《道路建筑材料》教学课件07建筑钢材.ppt

POWEPOINT适用于商务主题及相关类别演示目录7.1 钢材的分类与技术性质7.2建筑用钢模块7 建 筑 钢 材模块7 建 筑 钢 材学习目标掌握建筑钢材的技术性质和技术标准掌握建筑钢材的选用和质量检测方法7.1 钢材的分类与技术性质 钢材的分类钢材的分类 7.1.1按化学成分分类按化学成分分类1.（1）碳素钢,也称“碳钢”2）合金钢7.1 钢材的分类与技术性质按冶炼质量分类按冶炼质量分类2.（1）普通钢2）优质钢7.1 钢材的分类与技术性质按冶炼时脱氧程度分类按冶炼时脱氧程度分类3.（1 1）沸腾钢）沸腾钢, ,即即脱氧不充分的脱氧不充分的钢材2 2）镇静钢）镇静钢, ,即脱氧充分的即脱氧充分的钢材7.1 钢材的分类与技术性质按用途分类按用途分类4.(1)(2)(3)结构钢,用于建筑结构、机械制造等,一般为低、中碳钢工具钢,用于各种工具,一般为高碳钢特殊钢,具有各种特殊物理化学性能的钢材,如不锈钢等7.1 钢材的分类与技术性质按成形方法分类按成形方法分类5. 钢材按成形方法分为铸钢、锻钢、轧制钢、冷拔钢等由于桥梁结构需要承受车辆等荷载的作用,同时需要经受大气因素的考验,对于桥梁用钢材要求具有高的强度,良好的塑性、韧性和可焊性。

因此,桥梁建筑用钢材和钢筋混凝土用钢筋,按其用途分类来说,均属于结构钢；按其质量分类来说,都属于普通钢；按其含碳量的分类来说,均属于低碳钢桥梁结构用钢材和混凝土用钢筋属于碳素结构钢或低合金结构钢7.1 钢材的分类与技术性质 钢材的技术性质钢材的技术性质 7.1.2抗拉强度抗拉强度1. 钢材在受拉力作用时产生拉伸变形,受力的不同阶段有不同的变形特征在低碳钢承受拉力试验时,其应力应变关系如图7-1所示,从图中可以看出,碳素结构钢从受拉到拉断经历了四个阶段1）弹性阶段弹性阶段为图7-1中的OA段2）屈服阶段屈服阶段为图7-1中的AB段,应变的增长大于应力的增长3）强化阶段强化阶段为图7-1中BC段,钢材抵抗塑性变形的能力又有所增加,故称为强化阶段4）颈缩阶段颈缩阶段在图7-1中C点以后,钢材试件在外力的作用下,塑性变形迅速增加,产生颈缩现象,直至断裂点D7.1 钢材的分类与技术性质图7-1 碳素结构钢的应力应变曲线7.1 钢材的分类与技术性质塑性塑性2.1 1）伸长率）伸长率 伸长率是钢材发生断裂时所能承受的永久变形能力试件拉断后标距长度的增量与原标距长度之比的百分率即为伸长率,用表示,可按式（7-2）计算。

式中,为伸长率（%）；L1为试样拉断时的标距长度（mm）；L0为试样的原标距长度（mm）7.1 钢材的分类与技术性质 断面收缩率是试件拉断后颈缩处横断面积的最大缩减量占原横截面积的百分率,用表示,可按式（7-3）计算A0-A1)/A0100 （7-3）式中,为断面收缩率（%）；A1为试样拉断处的横截面积（mm2）；A0为试样原横截面积（mm2） 断面收缩率与伸长率都反映了钢材的变形性能2 2）断面收缩率）断面收缩率7.1 钢材的分类与技术性质冲击韧度冲击韧度3. 钢材抵抗瞬间冲击荷载的能力称为冲击韧度钢构件在工作过程中常受到冲击荷载,因此对钢材的抗冲击力也有一定要求我国国家标准以摆冲法、横梁式为标准试验方法,如图72所示,即按规定制成有槽口的标准试件,以横梁式放在冲击试验机的支座上,然后将试验机的摆锤升至规定高度,突然松开,摆锤自由下落,冲断试件试验表盘上指示出冲断试样时所消耗的能量为7.1 钢材的分类与技术性质图7-2 钢材冲击试验7.1 钢材的分类与技术性质冷弯性能冷弯性能4. 钢材在常温下承受弯曲变形的能力称为冷弯性能将条形钢材试件放在压力机支座上,在压力作用下,围绕一半圆形弯心弯转（半圆的直径与试样厚度或直径成一定比例）达到规定弯转的角度时,试件无裂缝、无断裂、无脱层现象为合格。

