钢筋工程施工质量的结构机理.docx

目录目录I摘要 III关键字IIIAbstract ivKey words IV前言 i1. 钢筋与混凝土共同工作原理21 钢筋混凝土的定义21.2钢筋与混凝土共同工作的机理31.3钢筋与混凝土的粘结 4粘结的作用 4粘结的分类5粘结力的组成 81.4混凝土结构对钢筋的要求91.5影响钢筋与混凝土共同工作因素9施工过程中的质量控制II2. 1原材料质量控制111. 1外观检验112. 1.2质量合格文件检验 112. 1. 3原材复试11材料储存II2. 2钢筋加工质量控制12 钢筋抗拉强度设计值； 混凝土抗拉强度设计值; _钢筋直径；a 锚固钢筋的外形系数，按表1. 1取值表1.1锚固钢筋的外形系数钢筋类型光圆钢筋带助钢筋螺旋肋钢筋三股绞线七股钢绞线外形系数a0. 160. 140. 130. 160. 17注：光圆钢筋末端应做180弯钩，弯后平直段长度不应小于3d,但用作受压钢筋时可不做弯 钩（2）受拉钢筋的锚固1）受拉钢筋的锚固K度实际结构中的受拉钢筋锚固长度还应根据锚固条件的不同按下式计算，并不小于 200mm°（1-2 ）式中受拉钢筋的锚固长度；锚固长度修正系数；A. 当带肋钢筋的公称直径大于25mm时，取1. 10；B. 环氧树脂涂层带肋钢筋取1. 25；C. 施工过程中易扰动的钢筋取1. 10；D. 当纵向受力钢筋的实际面积大于其设计计算面积时，修正系数取设计计算面积 与实际配筋面积的比值，但对有抗震设防要求及直接承受动力荷载的结构构件，不应 考虑此项修正；E. 固钢筋的保护层厚度为3d时修正系数可取0. 80,保护层厚度为5d时修正系数 可取0. 70,中间按内插取值，此处d为锚固钢筋直径；F. 当多于上述一项时，可按连乘计算，但不应小于0.6；对预应力筋，可取1.0。

2）锚固区的横向构造钢筋当锚固钢筋的保护层厚度不大于5d时，锚固长度范围内应配置直径不小于d/4的横向构造钢筋3）锚固措施当纵向受拉普通钢筋末端采用弯钩或机械锚固措施时，包括弯钩或锚固端头在内的锚固长度（投影长度）可取为基本锚固长度命的60%弯钩和机械锚固的形式和技图1.4弯钩和机械锚固的形式和技术要求（a）90°弯钩；（b） 135°弯钩；（c） 一侧贴焊锚筋；（d）两侧贴焊锚筋；（e）穿孔塞焊锚板；（f）螺栓锚头（3）受压钢筋的锚固混凝土结构中的纵向受压钢筋，当计算中充分利用其抗压强度时，锚固长度不应 小于相应受拉锚固长度的70%o受压钢筋不应采用末端弯钩和一侧贴焊锚筋的锚固措施受压钢筋锚固长度范围内的横向构造钢筋与受检钢筋的相同2.裂缝间粘结受拉构件或梁受拉区的混凝土开裂后，裂缝截面上混凝土退出工作，使钢筋拉应 力增大；但裂缝间截面上混凝土仍承受一定拉力，钢筋的应力偏小钢筋应力沿纵向 发生变化，其表面必有相应的粘结应力分布这种情况下，虽然裂缝段钢筋的应力差 小，但平均应力（变）值高粘结应力的存在，使混凝土内钢筋的平均应变或总变形 小于钢筋单独受力时的变形，有利于减小裂缝宽度和增大构件的刚度称为受拉钢化效 应。

所以，当混凝土构件因为内力变化，混凝土开裂或构造需要等引起钢筋应力沿长 度变化时，必须由周围混凝土提供必要的粘应力否则3=0),钢筋和混凝土将发生 相对滑移，构件或节点出现裂缝和变形，改变内力(应力)分布，甚至提前发生破 坏此外，钢筋和混凝土的粘结状况在重复和反复荷载作用下逐渐退化，对于结构的 疲劳和抗震性能都有重要影响因此，钢筋和混凝土的粘结问题在工程中受到重视粘结力的组成光圆钢筋与变形钢筋具有不同的粘结机理光圆钢筋与混凝土的粘结作用主要由以下三部分组成：(1) 钢筋与混凝土接触面上的胶结力这种胶结力来自水泥浆体对钢筋表面氧化层 的渗透以及水化过程中水泥晶体的生长和硬化这种胶结力一般很小，仅在受力阶段 的局部无滑移区域起作用，当接触面发生相对滑移时即消失2) 混凝土收缩握裹钢筋而产生摩阻力混凝土凝固时收缩，对钢筋产生垂直于摩 擦面的压应力这种压应力越大，接触面的粗糙程度越大，摩阻力就越大3) 钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合力对于光圆钢筋这种咬合力 来自表面的粗糙不平图1.5带肋钢筋周围混凝土的内裂缝对于变形钢筋，咬合力是由于变形钢筋肋间嵌入混凝土而产生的虽然也存在胶 结力和摩擦力，但变形钢筋的粘结力主要来自钢筋表面凸出的肋与混凝土的机械咬合 作用。

