页数:80页文件大小:9.69 MB来源: 建筑材料与检测ppt课件
本课件讲解建筑钢材的冶炼、分类与化学成分影响,重点说明拉伸、冷弯、冲击韧性等力学性能与冷加工时效等工艺性能,并覆盖常用钢材标准、应用、锈蚀防治及取样检测,并说明钢材的防锈与防火处理措施。
第7章建筑钢材
教学目标 了解钢材的冶炼方法和化学成分对钢材性能的影响。 掌握钢材的主要力学性能(拉伸、冷弯、冲击韧性)和工艺性能(冷加工、时效)。 掌握常用建筑钢材的分类、标准和应用。 掌握建筑钢材的取样和检测方法。 了解钢材锈蚀的机理,掌握施工中对钢材防锈和防火的处理措施
认识钢材的锈蚀与防治化学成分对钢材的影响钢材的主要技术性能钢材的主要品种钢材的分类
按化学成分 按脱氧程度 按质量等级 按冶炼方法 按用途1.沸腾钢F——一般工程2.镇静钢Z——预应力砼3.特殊镇静钢TZ——特别重要工程1.普通钢2.优质钢3.特殊质量钢平炉、转炉、电炉结构钢、工具钢、特殊钢7.1.1钢材的分类1.非合金钢2.低合金钢3.合金钢
钢材(型钢、钢板、钢管)主要品种钢筋混凝土结构用钢材(钢筋、钢丝、钢绞线)
钢材的主要技术性能力学性能工艺性能拉伸性能冲击韧性硬度冷弯性能焊接性能冷加工时效强化7.1.3建筑钢材的主要技术性能
低碳钢的受拉过程分为四个阶段建筑钢材的抗拉性能O弹性阶段OA屈服阶段AB强化阶段BC颈缩阶段CDABCD低碳钢拉伸σ—ε曲线
建筑钢材的抗拉性能一、弹性阶段OA一条通过原点的直线,应力与应变成正比。弹性弹性模量E值的大小反映了钢材抵抗弹性变形的能力。A点对应的应力。αOA低碳钢受拉的应力-应变图E1>E2 图形的特点: 试件的特点: 计算的指标:ABCD弹性极限
建筑钢材的抗拉性能二、屈服阶段AB一条波动的曲线,应力增加很小,而应变增加很大。所能承受的拉力增加很小,而塑性变形迅速增加,似乎钢材不能承受外力——屈服强度(也叫屈服点)点对应的应力。 图形的特点: 试件的特点: 计算的指标:αOA低碳钢受拉的应力-应变图ACDBB上B下屈服
图形的特点: 试件的特点: 计算的指标:αOA低碳钢受拉的应力-应变图ACDBB上B下C点对应的应力。建筑钢材的抗拉性能强化
图形的特点: 试件的特点: 计算的指标:αOAACDBB上B下L1L0建筑钢材的抗拉性能 计算的指标:颈缩
定义:冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 钢材的冷弯性能是以试验时的弯由角度(α)和弯心直径(d)为指标表示的。钢材冷弯试验是通过直径(或厚度)为a的试件,采用标准规定的弯心d(d=na),弯曲到规定的角度(180°或90°)时,检查弯曲处有无裂纹、断裂及起层等现象,若无,则认为冷弯性能合格
钢材冷弯时的弯曲角度越大,弯心直径越小,则表示其冷弯性能越好。钢材的冷弯
建筑工程中,无论是钢结构、还是钢筋混凝土的钢筋骨架、接头及埋件连接件等,绝大多数是采用焊接方式连接的。焊接的质量取决于焊接工艺、焊接材料及钢材的焊接性能
将钢材在常温下进行冷拉、冷拔、冷轧、冷扭等,使之产生塑性变形,从而提高其屈服强度,但钢材的塑性和韧性降低,这个过程称为钢材的冷加工强化处理。
将冷加工处理后的钢材,在常温下存放15~20d,或加热至100~200℃后保持一定时间(2~3h),其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高,而塑性和韧性也进一步降低的现象称为时效。前者称为自然时效,后者称为人工时效
钢筋经冷拉时效后应力-应变图的变化
冷拉:屈服强度提高、抗拉强度不变、延伸率降低。时效:屈服强度进一步提高、抗拉强度提高、延伸率进一步降低。 钢筋冷拉后屈服强度可提高20%-25%,冷拔后屈服强度可提高40%-70%
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钢材的锈蚀是指钢的表面与周围介质发生化学作用或电化学作用而遭到的破坏。
建筑钢材常用于钢结构用(型钢)和钢筋 混凝土结构用(钢筋和钢丝)。两者均多为碳 素结构钢和低合金结构钢
