2.2 鋼筋的物理力學(xué)性能

　　2.2.1 鋼筋的品種和級別

　　1. 鋼材按化學(xué)成分分類

　　混凝土結(jié)構(gòu)中使用的鋼材按化學(xué)成分，可分為碳素鋼及普通低合金鋼兩大類。

　　(1) 碳素鋼

　　除含有鐵元素外還含有少量的碳、硅、錳、硫、磷等元素。根據(jù)含碳量的多少，碳素鋼又可分為低碳鋼(含碳量<0.25%=、中碳鋼(含碳量0. 25%～0.6%)和高碳鋼(含碳量0.6%～1.4%)，含碳量越高強度越高，但是塑性和可焊性會降低。

　　(2) 普通低合金鋼

　　除碳素鋼中已有的成分外，再加入少量的硅、錳、鈦、釩、鉻等合金元素，可有效地提高鋼材的強度和改善鋼材的其他性能。目前我國普通低合金鋼按加入元素種類有以下幾種體系：錳系(20MnSi,25MnSi)、硅釩系(40Si2MnV、45SiMnV )、硅鈦系(45Si2MnTi)、硅錳系(40Si2Mn,48Si2Mn)、硅鉻系(45Si2Cr)。

　　2. 鋼筋的品種和級別

　　《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)普通鋼筋可使用熱軋鋼筋。用于預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的國產(chǎn)預(yù)應(yīng)力鋼筋可使用消除應(yīng)力鋼絲、螺旋肋鋼絲、刻痕鋼絲、鋼絞線，也可使用熱處理鋼筋。

　　(1) 熱軋鋼筋

　　熱軋鋼筋是低碳鋼、普通低合金鋼在高溫狀態(tài)下軋制而成。熱軋鋼筋為軟鋼，其應(yīng)力應(yīng)變曲線有明顯的屈服點和流幅，斷裂時有“頸縮”現(xiàn)象，伸長率比較大。

　　熱軋鋼筋根據(jù)其力學(xué)指標(biāo)的高低，分為以下四個種類：

　　HPB235級 (Ⅰ級，符號φ)

　　HRB335級 (Ⅱ級，符號φ)

　　HRB400級 (Ⅲ級，符號φ)

　　RRB400級 (余熱處理Ⅲ級，符號φ)

　�、窦変摻畹膹姸茸畹停�Ⅱ級鋼筋的次之，Ⅲ級鋼筋的最高。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的縱向受力鋼筋宜優(yōu)先采用HRB400級鋼筋。

　　(2) 預(yù)應(yīng)力鋼筋

　　1) 消除應(yīng)力鋼絲

　　消除應(yīng)力鋼絲是將鋼筋拉拔后，校直，經(jīng)中溫回火消除應(yīng)力并穩(wěn)定化處理的光面鋼絲。

　　2) 螺旋肋鋼絲

　　螺旋肋鋼絲是以普通低碳鋼或低合金鋼熱軋的圓盤條為母材，經(jīng)冷軋減徑后在其表面冷軋成二面或三面有月牙肋的鋼筋。

　　光面鋼絲和螺旋肋鋼絲按直徑可分為φ4、φ5、φ6、φ7、φ8、φ9六個級別。

　　3) 刻痕鋼絲

　　刻痕鋼絲是在光面鋼絲的表面上進行機械刻痕處理，以增加與混凝土的粘結(jié)能力，分φⅠ5、φⅠ7兩種。

　　4) 鋼絞線

　　鋼絞線是由多根高強鋼絲捻制在一起經(jīng)過低溫回火處理清除內(nèi)應(yīng)力后而制成，分為2股、3股和7股三種。

　　5) 熱處理鋼筋

　　熱處理鋼筋是將特定強度的熱軋鋼筋再通過加熱、淬火和回火等調(diào)質(zhì)工藝處理的鋼筋。熱處理后鋼筋強度能得到較大幅度的提高，而塑性降低并不多。熱處理鋼筋是硬鋼。其應(yīng)力應(yīng)變曲線沒有明顯的屈服點，伸長率小，質(zhì)地硬脆。熱處理鋼筋有40Si2Mn、48Si2Mn和45Si2Cr三種。

　　3. 鋼筋的冷加工方法

　　冷拉或冷拔的冷加工方法可以提高熱軋鋼筋的強度。

　　1) 冷拉: 鋼筋的冷拉應(yīng)力值必須超過鋼筋的屈服強度。冷拉后，經(jīng)過一段時間鋼筋的屈服點比原來的屈服點有所提高，這種現(xiàn)象稱為時效硬化。鋼筋經(jīng)過冷拉和時效硬化以后，能提高屈服強度、節(jié)約鋼材，但冷拉后鋼筋的塑性(伸長率)有所降低。為了保證鋼筋在強度提高的同時又具有一定的塑性，冷拉時應(yīng)同時控制應(yīng)力和控制應(yīng)變。

　　2) 冷拔: 冷拔鋼筋是將鋼筋用強力拔過比它本身直徑還小的硬質(zhì)合金拔絲模，這時鋼筋同時受到縱向拉力和橫向壓力的作用，截面變小而長度拔長。經(jīng)過幾次冷拔，鋼絲的強度比原來有很大提高，但塑性降低很多。

　　冷拉只能提高鋼筋的抗拉強度，冷拔則可同時提高抗拉及抗壓強度。冷加工鋼筋應(yīng)用時可參照相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　4. 鋼筋的形式

　　鋼筋的形式有光圓和帶肋兩類，帶肋鋼筋又分等高肋和月牙肋兩種。Ⅰ級鋼筋是光圓鋼筋，Ⅱ級、Ⅲ級鋼筋是帶肋的，統(tǒng)稱為變形鋼筋。鋼絲的外形通常為光圓，也有在表面刻痕的。