钢筋混凝土工程教材.docx

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钢筋混凝土工程教材

钢筋混凝土工程

在水利土木工程施工中，钢筋混凝土工程占有非常重要的位置。

钢筋混凝土工程包括钢筋、模板、砼三个工种工程，这是本章要介绍的主要内容，也是全教材的重点内容之一。

第一节钢筋工程

一.钢筋工程概述：

（一）常用钢筋：

Ⅰ—Ⅳ级。

（二）合格钢筋：

      应有合格证明书，或者试验报告单。

（三）工地管理：

     运到施工现场的钢筋，应按不同的等级、不同的型号、不同的规格、不同的生产厂家，分批分类堆放，并按施工规范做有关性能实验，不符合要求的，应重新分级。

（四）钢筋加工内容：

     一般包括冷拉、冷拔、调直、剪切、弯曲、焊接等。

二.钢筋冷拉：

（一）钢筋冷拉概念：

以节约钢材、提高钢筋屈服强度为目的，以超过屈服强度而又小于极限强度的拉应力拉伸钢筋，使其产生塑性变形的做法叫钢筋冷拉。

（二）冷拉基本原理：

（见27页图3—1）

1.第一次冷拉效果：

     取一钢筋对其施加拉应力冷拉，钢筋会发生变形（并作应力——应变图）。

随着拉应力增加，钢筋内部承受的拉应力逐渐增大。

当钢筋内部产生的拉应力超过钢筋具有的屈服点A，而达到C后，停止冷拉，卸去荷载。

此时可以看到，钢筋已产生塑性变形，在卸荷过程中，应力——应变图有一个变化，直线O1C比直线OA要缓。

2.第二次冷拉效果：

    重新施加拉应力，将钢筋拉伸到破坏，应力——应变图出现新的变化，新的屈服点在C点附近，明显高于原来的屈服点A。

这个变化说明，钢筋的塑性发生了变化，塑性小了，硬度大了，钢筋的强度得到提高，这一现象叫“变形硬化”。

3.钢筋内应力调整时效：

    冷拉卸荷后的钢筋，有内应力存在，促使钢筋的晶体组织自行调整，屈服强度进一步提高。

钢筋屈服强度提高调整的过程称为“时效”。

显然，时效过后，钢筋的拉伸特性曲线就发生改变如图中O1CDE（一撇）。

钢筋种类不同、温度条件不同，时效也不同。

Ⅰ级、Ⅱ级钢筋，在常温下，15—20天完成，这叫“自然时效”；在温度100度下，2小时可完成，（多用蒸汽加热或者电热方法），这叫“人工时效”。

Ⅲ级、Ⅳ级钢筋，一般通过电加热到150—300度，经20分钟可以完成。

4.冷拉钢筋的使用：

   冷拉钢筋一般不作受压钢筋使用，在受冲击荷载的构件中，在负温度条件下、在非预应力的水工砼中，都不能使用冷拉钢筋，对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级和5号钢的钢筋在冷拉以后，一般用作预应力钢筋。

（三）钢筋冷拉控制：

1冷拉率：

    冷拉时，钢筋弹性变形的总伸长值与原有长度的百分比称冷拉率。

（注意冷拉应力的概念）

2.冷拉控制目的：

    钢筋的冷拉应力和冷拉率越大，则钢筋强度的提高和塑性的降低就越多，但是，冷拉后的钢筋应仍然具有一定的塑性，以保证结构在破坏前还会出现比较明显的变形，不至于形成突然的脆性破坏。

这就是冷拉控制的目的。

3.冷拉控制指标：

    冷拉控制可用冷拉应力，也可用冷拉率，要求尽量用冷拉应力。

（其控制指标见教材28页表3——1和表3——2）

5.不同情况的冷拉控制：

1）冷拉应力控制的情况：

    对于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋和5号钢的钢筋，在冷拉后，作预应力钢筋使用的，要用冷拉应力控制。