变形钢筋的横肋对混凝土的挤压如同一个楔子，会产生很大的机械咬合力变 形钢筋与混凝土之间的这种机械咬合作用，改变了钢筋与混凝土间相互作用的方式， 显著提高了粘结强度图1.5给出了变形钢筋对周围混凝土的斜向挤压力从而使得周围 混凝土产生内裂缝的示意图可见光圆钢筋的粘结机理与变形钢筋的主要差别是，光圆钢筋的粘结力主要来自 胶结力和摩阻力，而变形钢筋的粘结力主要来自机械咬合作用这种差别可用类似于 钉入木料中的普通钉与螺丝钉的差别来理解1.4混凝土结构对钢筋的要求1. 钢筋的强度屈强比小则结构的可靠性高，但太小钢材利用率太低2. 钢筋的塑性为了使钢筋在断裂前有足够的变形需要求钢材有一定的塑性钢筋的伸长率和冷 弯性能是施工单位验收钢筋是否合格的主要指标3. 钢筋的可焊性可焊性是评定钢筋焊接后的接头性能的指标可焊性好，即要求在一定的工艺条 件下钢筋焊接后不产生裂纹及过大的变形4. 钢筋的耐火性热轧钢筋的耐火性能最好，冷轧钢筋其次，预应力钢筋最差结构设计时应注意 混凝土保护层厚度满足对构件耐火极限的要求5. 钢筋与混凝土的粘结力为了保证钢筋与混凝土共同工作，要求钢筋与混凝土之间必须有足够的粘结力钢筋表面的形状是影响粘结力的重要因素。

1.5影响钢筋与混凝土共同工作因素在实际工程施工中，经常出现以下三个影响钢筋与混凝土共同工作的情况：（1）焊接焊渣未清除搭接接头采用电孤焊，焊条表面涂有焊药，它起到保证 电弧稳定、使焊缝免致氧化，并产生熔渣覆盖焊缝以减缓冷却速度的作用由于焊渣 是很松散的杂物，附着在焊缝的表面阻断了钢筋与混凝土的胶结力、握裹力以及机械 咬合作用的正常发挥2) 钢筋除锈不完全经高温熔炼使稳定于自然界的铁的氧化物(铁矿石)脱氧而 得到钢，但钢却处于高能量的不稳定状态它在高温环境介质(如H0 02, CO,等)作用 下，很容易恢复到本来较稳定的铁的氧化物状态，这就是钢的受腐蚀，也称铁锈Fe(OH) 30由于锈渣是松散的杂物，附着在钢筋表面阻断了钢筋与混凝土的胶结力、握裹力以 及机械咬合作用的正常发挥3) 施工缝处混凝土浮浆没有清理，同样影响钢筋与混凝土的胶结力、握裹力以及 机械咬合作用的正常发挥焊渣的清除、钢筋的除锈、混凝土浮浆的清理看似小节实则对钢筋与混凝土的共 同工作影响很大，钢筋隐蔽验收时应专项检查2施工过程中的质量控制2. 1原材料质量控制2. 1. 1外观检验钢筋进场应进行外观检查钢筋应平直，表面不得有损伤、裂纹、结疤、折叠、 油污、颗粒状或片状老锈。

钢筋表面允许有凸块，但高度不超过横肋的最大高度2. 1.2质量合格文件检验钢筋进场时应提供相关的资料，包括出厂合格证，检验报告，标牌，进口钢筋还应提供商检报告以上文件资料须齐全有效已进场的钢筋，在24小时内未提供完整 的质量合格文件的，做退场处理2. 1.3原材复试钢筋进场后按照相关标准的规定应进行抽样检验检测的项目有：1.抗拉性能包 括极限抗拉强度，屈服强度和伸长率；2.弯曲性能包括弯心直径和弯曲角度；3.重量 偏差检验4.当用户有特殊要求或对原材某些性能怀疑的还应进行专门的数据检验 检验的批量按下列情况确定：（1）同一厂家、同一牌号、同一规格的钢筋以60t为一 个检验批，不足60t的也应按一个检验批处理；（2）对同一厂家、同-•牌号、同一规 格的钢筋，不同时间进场的同批钢筋，当确有可靠依据时，可按一次进场的钢筋处 理取样数量按照每批随机抽取5个试件，且长度不小于SOOmnio为了保证截取的试件 具有代表性，盘条钢筋端头50cm范围内及直条钢筋端头5cm范围内不应作为样品使 用材料储存钢筋进场后，搬运到指定地点，架空堆放并挂牌标识，注明使用部位、规格、数 量、产地、试验状态尺寸等内容。

