《建筑材料與檢測》課件-4.2 鋼筋主要技術(shù)性質(zhì)檢測

建筑材料與檢測建筑鋼材的力學(xué)性質(zhì)鋼筋混凝土的應(yīng)用案例導(dǎo)入影響因素鋼筋的力學(xué)性能是影響鋼筋混凝土工程質(zhì)量的重要因素之一。一、抗拉性能σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε低碳鋼的受拉過程分為四個階段1、彈性階段OA2、屈服階段AB3、強(qiáng)化階段BC4、頸縮階段CD

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖一、抗拉性能OA—彈性階段在OA范圍內(nèi)，拉力增加，變形也增加；卸去拉力，試件能恢復(fù)原狀，OA為一直線，這種性能即為彈性，此階段的變形為彈性變形。彈性階段的最高點(diǎn)（圖中的A點(diǎn)）所對應(yīng)的應(yīng)力稱為彈性極限，也稱比例極限，用Rp來表示。在彈性階段，彈性極限（Rp）與相對應(yīng)的應(yīng)變(εp)之比，稱為彈性模量（E），即E=Rp/εp。對于同種材料，E為一常數(shù)。

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε一、抗拉性能OA—彈性階段彈性模量是剛才在靜荷作用下計(jì)算結(jié)構(gòu)變形的一個重要指標(biāo)。Rp、E值越大，抵抗彈性變形的能力越強(qiáng)。在一定荷載作用下，E值越大即剛度越大，材料產(chǎn)生的彈性變形量越小。一些對變性要求嚴(yán)格的構(gòu)件，為了把彈性變形控制在一定范圍內(nèi)，應(yīng)選用剛度大的鋼材。

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε一、抗拉性能AB—屈服階段當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，應(yīng)力和應(yīng)變不再是直線關(guān)系。即應(yīng)力超過A點(diǎn)后，這個階段開始時的圖形還接近直線，而后來形成接近于水平的鋸齒線，這時應(yīng)變增加很快，應(yīng)力卻在很小的范圍內(nèi)變動，這種現(xiàn)象就好像鋼材對外力屈服了一樣，所以稱為屈服階段。此時若將外力卸去，試件的變形不會全部恢復(fù)，不能恢復(fù)的變形稱為塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B上點(diǎn)之前，塑性變形極小，當(dāng)拉力繼續(xù)增加則可達(dá)屈服階段。圖中B上點(diǎn)稱為屈服上限；B下點(diǎn)相應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服應(yīng)力，又稱屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度，用ReL表示。

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε一、抗拉性能AB—屈服階段對于在受力條件下屈服現(xiàn)象不明顯的鋼（如預(yù)應(yīng)力混凝土鋼絲），通常規(guī)定以產(chǎn)生永久變形為0.2%的應(yīng)力值作為屈服點(diǎn)，或稱條件屈服點(diǎn)，用Rp0.2表示。鋼材若超過屈服點(diǎn)以上工作，雖然不會斷裂，但將引起過大的結(jié)構(gòu)變形，這時鋼材已不能滿足使用上的要求。因此，屈服點(diǎn)是鋼材力學(xué)性質(zhì)中最重要的一個指標(biāo)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，要求構(gòu)件在彈性變形范圍內(nèi)工作，即使是少量的塑性變形也應(yīng)盡量避免，所以屈服點(diǎn)是確定鋼材容許應(yīng)力的主要依據(jù)。

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε一、抗拉性能BC—強(qiáng)化階段拉力超過屈服點(diǎn)B以后，由于鋼材內(nèi)部組織起變化，抵抗外力的能力又重新提高了，應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系就形成為BC一段上升的曲線。這時，鋼材既有彈性變形，又有塑性變形，即抵抗塑性變形的能力提高了，一般稱此階段為強(qiáng)化階段，對應(yīng)于最高點(diǎn)C點(diǎn)的應(yīng)力稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度，用Rm來表示。

