91 鋼筋原材料

1、9 鋼筋工程9-1 材料9-1-1 鋼筋品種與規(guī)格混凝土結(jié)構(gòu)用的普通鋼筋，可分為兩類：熱軋鋼筋和冷加工鋼筋（冷軋帶肋鋼筋、冷軋扭鋼筋、冷拔螺旋鋼筋）。冷拉鋼筋與冷拔低碳鋼絲已逐漸淘汰。余熱處理鋼筋屬于熱軋鋼筋一類。熱軋鋼筋的強度等級由原來的I級、II級、III級和IV級更改為按照屈服強度（MPa）分為235級、335級、400級、500級?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010-2002）第4.2.1條規(guī)定：普通鋼筋宜采用熱軋帶肋鋼筋HRB400級和HRB335，也可采用熱軋光圓鋼筋HPB235和余熱處理鋼筋RRB400級；并在條文說明中提倡用HRB400級（即新III級）鋼筋作為我國鋼筋混凝土結(jié)

2、構(gòu)的主力鋼筋。該設(shè)計規(guī)范尚未列入HRB500級鋼筋。冷軋帶肋鋼筋和冷軋扭鋼筋因已有專門規(guī)程冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程（JGJ95-1995）和冷軋扭鋼筋混凝土構(gòu)件技術(shù)規(guī)程（JGJ115-1997）可供參考。9-1-1-1 熱軋鋼筋熱軋鋼筋是經(jīng)熱軋成型并自然冷卻的成品鋼筋，分為熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋兩種。熱軋光圓鋼筋應符合國家標準鋼筋混凝土用熱軋光圓鋼筋（GB13013-1991）的規(guī)定。熱軋帶肋鋼筋應符合國家標準鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（GB1499-1998）的規(guī)定。1尺寸、外形和重量熱軋鋼筋的直徑、橫截面面積和重量，見表9-1。熱軋帶肋鋼筋的外形，見圖9-1。熱軋鋼筋的直徑、橫截面

3、面積和重量 表9-1公稱直徑（mm）內(nèi)徑（mm）縱、橫肋高h1、h2（mm）公稱橫截面面積（mm2）理論重量（kg/m）65.80.628.270.22287.70.850.270.395109.61.078.540.6171211.51.2113.10.8881413.41.4153.91.211615.41.5201.11.581817.31.6254.52.002019.31.7314.22.472221.31.9380.12.982524.22.1490.93.852827.22.2615.84.833231.02.4804.26.313635.02.610187.994038.72.

4、912579.875048.53.2196415.42注：1.表中理論重量按密度為7.85g/cm3計算；2.重量允許偏差：直徑612mm為±7%，1420mm為±5%，2250mm為±4%。圖9-1 月牙肋鋼筋表面及截面形狀d-鋼筋內(nèi)徑；-橫肋斜角；h-橫肋高度；-橫肋與軸線夾角；h1-縱肋高度；-縱肋斜角；a-縱肋頂寬；l-橫肋間距；b-橫肋頂寬帶肋鋼筋的橫肋與鋼筋軸線夾角不應小于45°，當該夾角不大于70°時，鋼筋相對面上橫肋的方向應相反。橫肋的間距l(xiāng)不得大于鋼筋公稱直徑的0.7倍。橫肋側(cè)面與鋼筋表面的夾角不得小于45°。鋼筋相

5、對兩面上橫肋末端之間的間隙（包括縱肋寬度）總和不應大于鋼筋公稱周長的20。2化學成分熱軋鋼筋牌號和化學成分（熔煉分析），應符合表9-2的規(guī)定。熱軋鋼筋的化學成分 表9-2強度等級代號牌號化學成分（）CSiMnVNbTiPS不大于HPB 235Q2350.140.220.120.300.300.65-0.0450.050HRB 33520MnSi0.170.250.400.801.201.60-0.0450.045HRB 40020MnSiV0.170.250.200.801.201.600.040.12-0.0450.04520MnSiNb0.170.250.200.801.201.60-0.