钢筋堆放场地地坪作排水处理，2%坡向排水明沟 在原材上不能进行涂刷作业雨天施工，在钢筋上铺麻袋或彩条布，防止鞋卜带泥污 染钢筋钢筋存放区搭防雨棚，避免淋雨锈蚀钢筋要分类进行堆放，直条钢筋放在 一起，箍筋堆放在一起，防止钢筋生锈，生锈的钢筋须除锈后，经项目技术负责人批 准后方可使用2. 2钢筋加工质量控制钢筋调直钢筋调直宜采用无延伸功能的机械设备，也可采用冷拉方法调直采用冷拉调直 的，按照现行规范要求，调直后的钢筋应进行力学性能和重量偏差的检验，目的是为 加强对调直后钢筋性能质量的控制，防止冷拉加工过度从而改变钢筋的力学性能采 用冷拉调直应按规范要求控制冷拉率：HPB235、HPB300光圆钢筋的冷拉率不宜大于 4%； HRB335、HRB400. 11RB500、HRBF335、HRBF400、HRBF500 及RRB400 带肋钢筋的 冷拉率不宜大于1%2. 2. 2钢筋翻样表的制作钢筋翻样表是钢筋加工的主要依据，为钢筋加工提供质量保障钢筋翻样的依据 有签章齐全的设计图纸、设计交底记录、图纸会审记录、相关标准图集等对于较复 杂部位钢筋，应在现场实测后制作料表，从而保证尺寸的准确应注意直条钢筋弯曲 成型过程中，外侧表面受拉伸长，内侧表面受压缩短，中心线尺寸不变，当以钢筋外 包尺寸进行钢筋下料时，还应减去外侧表面受拉伸长的增加值，即弯曲调整值。

2. 2. 3钢筋切断钢筋下料切断通常采用钢筋切断机应先断长料，后断短料，减少短头，减少损 耗切割过程中，如发现钢筋有劈裂、缩头或严重的弯头等必须切除钢筋弯曲成型根据《混凝土结构工程施工质量验收规范》的规定，对各个部位不同级别的钢筋 弯曲过程中的弯孤内直径有详细的数值要求弯曲时应严格执行HRB335级和HRB400 级钢筋的弯曲角度也要严格控制，如果弯过头了，不能再弯过来，以免钢筋弯曲点处 发生裂纹加工好的成品钢筋应按每工作班同一类型钢筋、同一加工设备抽查不少于3 件2. 2. 5钢筋代换钢筋代换时，必须充分了解设计意图和代换材料的性能，并形成书面的设计变更 单钢筋代换应按照等强度代换或等面积代换的原则进行如原钢筋抗拉强度为，原 钢筋总面积为，代换钢筋抗拉强度为，代换钢筋总面积为当构件受强度控制时，应按强度相等的原则代换，则钢筋代换应满足：(2—1)当构件按最小配筋率配筋时，应按截面积相等的原则代换，则钢筋代换应满足：(2—2)当构件受裂缝宽度或挠度控制时，代换后还应进行裂缝宽度或挠度验算2. 3钢筋连接的质量控制钢筋连接方法有绑扎连接、焊接连接和机械连接绑扎连接(1) 绑扎连接的机理绑扎连接钢筋之间能够传力是由于钢筋与混凝土之间的粘结锚固。

两根相向受力 的钢筋分别锚固在搭接连接区段的混凝土中而将受力传递给混凝土，从而实现钢筋之 间应力的传递因此，绑扎搭接传力的本质是锚固但由于两根钢筋之间拼缝处混凝 土受力不利，握裹力受到削弱，因此搭接传力比锚固受力差，搭接长度应大于锚固长 度此外，搭接钢筋横肋斜向挤压锥楔作用造成的径向推力引起了两根钢筋的分离趋 势，两根搭接钢筋之间容易出现纵向劈裂裂缝，甚至因两钢筋分离而破坏，因此必须 保证强有力的配箍约束2) 绑扎连接的基本要求如图2. 。