钢筋混凝土用钢在建筑材料与检测中的应用

钢筋混凝土结构用的钢筋和钢丝,主要是由碳素结构钢和低合金结构钢轧制而成的。一般将直径为3～5mm 的称为钢丝;直径为6～12mm 的称为钢筋;直径大于12mm 的称为粗筋。其主要品种有热轧钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝、冷轧带肋钢筋、热处理钢筋、预应力混凝土用钢丝和钢绞线。

1.热轧钢筋

用加热钢坯轧制成的条形成品钢筋,称为热轧钢筋。其是建筑工程中用量最大的钢材品种之一,主要用于钢筋混凝土和预应力混凝土结构的配筋。混凝土用热轧钢筋要求有较高的强度,有一定的塑性和韧性,可焊性好。

热轧钢筋按其轧制外形可分为热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋。

(1)热轧光圆钢筋。热轧光圆钢筋经热轧成形并自然冷却,横截面为圆形,表面光滑。

1)热轧光圆钢筋牌号及表示。根据国家标准《钢筋混凝土用钢第1部分:热轧光圆钢筋》(GB/T 1499.1—2017)规定,热轧光圆钢筋的屈服强度特征值为300级,钢筋牌号的构成及意义见表6-12。

表6-12　热轧光圆钢筋牌号的构成及意义

2)热轧光圆钢筋公称直径。热轧光圆钢筋的直径范围为6～22mm,推荐的公称直径为6mm、8mm、10mm、12mm、16mm、20mm,公称横截面面积与理论质量见表6-13。

表6-13　热轧光圆钢筋的横截面面积与理论质量

3)热轧光圆钢筋技术要求。热轧光圆钢筋的化学成分应符合表6-14的规定,力学性能及工艺性能应符合表6-15的规定。

表6-14　热轧光圆钢筋牌号及化学成分

表6-15　热轧光圆钢筋力学性能和工艺性能

(2)热轧带肋钢筋。热轧带肋钢筋又称为螺纹钢,是用低合金高强度结构钢轧制而成的,横截面为圆形,且表面通常带有两道纵肋和沿长度方向均匀分布的横肋。按肋纹的形状可分为月牙肋和等高肋(图6-13)。月牙肋的纵横肋不相交,而等高肋的纵横肋相交。

月牙肋钢筋的特点是生产简便、强度高、应力集中、敏感性小、疲劳性能好等,但其与混凝土的黏结锚固性能略低于等高肋钢筋。

1)牌号。根据国家标准《钢筋混凝土用钢　第2部分:热轧带肋钢筋》(GB/T 1499.2—2018)规定,钢筋按屈服强度特征值分别为400级、500级、600级。钢筋牌号的构成及意义见表6-16。

图6-13　热轧带肋钢筋的几何形状

(a)等高肋;(b)月牙肋

表6-16　热轧带肋钢筋的构成及意义

2)热轧带肋钢筋公称直径。热轧带肋钢筋的直径范围为6～50mm。

拓展内容

普通热轧钢筋:按热轧状态交货的热轧钢筋。

细晶粒热轧钢筋:在热轧过程中,通过控轧和控冷工艺形成的钢筋。

3)技术性质。

①热轧带肋钢筋的化学成分应符合表6-17的规定。

②热轧带肋钢筋的力学性能和弯曲性能应符合表6-18的规定。

热轧带肋钢筋应进行弯曲试验,按表6-18规定的弯曲压头直径弯曲180°后,钢筋受弯曲部位表面不得产生裂纹。对牌号带E 的钢筋还应该进行反向弯曲性能试验,经方向弯曲试验后,钢筋受弯曲表面的部位不得产生裂纹。

表6-17　热轧带肋钢筋的化学成分

表6-18　热轧带肋钢筋的力学性能和弯曲性能

2.预应力混凝土用钢(www.xing528.com)

预应力混凝土用钢主要包括热处理钢筋、钢丝和钢绞线。

(1)热处理钢筋。用热轧带肋钢筋经淬火和回火调质处理后的钢筋称为预应力混凝土用热处理钢筋。按外形不同,热处理钢筋可分为有纵肋(公称直径为8.2mm 和10mm)和无纵肋(公称直径为6mm 和8.2mm)两种,但都有横肋。

拓展内容

纵肋——平行于钢筋轴线的均匀连续肋。

横肋——与钢筋轴线不平行的其他肋。

预应力混凝土用热处理钢筋强度高、韧性好。可代替高强度钢丝使用,配筋根数少,节约钢材,锚固性好,不易打滑,预应力值稳定。产品一般为17～20m 长的弹性盘卷,开盘后自行伸直,使用时按要求切断,不能用电焊切断,也不能焊接,以免引起强度下降或脆断。施工方便,价格便宜,已开始应用于普通预应力钢筋混凝土中,如预应力混凝土轨枕。也可用于预应力梁、板结构等。

(2)预应力混凝土用钢丝。预应力混凝土用钢丝是指将优质碳素结构钢盘条经高温淬火、酸洗、冷拔加工制成的高强度钢丝。按现行国家标准《预应力混凝土用钢丝》(GB/T 5223—2014)的规定,预应力钢丝按加工状态可分为冷拉钢丝(代号WCD)和低松弛钢丝(代号WLR)。按外形可分为光圆钢丝(代号P)、螺旋肋钢丝(代号H)和刻痕钢丝(代号I)。