钢结构用钢材 钢结构用钢主要包括碳素结构钢和低合金高强度结构钢。一般采用热轧工艺生产各种不同尺寸规格的型钢(角钢、工字钢、槽钢等)、钢板、钢带等
普通碳素结构钢简称碳素结构钢,化学成分主要是铁,其次是碳,故也称铁-碳合金。其含碳量为0.02%-2.06%,此外尚含有少量的硅、锰和微量的硫、磷等元素。1.碳素结构钢
碳素结构钢的技术要求包括化学成分、力学性能、冶炼方法、交货状态及表面质量五个方面。2)碳素结构钢的技术要求
建筑工程中应用最广泛的是Q235号钢,其含碳量为0.17%~0.22%,属低碳钢,具有较高的强度,良好的塑性、韧性及可焊性,综合性能好,能满足一般钢结构和钢筋混凝土用钢要求,且成本较低。在钢结构中主要使用Q235钢轧制成的各种型钢、钢板
低合金高强度结构钢综合性能较为理想,尤其在大跨度、承受动荷载和冲击荷载的结构中更适用,而且与使用碳素钢相比,可节约钢材20%-30%,但成本并不很高。2.低合金高强度结构钢
“Q460”是一种低合金的高强度钢2.低合金高强度结构钢
低合金高强度结构钢的牌号由代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号三部分按顺序组成,共有5个牌号。1)低合金高强度钢的牌号表示方法质量等级代号:A、B、C、D、E屈服点数值(MPa):345、390、420、460、500、550、620、690钢材屈服点代号:Q
钢结构构件一般应直接选用各种型钢。构件之间可直接或附连接钢板进行连接。连接方式有铆接、螺栓连接或焊接。所用母材主要是碳素结构钢及低合金高强度结构钢。 型钢有热轧和冷轧成型两种
H型钢截面形状经济合理,力学性能好,常用于要求承裁力大、截面稳定性好的大型建筑 (如高层建筑)和桥梁
特点:重量轻,用钢少,适于作轻型钢结构的承重构件和在建筑构造上的使用
钢结构用的钢板是用碳素结构钢和低合金高强度 结构钢轧制而成的扁平钢材。以平板供货的称为钢板, 以卷状供货的称为钢带
主要用于大跨度的屋架、薄腹架、吊车梁或桥梁等大型预应力混凝土构件。主要用于钢筋混凝土结构的配筋。大荷载、大跨度、曲线配筋的预应力钢筋混凝土结构7.2.2钢筋混凝土结构用钢材钢筋钢丝钢绞线
定义:经热轧成型并自然冷却的钢筋,称为热轧钢筋。热轧钢筋主要用Q235碳素结构钢轧制的光圆钢筋和用合金轧制的带肋钢筋两类。
(a)等高肋钢筋;(b)月牙肋钢筋带肋钢筋(a)月牙肋钢筋(b)等高肋钢筋1.热轧钢筋
热轧光圆钢筋以氧气转炉、电炉冶炼,可以是直条或盘卷交货,按盘卷交货的钢筋,每根盘条重量应不小于500㎏,每盘重量应不小于1000㎏。 其公称直径范围为6~22㎜,热轧带肋钢筋通常是以直条状进行交货,也可以是盘卷交货,每盘应是一条钢筋,允许每批有5%的盘数(不足2盘的允许有2盘)由两条钢筋组成。钢筋的公称直径范围为6㎜~50㎜。1)热轧钢筋的交货
带肋钢筋应在其表面轧上牌号标志,还可依次轧上经注册的厂名(商标)和直径毫米数字
热轧光圆钢筋HPB235级:强度较低,但塑性及焊接性能很好,便于各种冷加工,用作普通钢筋混凝土构件的受力筋及构造筋; HRB335和HRB400钢筋:强度较高,塑性和焊接性能也较好,广泛用作大、中型钢筋混凝土结构的受力钢筋; HRB500钢筋:强度高,但塑性和焊接性能较差,可用作预应力钢筋。
某钢筋混凝土结构施工现场
钢筋施工现场
预应力混凝土用热处理钢筋,是用热轧带肋钢筋经淬火和回火调质热处理而成的钢筋,代号为RB150。按外形分为有纵肋和无纵肋两种,但都有横肋。钢筋热处理后卷成盘,使用时开盘钢筋自行伸直,按要求的长度切断。2.预应力混凝土热处理钢筋
冷轧带肋钢筋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,即成为冷轧带肋钢筋。冷轧带肋钢筋的牌号由CRB和抗拉强度最小值表示,C、R、B分别为冷轧(Cold rolled)、带肋(Ribbed)、钢筋(Bars)三个词的英文首位字母,数值为抗拉强度的最小值。冷轧带肋钢筋分为CRB550,CRB650,CRB800,CRB970四个牌号