6、020.04-0.0450.04520MnTi0.170.250.170.371.201.60-0.020.050.0450.0453力學性能熱軋鋼筋的力學性能，應符合表9-3的規(guī)定。熱軋鋼筋的力學性能 表9-3注：1.HRB500級鋼筋尚未列入混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50010-2002）。2.采用d40mm鋼筋時，應有可靠的工程經(jīng)驗。根據(jù)需方要求，可供應滿足下列條件的鋼筋：（1）鋼筋實測抗拉強度與實測屈服點之比不小于1.25；（2）鋼筋實測屈服點與表9-3規(guī)定的最小屈服點之比不大于1.30。根據(jù)需方要求，鋼筋可進行反向彎曲性能試驗。其試驗方法詳見9-1-2-3節(jié)鋼筋冷彎性能。9-1-1-

7、2 余熱處理鋼筋余熱處理鋼筋是經(jīng)熱軋后立即穿水，進行表面控制冷卻，然后利用芯部余熱自身完成回火處理所得的成品鋼筋。余熱處理鋼筋應符合鋼筋混凝土用余熱處理鋼筋（GB13014-1991）的規(guī)定。余熱處理鋼筋的表面形狀同熱軋帶肋鋼筋；其化學成分與20MnSi鋼筋相同，力學性能見表9-4。余熱處理鋼筋的力學性能 表9-49-1-1-3 冷軋帶肋鋼筋冷軋帶肋鋼筋是熱軋圓盤條經(jīng)冷軋或冷拔減徑后在其表面冷軋成三面或二面有肋的鋼筋。冷軋帶肋鋼筋應符合國家標準冷軋帶肋鋼筋（GB13788-1992）的規(guī)定。冷軋帶肋鋼筋的強度，可分為三種等級：550級、650級及800級（MPa） 。其中，550級鋼筋宜用于鋼

8、筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的受力鋼筋、架立筋、箍筋及構(gòu)造鋼筋；650級和800級鋼筋宜用于中小型預應力混凝土構(gòu)件中的受力主筋。1尺寸、外形和重量。冷軋帶肋鋼筋的外形見圖9-2。肋呈月牙型，三面肋沿鋼筋橫截面周圍上均勻分布，其中有一面必須與另兩面反向。肋中心線和鋼筋軸線夾角為40°60°。肋兩側(cè)面和鋼筋表面斜角不得小于45°。肋間隙的總和應不大于公稱周長的20。冷軋帶肋鋼筋的尺寸、重量及允許偏差見表9-5。圖9-2 冷軋帶肋鋼筋表面及截面形狀冷軋帶肋鋼筋的直徑、橫截面面積和重量 表9-5公稱直徑d（mm）公稱橫截面積（mm2）理論重量kg/m（4）12.60.099519.

9、60.154628.30.222738.50.302850.30.395963.60.4991078.50.61712113.10.888注：重量允許偏差±4%。2化學成分冷軋帶肋鋼筋牌號與化學成分（熔煉分析），應符合表9-6的規(guī)定。冷軋帶肋鋼筋的化學成分 表9-63力學性能冷軋帶肋鋼筋的力學性能，應符合表9-7的規(guī)定。鋼筋的強屈比b/Q0.2應不小于1.05。當進行冷彎試驗時，彎曲部位表面不得產(chǎn)生裂紋。冷軋帶肋鋼筋的力學性能 表9-79-1-1-4 冷軋扭鋼筋冷軋扭鋼筋是用低碳鋼鋼筋（含碳量低于0.25%）經(jīng)冷軋扭工藝制成，其表面呈連續(xù)螺旋形（圖9-3）。這種鋼筋具有較高的強度，而

10、且有足夠的塑性，與混凝土粘結(jié)性能優(yōu)異，代替HPB235級鋼筋可節(jié)約鋼材約30%。一般用于預制鋼筋混凝土圓孔板、疊合板中的預制薄板，以及現(xiàn)澆鋼筋混凝土樓板等。圖9-3 冷軋扭鋼筋t-軋扁厚度；l1-節(jié)距冷軋扭鋼筋應符合行業(yè)標準（冷軋扭鋼筋）（JG3046-1998）的規(guī)定。其規(guī)格與力學性能分別見表9-8與表9-9。冷軋扭鋼筋規(guī)格 表9-8類型標志直徑d（mm）公稱截面面積A（mm2）軋扁厚度t（mm）不小于節(jié)距l(xiāng)1（mm）不大于公稱重量G（kg/m）I型矩形6.529.53.7750.2328.045.34.2950.35610.068.35.31100.53612.098.36.21500.7