拓展内容

冷拉钢丝——盘条通过拔丝等减径工艺经冷加工而形成的产品,以盘卷供货的钢丝。

低松弛钢丝——钢丝在塑性变形下进行的短时热处理得到的钢丝。

松弛——在恒定长度下应力随时间而减小的现象。

螺旋肋钢丝——钢丝表面沿着长度方向上具有连续、规则的螺旋肋条。

刻痕钢丝——钢丝表面沿着长度方向上具有规则间隔的压痕。

预应力钢丝的产品标记包括预应力钢丝、公称直径、抗拉强度等级、加工状态代号、外形代号和标准编号。示例:直径为4.00mm,抗拉强度为1670 MPa的冷拉光圆钢丝,其标记为预应力钢丝4.00-1670-WCD-P-GB/T 5223—2014。

预应力混凝土用钢丝的优点是抗拉强度高、韧性好、无须焊接、使用方便。在构件中采用预应力钢丝可以节省钢材、减少构件截面。预应混凝土用钢丝主要用于后张法的预应力钢筋混凝土结构,特别是用作桥梁、起重机梁、大跨度屋架、管桩等预应力钢筋混凝土构件。

(3)预应力混凝土用钢绞线。预应力混凝土用钢绞线是以数根优质碳素结构钢钢丝经绞捻和消除内应力的热处理后制成的。按现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》(GB/T 5224—2014)的规定,预应力钢绞线按结构分为8类,代号分别如下。

用2根钢丝捻制的钢绞线1×2

用3根钢丝捻制的钢绞线1×3

用3根刻痕钢丝捻制的钢绞线1×3Ⅰ

用7根钢丝捻制的标准型钢绞线1×7

用6根刻痕钢丝和1根光圆中心钢丝捻制的钢绞线1×7Ⅰ

用7根钢丝捻制又经模拔的钢绞线(1×7)C

用19根钢丝捻制的1＋9＋9西鲁式钢绞线1×19S

用19根钢丝捻制的1＋6＋6/6瓦林吞式钢绞线1×19W

其中,使用最多的是用7根圆形断面钢丝捻成的钢绞线。

按国家标准的规定,钢绞线的标记形式包括钢材名称、结构代号、公称直径、强度等级、标准编号五部分的内容。

例如,公称直径为15.20mm、强度级别为1860MPa的7根钢丝捻制的标准型钢绞线可标记为:预应力钢绞线1×7-15.20-1860-GB/T 5224—2014;

公称直径为21.8mm、强度级别为1860 MPa的19根钢丝捻制的西鲁式钢绞线标记为:预应力钢绞(1×19)S-21.80-1860-GB/T 5244—2014。

预应力钢绞线的特点是强度高、松弛性能好。展开时较挺直、无接头、质量稳定。施工简便,使用时可根据要求的长度切断。预应力钢绞线主要适用于大荷载、大跨度、曲线配筋的预应力钢筋混凝土结构。

3.冷轧带肋钢筋

热轧圆盘条经冷轧后,在其表面带有沿长度方向均匀分布的三面或两面横肋的钢筋称为冷轧带肋钢筋。钢筋冷轧后允许进行低温回火处理。

根据国家标准《冷轧带肋钢筋》(GB/T 13788—2017)规定,冷轧带肋钢筋按延性高低可分为冷轧带肋钢筋(代号为CRB)和高延性冷轧带肋钢筋(代号为CRB＋抗拉强度特征值＋H)[其中:C、R、B、H 分别为冷轧(Coldrolled)、带肋(Ribbed)、钢筋(Bar)、高延性(Highelongation)四个词的英文首字母]两类。冷轧带肋钢筋共分为六个牌号,分别为CRB550、CRB650、 CRB800、 CRB600H、 CRB680H、 CRB800H。 其 中 CRB550、CRB600H 为普通钢筋混凝土用钢;CRB650、CRB800、CRB800H 为预应力混凝土用钢;CRB680H 既可作为普通钢筋混凝土用钢,也可作为预应力混凝土用钢。

与冷拔低碳钢丝相比,冷轧带肋钢筋具有强度高、塑性好,与混凝土黏结牢固,节约钢材,质量稳定等特点,并克服了冷拉、冷拔钢筋握裹力低的缺点,且具有与冷拉、冷拔相近的强度。所以,其在中、小型预应力混凝土结构构件和普通混凝土结构构件中得到了越来越广泛的应用。

4.混凝土用钢纤维

混凝土用钢纤维是指用钢材料经一定工艺制成的、能随机地分布于混凝土或砂浆中短而细的纤维。根据标准《混凝土用钢纤维》(YB/T151—2017)规定,按钢纤维的生产工艺可分为Ⅰ类钢丝冷拉型、Ⅱ类钢板剪切型、Ⅲ类钢锭铣削型、Ⅳ类钢丝削刮型、Ⅴ类熔抽型;按钢纤维的形状及表面可分为平直型和异型;按成型方式可分为黏结成排型和单根散装型;按钢纤维的抗拉强度(Rm)等级可分为400 级(400≤Rm ＜700 MPa)、700 级(700≤Rm ＜1000MPa)、1000级(1000≤Rm＜1300MPa)、1300级(1300≤Rm＜1700MPa)、1700级(Rm≥1700MPa)。

混凝土用钢纤维是一种新型的建筑材料。在混凝土中掺入一定量的钢纤维,可以有效提高钢筋混凝土的抗拉强度,从而提高混凝土的抗裂防渗能力。