弯曲角度越大,弯心直径与试件厚度的比值越小,则表示弯曲性能越高 冷弯性能是建筑钢材的重要工艺性能,表明钢材在静压下的塑性钢筋混凝土所用钢筋,多需进行弯曲加工,必须满足冷弯性能的要求7.1 钢材的分类与技术性质硬度硬度5. 钢材的硬度为抵抗其他硬度较高的物体压入的能力,也反映钢材的耐磨性能测定钢材硬度的方法有布氏硬度、洛氏硬度及维氏硬度三种,工程上常采用布氏硬度来表征钢材的硬度布氏硬度的测定方法是将一个标准的淬火的钢球,用力压入试件,经一定时间后,卸去荷载,试件表面留有球的压痕,如图7-3所示压痕单位表面积所承受的荷载值即为布氏硬度,用HB表示,可按式（7-5）计算HB=P/A （7-5） 式中,HB为布氏硬度；P为所受的荷载（N）；A为压痕表面积（mm2）7.1 钢材的分类与技术性质图7-3 钢材硬度试验7.1 钢材的分类与技术性质 化学成分对钢材性能的影响化学成分对钢材性能的影响 7.1.3有益元素有益元素1. （1）碳（C）碳是钢材中除铁之外含量最多的元素钢的碳含量对钢材的性能影响最大从图7-4中可以看出钢材的硬度和强度随碳含量的增加而增强 （2）锰（Mn)锰在一般碳素钢中的质量分数为0.25%0.8%。

（3）硅（Si)硅在一般碳素钢中的质量分数为0.1%0.4%7.1 钢材的分类与技术性质图7-4 碳的质量分数对热轧碳素钢性质的影响7.1 钢材的分类与技术性质 化学成分对钢材性能的影响化学成分对钢材性能的影响 7.1.3有益元素有益元素1. （1）碳（C）碳是钢材中除铁之外含量最多的元素钢的碳含量对钢材的性能影响最大从图7-4中可以看出钢材的硬度和强度随碳含量的增加而增强钢材的塑性、韧性和冷弯性能随碳含量的增加而下降当碳的质量分数增至0.8%时,强度最大,但当碳的质量分数超过0.8%以后,强度反而下降7.1 钢材的分类与技术性质有害元素有害元素2.（1）硫（S）2）磷（P）3）氧（O）、氮（N）及氢（H）等7.2 建筑用钢 桥梁建筑用钢的技术要求桥梁建筑用钢的技术要求 7.2.1桥梁建筑用钢桥梁建筑用钢的技术条件的技术条件1. 良好的焊接性 良好的综合力学性能良好的抗蚀性1）（2 2）（3 3）桥梁建筑用钢的防腐处理桥梁建筑用钢的防腐处理2.1 1）腐蚀种类）腐蚀种类 （1）化学腐蚀,也称干腐蚀,属纯化学腐蚀它是指钢材在常温和高温时发生的氧化或硫化作用 （2）电化学腐蚀,也称湿腐蚀,是由于电化学现象在钢材表面产生局部电池作用的腐蚀。

例如，在水溶液中的腐蚀,在大气、土壤中的腐蚀等7.2 建筑用钢2 2）防腐措施）防腐措施（1）合金化2）金属覆盖3）非金属覆盖7.2 建筑用钢7.2 建筑用钢 桥梁建筑用钢的具体介绍桥梁建筑用钢的具体介绍 7.2.2碳素结构钢碳素结构钢1. 根据国家标准碳素结构钢（GB/T 7002006）的规定,钢的牌号由代表屈服点的字母“Q”、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D）、脱氧方法符号（F、Z、TZ）四个部分按顺序组成质量等级符号反映了碳素结构钢中有害元素（S、P）含量的多少,从A级到D级,钢中的S和P含量依次减少脱氧方法符号F、Z、TZ分别表示沸腾钢、镇静钢和特殊镇静钢在钢牌号中“Z”和“TZ”可以省略,如Q235AF表示屈服点为235 MPa的A级沸腾钢1 1）钢牌号表示方法）钢牌号表示方法7.2 建筑用钢 碳素结构钢的塑性好,适用于各种加工,在焊接、冲击及超载等不利条件下也能保证安全,它的化学性能稳定,对轧制、加热及骤冷的敏感性较小；但与低合金钢相比强度较低其化学成分与力学性能见表7-1和表7-22 2）碳素结构钢的性能）碳素结构钢的性能7.2 建筑用钢表7-1 碳素结构钢的化学成分7.2 建筑用钢表7-2 碳素结构钢的力学性能7.2 建筑用钢 不同牌号的碳素结构钢性能不同,其用途也不同。