11、3314.0132.78.01701.042II型菱形12.097.88.01450.768注：實際重量和公稱重量的負偏差不應大于5%。冷軋扭銅筋力學性能 表9-9標志直徑d（mm）抗拉強度b（MPa）伸長率10（）冷彎符號不小于彎曲角度彎心直徑6.514.05804.51803dt注：冷彎試驗時，受彎部位表面不得產(chǎn)生裂紋。9-1-1-5 冷拔螺旋鋼筋冷拔螺旋鋼筋是熱軋圓盤條經(jīng)冷拔后在表面形成連續(xù)螺旋槽的鋼筋。山東省地方標準冷拔螺旋鋼筋混凝土中小型受彎構(gòu)件設(shè)計與施工暫行規(guī)定（DBJ 14-BG 3-96），可供參考。冷拔螺旋鋼筋的外形見圖9-4。其規(guī)格與力學性能分別見表9-10與表9-11。圖

12、9-4 冷拔螺旋鋼筋冷拔螺旋鋼筋的尺寸、重量及允許偏差 表9-10冷拔螺旋鋼筋力學性能 表9-11冷拔螺旋鋼筋生產(chǎn)，可利用原有的冷拔設(shè)備，只需增加一個專用螺旋裝置與陶瓷模具。該鋼筋真有強度適中、握裹力強、塑性好、成本低等優(yōu)點，可用于鋼筋混凝土構(gòu)件中的受力鋼筋，以節(jié)約鋼材；用于預應力空心板可提高延性，改善構(gòu)件使用性能。9-1-2 鋼筋性能9-1-2-1 鋼筋力學性能鋼筋的力學性能，可通過鋼筋拉伸過程中的應力-應變圖加以說明。熱軋鋼筋具有軟鋼性質(zhì)，有明顯的屈服點，其應力-應變圖見圖9-5。從圖中可以看出，在應力達到a點之前，應力與應變成正比，呈彈性工作狀態(tài)，a點的應力值p稱為比例極限；在應力超過a

13、點之后，應力與應變不成比例，有塑性變形，當應力達到b點，鋼筋到達了屈服階段，應力值保持在某一數(shù)值附近上、下波動而應變繼續(xù)增加，取該階段最低點c點的應力值稱為屈服點s；超過屈服階段后，應力與應變又呈上升狀態(tài)，直至最高點d，稱為強化階段，d點的應力值稱為抗拉強度（強度極限）b；從最高點d至斷裂點e'鋼筋產(chǎn)生頸縮現(xiàn)象，荷載下降，伸長增大，很快被拉斷。冷軋帶肋鋼筋的應力-應變圖（圖9-6），呈硬鋼性質(zhì)，無明顯屈服點。一般將對應于塑性應變?yōu)?.2時的應力定為屈服強度，并以0.2表示。圖9-5 熱軋鋼筋的應力-應變圖圖9-6 冷軋帶肋鋼筋的應力-應變圖提高鋼筋強度，可減少用鋼量，降低成本，但并非強

14、度越高越好。高強鋼筋在高應力下往往引起構(gòu)件過大的變形和裂縫。因此，對普通混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計強度限值為360MPa。鋼筋的延性通常用拉伸試驗測得的伸長率表示。影響延性的主要因素是鋼筋材質(zhì)。熱軋低碳鋼筋強度雖低但延性好。隨著加入合金元素和碳當量加大，強度提高但延性減小。對鋼筋進行熱處理和冷加工同樣可提高強度，但延性降低?；炷翗?gòu)件的延性表現(xiàn)為破壞前有足夠的預兆（明顯的撓度或較大的裂縫）。構(gòu)件的延性與鋼筋的延性有關(guān)，但并不等同，它還與配筋率、鋼筋強度、預應力程度、高跨比、裂縫控制性能等有關(guān)。例如，即使延性最好的熱軋鋼筋，當配筋率過小或過大時，構(gòu)伴均可能發(fā)生表現(xiàn)為斷裂或混凝土碎裂的脆性破壞。而由延性并不

15、高的鋼絲、鋼絞線配筋的構(gòu)件，由于鋼筋強度很高，在很大的變形和裂縫下也不致斷裂。9-1-2-2 鋼筋錨固性能鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，兩種性能不同的材料能夠共同受力是由于它們之間存在著粘結(jié)錨固作用，這種作用使接觸界面兩邊的鋼筋與混凝土之間能夠?qū)崿F(xiàn)應力傳遞，從而在鋼筋與混凝土中建立起結(jié)構(gòu)承載所必須的工作應力。鋼筋在混凝土中的粘結(jié)錨固作用有：膠結(jié)力即接觸面上的化學吸附作用，但其影響不大；摩阻力它與接觸面的粗糙程度及側(cè)壓力有關(guān)，且隨滑移發(fā)展其作用逐漸減??；咬合力這是帶肋鋼筋橫肋對肋前混凝土擠壓而產(chǎn)生的，為帶肋鋼筋錨固力的主要來源；機械錨固力這是指彎鉤、彎折及附加錨固等措施（如焊錨板、貼焊鋼筋等）提供的錨固作用

