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钢筋的性能 

发布时间:2018/01/22

  钢筋工艺性能包括许多项目,针对不同产品的特点可提出不同的要求,如普通钢筋要求进行弯曲和反向弯曲(反弯)试验,某些预应力钢材则要求进行反复弯曲、扭转、缠绕试验。
  所有这些试验的形式不同程度地模拟了材料在实际使用时可能涉及的工艺加工方式,如普通钢筋需要弯钩或弯曲成型,预应力钢丝有时需缠绕等,而其目的就是考核材料对这些特定塑性变形的极限承受能力,因而工艺性能也是对材料的塑性要求,且与上述延性(伸长率)要求是相通的,一般来说伸长率大的钢材,其工艺性能好。
  然而与拉伸时的单向受力状态相比,工艺性能试验的受力状态就复杂得多,试样变形类型与大小则各向(轴向、径向)不同,钢材的组织结构、晶粒大小、有害残余元素含量特别是内部和表面任何影响连续变形的缺陷如裂纹、夹杂等都可能影响和导致试验不通过。所以在某种意义上,对于考核钢材的质量,可以说工艺性能试验更为严格。
  另外钢筋的反向弯曲试验本质上是一项应变时效敏感性试验这是由于钢水中一般都含有一定数量的游离氮(N),也称残余氮,含量过高时,可导致钢材经塑性变形后在室温下脆化。
  由于钢筋常常需弯曲成型以后使用,已经产生了塑性变形,如果材性变脆,结构就不能承受使钢筋再产生塑性变形的外加荷载(如地震),所以国内外都将反弯试验作为一项重要技术要求列入钢筋标准,同时对钢的氮含量予以限制(不超过0.012%)。
  研究表明,用于钢的微合金化的一些元素如钒、钛、铌等,特别是钒与氮有较好的亲和力,钢中加入钒可有效结合自由氮,钒与氮的结合还能进一步增强钒对钢的强化效果,因此有些标准也注明“如果有足够的与氮结合的元素存在氮含量可以高出标准规定”。
  由于锚固剂是以高强度材料作为骨料,以胶凝材料为结合剂,辅以高流态微膨胀防离析等物质配制而成,其成分以无机材料为主,有机材料为辅,对钢筋无锈蚀作用。因此,能在几小时内产生一定的锚固力。具有快凝、快硬、高强、无收缩、剪切强度高、贯入阻力小等特点。本工法适用于所有矿山巷道、隧道、水利、边坡支护等工程3m以内围岩层锚杆的支护。
  机械性能
  钢筋的机械性能通过试验来测定,测量钢筋质量标准的机械性能有屈服点、抗拉强度、伸长率,冷弯性能等指标。
  屈服点(fy)
  当钢筋的应力超过屈服点以后,拉力不增加而变形却显著增加,将产生较大的残余变形时,以这时的拉力值除以钢筋的截面积所得到的钢筋单位面积所承担的拉力值,就是屈服点σs°
  抗拉强度(fu)
  抗拉强度就是以钢筋被拉断前所能承担的最大拉力值除以钢筋截面积所得的拉力值,抗拉强度又称为极限强度。它是应力一应变曲线中最大的应力值,虽然在强度计算中没有直接意义,但却是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。因为:
  (1)抗拉强度是钢筋在承受静力荷载的极限能力,可以表示钢筋在达到屈服点以后还有多少强度储备,是抵抗塑性破坏的重要指标。
  (2)钢筋有熔炼、轧制过程中的缺陷,以及钢筋的化学成分含量的不稳定,常常反映到抗拉强度上,当含碳量过高,轧制终止时温度过低,抗拉强度就可能很高;当含碳量少,钢中非金属夹杂物过多时,抗拉强度就较低。
  (3)抗拉强度的高低,对钢筋混凝土结构抵抗反复荷载的能力有直接影响。
  伸长率
  伸长率是应力一应变曲线中试件被拉断时的最大应变值,又称延伸率,它是衡量钢筋塑性的一个指标,与抗拉强度一样,也是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。
  伸长率的计算,是钢筋在拉力作用下断裂时,被拉长的那部分长度占原长的百分比。把试件断裂的两段拼起来,可量得断裂后标距段长L1,减去标距原长L0就是塑性变形值,此值与原长的比率用δ表示,即伸长率δ值越大,表明钢材的塑性越好。伸长率与标距有关,对热轧钢筋的标距取试件直径的10倍长度作为测量的标准,其伸长率以δ10表示。对于钢丝取标距长度为100mm作为测最检验的标准,以δ100表示。对于钢绞线则为δ200。
  冷弯性能
  冷弯性能是指钢筋在经冷加工(即常温下加工)产生塑性变形时,对产生裂缝的抵抗能力。冷弯试验是测定钢筋在常温下承受弯曲变形能力的试验。试验时不应考虑应力的大小,而将直径为d的钢筋试件,绕直径为D的弯心(D规定有1d、3d、4d、5d)弯成180°或90°。然后检查钢筋试样有无裂缝、鳞落、断裂等现象,以鉴别其质量是否合乎要求,冷弯试验是一种较严格的检验,能揭示钢筋内部组织不均匀等缺陷。

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