（1）Q195、Q215号钢塑性高,易于冷弯和焊接,但强度较低,故多用于受荷载较小及焊接连接的构件 （2）Q235号钢具有较高的强度和良好的塑性、韧性,易于焊接,且经焊接及气割后力学性能也仍稳定,有利于冷热加工,广泛地用于桥梁构件及钢筋混凝土结构中的钢筋等,是目前应用最广泛的钢种 （3）Q275号钢的屈服强度较高,但塑性、韧性和可焊性较差,可用于钢筋混凝土结构中配筋及钢结构的构件和螺栓3 3）碳素结构钢的应用）碳素结构钢的应用7.2 建筑用钢低合金结构钢低合金结构钢2. 在碳素结构钢的基础上,加入少量或微量的合金元素,可大大改善其性能,从而获得高强度、高韧性和良好的可焊性的低合金钢,这类钢称为低合金结构钢（简称普低钢） 在桥梁工程中常用的低合金结构钢,一般合金元素的总量不超过3%,它具有耐腐蚀性强,塑性、韧性及可焊性均较好的优点,这类钢材适用于大跨度的桥梁工程7.2 建筑用钢钢筋混凝土和预应力混凝土结构用钢材钢筋混凝土和预应力混凝土结构用钢材3.1)1)热轧钢筋热轧钢筋 （1)热轧光圆钢筋热轧光圆钢筋的牌号由HPB和钢筋的屈服点最小值构成H、P、B分别为热轧（Hot rolled)、光圆（Plain)、钢筋（Bars)3个词的英文首字母。

热轧光圆钢筋分别为HPB235、HPB300两个牌号 技术性能热轧光圆钢筋的化学成分和力学性能应符合国家标准钢筋混凝土用钢 第1部分：热轧光圆钢筋（GB 1499.12008）的要求,见表7-3和表7-47.2 建筑用钢表7-3 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋的化学成分表7-4 钢筋混凝土用热轧光圆钢筋的力学性能7.2 建筑用钢 （2）热轧带肋钢筋热轧带肋钢筋的牌号由HRB和钢筋的屈服点最小值构成H、R、B分别为热轧（hot rolled)、带肋（ribbed)、钢筋（bars)三个词的英文首字母热轧带肋钢筋分别为HRB335、HRB400、HRB500三个牌号 技术性能热轧带肋钢筋的化学成分和力学性能应符合国家标准钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋（GB 1499.22007）的要求,见表7-5和表7-67.2 建筑用钢表7-5 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋的化学成分7.2 建筑用钢表7-6 钢筋混凝土用热轧带肋钢筋力学性能7.2 建筑用钢2 2）冷拉钢筋和冷拔钢丝）冷拉钢筋和冷拔钢丝 （1）冷拉钢筋冷拉钢筋是在常温下将钢筋拉伸,超过其屈服点,以提高钢筋的抗拉强度的一种加工工艺但经冷拉后会降低钢筋延伸率、断面收缩率、冷弯性能和冲击韧度。

由于预应力混凝土中所用的钢筋主要要求强度,而对塑性及韧性要求不高,因此为采用冷加工工艺提供了可能性预应力混凝土用冷拉钢筋的力学性能,按公路桥涵施工技术规范（JTG/T F502011）规定,见表7-77.2 建筑用钢表7-7 冷拉钢筋的力学性能7.2 建筑用钢 （2）冷拔钢丝冷拔钢丝是用碳素结构钢冷拔而制得,预应力混凝土用冷拔钢丝的力学性能,按公路桥涵施工技术规范（JTG/T F502011）规定,见表7-8表7-8 冷拔低碳钢丝的力学性能7.2 建筑用钢3 3）碳素钢丝和钢绞线）碳素钢丝和钢绞线 （1）碳素钢丝碳素钢丝是用优质碳素结构钢,经过冷加工,再经回火、冷轧等工艺制成,其强度高,是用于预应力混凝土的专用钢材产品预应力混凝土用冷拉钢丝的尺寸及力学性能见表7-9 （2）钢绞线钢绞线是由多根35 mm的高强碳素钢丝绞捻而成其特点是强度高,柔性好,主要用于大跨度、大承载量的预应力结构其力学性能见表7-107.2 建筑用钢表7-9 预应力混凝土用冷拉钢丝的尺寸及力学性能7.2 建筑用钢表7-10 预应力混凝土用钢绞线尺寸及拉伸性能POWEPOINT适用于商务主题及相关类别演示。