16、。鋼筋基本錨固長度，取決于鋼筋強度及混凝土抗拉強度，并與鋼筋外形有關(guān)?；炷两Y(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50010-2002）給出了受拉鋼筋的錨固長度la計算公式。 （9-1）式中 fy普通鋼筋的抗拉強度設(shè)計值（N/mm2）；ft混凝土軸心抗拉強度設(shè)計值（N/mm2）；當混凝土強度等級高于C40時，按C40取值；鋼筋外形系數(shù)，光面鋼筋為0.16，帶肋鋼筋0.14，螺旋肋鋼絲0.13；d鋼筋的公稱直徑（mm）。上式應用時，應將計算所得的基本錨固長度乘以對應于不同錨固條件的修正系數(shù)。本手冊將基本錨固長度的計算結(jié)果列于表9-14。9-1-2-3 鋼筋冷彎性能鋼筋冷彎是考核鋼筋的塑性指標，也是鋼筋加工所需的。

17、鋼筋彎折、做彎鉤時應避免鋼筋裂縫和折斷。低強的熱軋鋼筋冷彎性能較好，強度較高的稍差，冷加工鋼筋的冷彎性能最差。熱軋鋼筋的冷彎性能列于表9-3。根據(jù)用戶要求，鋼筋可進行反問彎曲性能試驗。反向彎曲試驗的彎心直徑比彎曲試驗相應增加一個鋼筋直徑，先正向彎曲45°，再反向彎曲23°。經(jīng)反彎試驗后，鋼筋受彎曲部位表面不得產(chǎn)生裂縫。冷軋扭鋼筋因截面的方向性，只能在扁平方向彎折一次，限制了它的施工適應性。9-1-2-4 鋼筋焊接性能鋼材的可焊性系指被焊鋼材在采用一定焊接材料、焊接工藝條件下，獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭的難易程度，也就是鋼材對焊接加工的適應性。它包括以下兩個方面：（1）工藝焊接性，也就

18、是接合性能，指在一定焊接工藝條件下焊接接頭中出現(xiàn)各種裂紋及其他工藝缺陷的敏感性和可能性。這種敏感性和可能性越大，則其工藝焊接性越差。（2）使用焊接性，是指在一定焊接條件下焊接接頭對使用要求的適應性，以及影響使用可靠性的程度。這種適應性和使用可靠性越大，則其使用焊接性越好。鋼材的可焊性常用碳當量來估計。所謂碳當量法就是根據(jù)鋼材的化學成分與焊接熱影響區(qū)淬硬性的關(guān)系，粗略地評價焊接時產(chǎn)生冷裂紋的傾向和脆化傾向的一種估算方法。碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼常用的碳當量Ceq計算公式為： （9-2）式中右邊各項中的元素符號表示鋼材化學成分中的元素含量（）。C碳；Mn錳；Cr鉻；Mo鉬；V釩；Ni鎳；Cu銅焊接性能

19、隨碳當量百分比的增高而降低。國際標準規(guī)定不大于0.55%，認為是可焊的。根據(jù)我國經(jīng)驗，碳鋼或低合金鋼，當Ceq0.40%時，焊接性能優(yōu)良；Ceq0.40%0.55%時，需預熱和控制焊接工藝；Ceq0.55時，難焊。9-1-3 鋼筋銹蝕與防護水泥水化的高堿度（pH12.5），使鋼筋表面形成純化膜，是混凝土能保護鋼筋的主要依據(jù)與基本條件。任何削弱或喪失這個條件的因素，都將促使鋼筋銹蝕，影響混凝土的耐久性。在鋼筋混凝土中，堿度低的水泥應限制使用，或使用時同時采取防腐技術(shù)措施。海砂含有不等量的氯離子Cl-，使混凝土中鋼筋失去純化狀態(tài)，鋼筋銹蝕發(fā)展，其銹蝕產(chǎn)物體積可膨脹2.5倍以上，致使混凝土開裂、剝落