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε一、抗拉性能CD—頸縮階段

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε過C點(diǎn)后，鋼材抵抗變形能力明顯降低，并在最薄弱處發(fā)生較大塑性變形，此處試件截面迅速縮小，出現(xiàn)頸縮現(xiàn)象，直到斷裂破壞。一、抗拉性能CD—頸縮階段

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度是衡量鋼材強(qiáng)度的兩個重要指標(biāo)，也是設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，抗拉強(qiáng)度雖然不能直接作為計(jì)算依據(jù)，但屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的比值，即屈強(qiáng)比（ReL/Rm）對工程應(yīng)用有較大意義。屈強(qiáng)比越小，反應(yīng)鋼材在應(yīng)力超過屈服強(qiáng)度工作時的可靠性越大，即延緩結(jié)構(gòu)損壞過程的潛力越大，因而結(jié)構(gòu)越安全。但屈強(qiáng)比越小，鋼材強(qiáng)度的有效利用率低，造成浪費(fèi)。一、抗拉性能CD—頸縮階段

低碳鋼的受拉的應(yīng)力～應(yīng)變圖σCBB上上屈服點(diǎn)B下A下屈服點(diǎn)DOε斷后伸長率：最大力下總延伸率：

一、抗拉性能由于試件斷裂前的頸縮現(xiàn)象，是鋼材拉伸時塑性變形在試件標(biāo)距內(nèi)分布是不均勻的。頸縮處的變形最大，離頸縮部位越遠(yuǎn)其變形越小。所以，原標(biāo)距與試件直徑之比越大，頸縮處的伸長值中所占的比例越小，計(jì)算所的伸長率越小。通常取標(biāo)距長度L0=5d0或L0=10d0（d0為試件直徑），其伸長率分別以A5和A10表示。對于相同材料A5大于A10。鋼材拉伸性能檢測方法——試驗(yàn)儀試驗(yàn)機(jī)：應(yīng)按照GB/T16825-1997進(jìn)行檢驗(yàn)，并應(yīng)為Ⅰ級或優(yōu)于Ⅰ級準(zhǔn)確度。引伸計(jì)：其準(zhǔn)確度應(yīng)符合GB/T12160-2002的要求。試樣尺寸的量具：按截面尺寸不同，選用不同精度的量具。游標(biāo)卡尺：精確度為0.1mm。萬能試驗(yàn)機(jī)鋼材拉伸性能檢測標(biāo)準(zhǔn)鋼材拉伸性能檢測方法——試驗(yàn)步驟一、安裝試件將試件放在上夾具中，并夾緊試樣。鋼筋長度要保證，鋼筋在試驗(yàn)機(jī)兩夾頭間的自由長度至少比原始標(biāo)距長50mm。點(diǎn)擊控制面板上的“上夾緊”鍵將試件上端夾緊，然后點(diǎn)擊“橫梁上升”鍵將橫梁移動至合適位置，最后點(diǎn)擊“下夾緊”鍵固定試件下端。鋼材拉伸性能檢測方法——試驗(yàn)步驟二、進(jìn)行拉伸檢測為了確保試樣與夾頭對重，施加不超過一定范圍的預(yù)拉力。啟動試驗(yàn)，應(yīng)力速率控制在6MPA/S—60MPA/S之間，觀察拉伸現(xiàn)象。松開上下夾具，取下試樣用游標(biāo)卡尺測量試樣斷后標(biāo)距，并記錄。鋼材拉伸性能檢測方法——試驗(yàn)步驟三、試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算與評定鋼材拉伸試驗(yàn)可以使用自動裝置或自動測試系統(tǒng)測定其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度。