低碳钢热轧圆盘条4.低碳钢热轧圆盘条低碳钢经热轧工艺轧成圆形断面并卷成盘状的连续长条。大多通过卷线机卷成盘卷供应,也称为盘圆或线材,是目前应用最广、用量最大的线材
低碳钢热轧圆盘条以氧气转炉、电炉冶炼,以热轧 状态交货,每卷盘条的重量不应少于1000kg,每批 允许由5%的盘数(不足2盘的允许有2盘)由两根组成,但每根盘条的重量不少于300㎏,并且有明显的标识。4.低碳钢热轧圆盘条
预应力混凝土用钢丝按加工状态分为冷拉钢丝(代号为WCD)和消除应力钢丝两类。消除应力钢丝按松弛性能又分为低松弛级钢丝(代号为WLR)和普通松弛级钢丝(代号为WNR)
螺旋肋钢丝外形示意图三面刻痕钢丝外形示意图
钢绞线按原材料和制作方法的不同,钢绞线有标准型钢绞线、刻痕钢绞线和模拔型钢绞线三种。 标准型钢绞线是由冷拉光圆钢丝捻制成的钢绞线,刻痕钢绞线是由刻痕钢丝捻制成的钢绞线(代号I),模拔型钢绞线是捻制后再经冷拔而成的钢绞线(代号C)。预应力钢绞线截面图
钢筋应按批进行检查和验收,每批由同一牌号、同一炉罐号、同一尺寸的钢筋组成。每批重量通常不大于60t。超过60t的部分,每增加40t(或不足40t的余数),增加一个拉伸试验试样和一个弯曲试验试样。 允许由同一牌号、同一冶炼方法、同一浇注方法的不同炉罐号组成混合批。各炉罐号含碳量之差不大于0.02%,含锰量之差不大于0.15%,混合批的重量不大于60t。
按同一牌号、同一规格、同一炉罐号、同一交货状态的每60t钢筋为一验收批,不足60t按一批计。7.3建筑钢材的取样与验收
每批任选两根钢筋,于每根距端部500mm处各取一套试样(2根试件),每套试样中一根做拉伸检测,另一根做冷弯检测。在拉伸检测中,如果其中有一根试件的屈服点、抗拉强度和伸长率三个指标中有一个指标达不到钢筋标准规定的数值,应再抽取双倍(4根)钢筋,制成双倍(4根)试件重新做检测。复检时,如仍有一根试件的任意一个指标达不到标准要求,则不论该指标在第一次检测中是否达到标准要求,拉伸检测项目也判为不合格。在冷弯检测中,如有一根试件不符合标准要求,应同样抽取双倍钢筋,制成双倍试件重新检测,如仍有一根试件不符合标准要求,冷弯检测项目即为不合格。整批钢筋不予验收
钢筋应有出厂质量证明书或试验报告单,每捆(盘)钢筋均应该有标牌。进场钢筋应按批(炉罐)号及直径分批验收,验收内容包括标牌内容与出厂合格证上是否一致,外观检查(尺寸、表面状态)等,并按有关规定抽样做机械性能检测,包括拉伸试验和冷弯试验两个项目。两个项目中如有一个项目不合格,该批钢筋即为不合格品。如使用中钢筋有脆断、焊接性能不良或机械性能显著不正常时,还应进行化学分析
检测目的检测设备检测准备检测步骤检测结果7.4钢材拉伸检测
测定钢筋的屈服强度、抗拉强度、伸长率三个指标,作为检验和评定钢筋强度等级的主要技术依据,确定钢筋的应力—应变曲线。 检测目的
纸、笔等,再用下夹具固定试件下端。
屈服后试验机活动夹头在荷载下移动速度不大于0.5 Lc /min(Lc=L0+2h1), 直至试件拉断。
最小荷载,即为屈服荷载Fs(N)。向试件继续加荷直至试件拉断,读出最 大荷载Fb(N)。
使其轴线位于同一条直线上。检测步骤
式中、——屈服强度(Mpa); 、——屈服时的荷载(N); ——试件原横截面面积(㎜2)。
(冷弯)性能检测 通过检验钢筋的工艺性能评定钢筋的质量。
——1mm,当试样厚度小于10㎜; ——1.5mm,当试样厚度大于或等于10mm且小于50mm; ——3mm,当试样厚度不小于50mm。 棱边倒圆时不应形成影响检测结果的横向毛刺、伤痕或刻痕。如果试验结果不受影响,允许试样的棱边不倒圆。
(冷弯)性能检测
压力机或万能试验机,配有以下装置之一:
(冷弯)性能检测
(冷弯)性能检测
试样一端固定,绕弯曲压头进行弯曲,可以绕过弯曲压头,直至达到规定的弯曲角度。
(冷弯)性能检测
(冷弯)性能检测
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