20、，最后導致結(jié)構(gòu)破壞。我國有關(guān)規(guī)范不推薦或嚴格限制使用海砂。開發(fā)海砂，一是要限制氯離子C1-的含量；二是必須采取相應的防護措施（如摻入鋼筋阻銹劑等）?；炷恋拿軐嵭耘c鋼筋表面混凝土保護層的厚度，對保護鋼筋起著關(guān)鍵作用。工程實踐表明，鋼筋過早的出現(xiàn)腐蝕破壞，大多與混凝土質(zhì)量欠佳有關(guān)?；炷恋奶蓟侵复髿庵械腃O2與混凝土中的Ca（OH）2起化學反應，生成中性的碳酸鹽CaCO3?；炷林袖摻畋３旨兓癄顟B(tài)的最低堿度是pH11.5,而碳化結(jié)果可使pH低于9，鋼筋銹蝕不可避免。工業(yè)過程排放的SO2，除與Ca（OH）2結(jié)合生成CaSO3類似碳化作用外，一方面SO2、SO3溶于水（或形成酸雨），直接促使鋼筋的

21、電化學腐蝕過程（類似C1-作用）；另方面所生成的硫酸鹽對混凝土進一步發(fā)生膨脹侵蝕作用。實質(zhì)上，二氧化硫（SO2）與酸雨對鋼筋銹蝕的危害，在一定條件下遠大于碳化的作用。提高混凝土自身對鋼筋的保護能力，是最重要、最根本的防護原則。其中，高性能混凝土的開發(fā)，有利于對鋼筋的保護。但由于混凝土材料的多孔性和施工易產(chǎn)生裂紋等問題，是很難徹底解決的。在較嚴酷的腐蝕環(huán)境中，附加的防護措施仍然是不可缺少的，主要有：鋼筋阻銹劑、環(huán)氧樹脂涂層鋼筋、水泥基聚合物防腐砂漿層等。9-1-4 鋼筋質(zhì)量檢驗9-1-4-1 檢查項目和方法1主控項目（1）鋼筋進場時，應按現(xiàn)行國家標準鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋（GB 1499-19

22、98）等的規(guī)定抽取試件作為力學性能檢驗，其質(zhì)量必須符合有關(guān)標準的規(guī)定。檢查數(shù)量：按進場的批次和產(chǎn)品的抽樣檢驗方案確定。檢驗方法：檢查產(chǎn)品合格證、出廠檢驗報告和進場復驗報告。（2）對有抗震設(shè)防要求的框架結(jié)構(gòu)，其縱向受力鋼筋的強度應滿足設(shè)計要求；當設(shè)計無具體要求時，對一、二級抗震等級，檢驗所得的強度實測值應符合下列規(guī)定：1）鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25；2）鋼筋的屈服強度實測值與強度標準值的比值不應大于1.3。檢查數(shù)量與方法同（1）。（3）當發(fā)現(xiàn)鋼筋脆斷、焊接性能不良或力學性能顯著不正常等現(xiàn)象時，應對該批鋼筋進行化學成分檢驗或其他專項檢驗。2一般項目鋼筋應平直、無損傷

23、，表面不得有裂紋、油污、顆粒狀或片狀老銹。檢查數(shù)量：進場時和使用前全數(shù)檢查。檢查方法：觀察。9-1-4-2 熱軋鋼筋檢驗熱軋鋼筋進場時，應按批進行檢查和驗收。每批由同一牌號、同一爐罐號、同一規(guī)格的鋼筋組成，重量不大于60t。允許由同一牌號、同一冶煉方法、同一澆注方法的不同爐罐號組成混合批，但各爐罐號含碳量之差不得大于0.02，含錳量之差不大于0.15%。1外觀檢查從每批鋼筋中抽取5%進行外觀檢查。鋼筋表面不得有裂紋、結(jié)疤和折疊。鋼筋表面允許有凸塊，但不得超過橫肋的高度，鋼筋表面上其他缺陷的深度和高度不得大于所在部位尺寸的允許偏差。鋼筋可按實際重量或公稱重量交貨。當鋼筋按實際重量交貨時，應隨機抽取10根（6m長）鋼筋稱重，如重量偏差大于允許偏差，則應與生產(chǎn)廠交涉，以免損害用戶利益。2力學性能試驗從每批鋼筋中任選兩根鋼筋，每根取兩個試件分別進行拉伸試驗（包括屈服點、抗拉強度和伸長率）和冷彎試驗。拉伸、冷彎、反彎試驗試件不允許進行車削加工。計算鋼筋強度時，采用公稱橫截面面積。反彎試驗時，經(jīng)正向彎曲后的試件應在100溫度下保溫不少于30min，經(jīng)自然冷卻后再進行反向彎曲。當供方能保證鋼筋的反彎性能時，正彎后的試件也可在室溫下直接進行反向彎曲。如有一項試驗結(jié)果不符合表9-3要求，則從同一批中另取