試樣的伸長率按試樣拉斷后的標(biāo)距長度減去試樣原始標(biāo)距長度后，除以試樣的原始標(biāo)距長度，再乘以百分之百來確定。鋼材拉伸性能檢測方法——試驗(yàn)步驟需要注意的是：做拉伸試驗(yàn)的兩根試樣中，如有一根試樣不合格，即為拉伸試驗(yàn)不合格。應(yīng)在同一批中，再取雙倍數(shù)量的試樣重做拉伸試驗(yàn)。在第二次拉伸試驗(yàn)中，應(yīng)全部合格，如仍有一根試樣不合格，則該批鋼筋即為不合格。本次試驗(yàn)，兩次平行試驗(yàn)使用自動裝置讀取屈服強(qiáng)度分別為：420MPA和430MPA。讀取抗拉強(qiáng)度分別為：570MPA和570MPA。伸長率通過計(jì)算，分別為：25%和26%。根據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)結(jié)果分別判定，均符合鋼筋牌號HRB400的相關(guān)要求，判定其拉伸性能為：合格。2、沖擊韌性2、沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載而不破壞的能力。是以試樣缺口處單位橫截面所吸收的功（J/cm2）來表示，即沖擊韌性值，其符號αk為。測定鋼材沖擊韌性是通過沖擊試驗(yàn)來測定的，試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試樣為10mm×10mm××55mm并帶有V形缺口。將帶有V形缺口的金屬試件2以簡支梁狀態(tài)放于擺錘沖擊試驗(yàn)臺3上，以擺錘1沖擊試件刻槽的背面，使試件承受沖擊彎曲而斷裂，由指針4在刻度盤5上讀出試件斷裂時擺錘擺動的高度H,h值。沖擊韌性一般用沖擊韌性指標(biāo)表示，可計(jì)算：αk=AK/A式中：αk—材料的沖擊韌性，J/cm2；AK—試件破壞時所吸收的功，J;A—試樣缺口處的截面積，cm2。2、沖擊韌性鋼材的沖擊韌性受很多應(yīng)訴的影響，主要如下：化學(xué)成分：鋼材中含有害元素硫、磷較多時，則αk值下降。冶煉質(zhì)量：脫氧不完全，存在偏析現(xiàn)象的鋼，αk值小。所謂的化學(xué)偏析，是指在鑄錠冷卻過程中，由于鋼內(nèi)某些元素在鐵的液相中溶解度大于固相，這些元素便向凝固較遲的鋼錠中心集中，導(dǎo)致化學(xué)成分在鋼錠中分布不均勻的現(xiàn)象。其中，硫磷元素偏析最為嚴(yán)重。冷卻及時效：鋼筋經(jīng)過冷加工及時效處理后，沖擊韌性降低。2、沖擊韌性鋼材的沖擊韌性受很多應(yīng)訴的影響，主要如下：環(huán)境溫度：鋼材的沖擊韌性隨溫度的降低而下降。鋼筋在常溫下的沖擊韌性并不低，破壞時呈現(xiàn)韌性破壞，當(dāng)溫度低于某一值時，溫度稍有變化，αk值大幅度下降，破壞時無明顯塑性變形，發(fā)生脆性斷裂，這種現(xiàn)象稱為鋼的冷脆性，αk劇烈改變的溫度范圍稱為脆性轉(zhuǎn)變溫度。脆性轉(zhuǎn)變溫度越低表明鋼材的低溫沖擊韌性越好。為此，對于承受沖擊荷載、振動荷載和在負(fù)溫環(huán)境中使用的鋼材，必須按照有關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行沖擊韌性檢驗(yàn)。3、硬度定義：是指其表面局部體積內(nèi)抵抗外物壓入產(chǎn)生塑性變形的能力。常用的測定硬度的方法有布氏法和洛氏法。材料的硬度往往與材料的其它性能有一定的相關(guān)系，如：鋼材的HB值與抗拉強(qiáng)度之間有較好的相關(guān)關(guān)系。當(dāng)HB<175時，Rm≈0.36HB;當(dāng)HB>175時，Rm≈0.35HB。因此，當(dāng)已知鋼材的硬度時，即可利用這一關(guān)系估算出鋼材的抗拉強(qiáng)度。4