱完成回火處理過程。此種鋼筋在閃光對焊后接頭強度有所下降,為保證其焊后強度仍能達到同級(Ⅲ級)熱軋鋼筋的強度指標i采取將其屈服點與抗拉強度分別提高40MPa和30MPa作為交貨條件,為便于管理,鋼筋表面均軋上K3的標志。
冷軋帶肋鋼筋將熱軋圓盤條經過冷軋(或冷拔減徑后冷軋)而成的三面有肋的鋼筋。規(guī)格為4mm、12mm,按抗拉強度分為LL550、LL650和LL800三個級別,其伸長率δ10≥8%或δ100≥4%,冷加工中要嚴格控制減徑比不能過大,否則會導致強度突增和塑性指標陡降,造成結構脆性破壞的隱患。冷軋帶肋鋼筋的表面呈帶肋的外形,與混凝土之間的粘結力增強,可適用于作中、小預應力混凝土結構構件和普通混凝土結構的主筋或箍筋等。
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