但钢筋冷拉后经检查，最大冷拉率超过了规范规定（表3——1）值，还要再进行机械能实验。

2）冷拉率测定控制要求：

    以冷拉率控制钢筋冷拉时，控制值要由试验确定。

试验测定时要求：

同炉同批的测定试件，不能少于4个，每个试件都要按规范规定的冷拉应力测定相应的冷拉率，并取试件的平均值作为该炉该批钢筋的实际冷拉率。

如果钢筋强度偏高，，平均的冷拉率低于1%时，在钢筋冷拉时，仍要按1%的冷拉率控制。

3）不同炉批的冷拉控制：

   对于混杂，分不清炉批的钢筋，冷拉时，不能用冷拉率控制，而且要冷拉多根连接的钢筋，每根的冷拉率和控制应力都要符合规范规定（表3——1）。

4）冷拉速度控制：

    要使钢筋充分变形，就要适当控制冷拉速度，一般以0.5——1.0为宜。

同时要求，冷拉到规定的应力和冷拉率以后，随即停拉2——3以后，再放松钢筋，结束冷拉，以给钢筋充分变形的时间。

5）冷拉控制方法：

    冷拉时只用冷拉率或者冷拉应力控制叫单控，冷拉时冷拉率和冷拉应力同时应用，称为双控。

采用单控，施工简单方便。

但对于材质不均匀的钢筋，不可能逐根试验（逐根试验，费工费料，不可能这样做，有的同一根钢筋冷拉率也不一样）冷拉质量得不到保证。

双控方法可以避免上述问题。

冷拉时，对于控制应力已经达到，冷拉率没有超过允许值的，可以认为合格。

但是，如果冷拉率已经达到，而冷拉应力还达不到控制应力，这种钢筋要降低强度使用。

对于预应力钢筋必须采用双控方法。

（四）冷拉设备简说：

（如29页图3——2）

    冷拉设备一般都有拉力装置（给钢筋施加拉力的设备）、承力装置（固定受力的设备）、钢筋夹具（固定连接钢筋的设备）、测量设备（测量冷拉长度的设备）组成。

各种用途的设备，都有许多类型，在施工实习或者今后的实际工作中注意了解掌握。

三.钢筋冷拔：

（一）钢筋冷拔的概念：

    这是将直径6——8的1级钢筋冷拔成低碳钢丝的一种钢筋加工手段。

特点是，与受纯拉伸应力比，冷拔是同时受纵向拉伸和横向压缩的立体应力。

因此，钢筋冷拔后的强度提高更多，可达40%——90%，但冷拔后塑性大大降低，应力应变的屈服阶段基本不再存在。

（硬度提高了，塑性降低了）。

（二）冷拔低碳钢丝分级和用途：

    它分甲级和乙级。

甲级主要作预应力钢筋使用；乙级可以用于焊接钢筋网、焊接骨架、焊接箍筋、焊接构造钢筋。

（三）冷拔基本工艺：

（基本过程是）

     轧头：

固定钢筋端部的工序；

     剥皮：

清楚钢筋表层硬渣壳的工序（钢筋表层的硬渣壳，容易损坏拔丝模具）；

    润滑：

减少拔丝过程磨阻力的工序（润滑剂一般用甲级石灰、动物油、白蜡、水，按适当比例配置而成，经验比例为1：

0.3：

0.1：

2）；

    拔丝：

将钢筋通过特制的钨合金拔丝模孔强力拉拔成小直径钢丝的工序。

（四）冷拔影响因素：

    主要影响因素是钢筋本身的质量和冷拔的总压缩率。

例如：

对于质量的要求，甲级冷拔低碳钢丝要用符合Ⅰ级热轧钢筋的光圆盘条进行拔制。

总压缩率一般按下式控制：

  式中：

d0—原料钢筋直径（mm）； d—成品钢丝直径（mm）；β越大，抗拉强度提高越大，同时，塑性降低也越多。

因此β不宜过大或过小，一般控制在60—80%。

所以直径5mm的钢丝由φ8钢筋拔制；直径3.5—4mm的钢丝由φ6.5的钢筋拔制。

（五）冷拔次数控制：

    由钢筋拔成钢丝一般要经过多次冷拔，冷拔次数对钢丝强度影响不大，但却影响生产率。

因为，次数过少，一次压缩率大，对拔丝机具要求高（功率要大），对拔丝模具损耗严重，还容易断丝；次数过多，钢丝的塑性降低也多，并且拔成的钢丝脆性大，容易断，生产率就会降低。

次数的控制是控制每一次拉拔前后的直径比，一般合适的直径比为1.15。

四.钢筋焊接：

    钢筋焊接也是钢筋加工的重要内容之一，钢筋焊接方法很多，焊接设备复杂，技术要求较高，因此，对电焊工要专门进行技术培训，故本部分内容课堂上不再进行讨论。

五.钢筋的其他加工：

钢筋的调直、除锈、剪切、弯曲等工作，都是钢筋加工的具体内容。

（一）调直：

    钢筋成型加工之前必须进行的工作就是调直。

调直的方法可以用调直机，也可以人工在钢板上用锤子敲打，更多的是采用冷拉法。

专门为了调直进行的冷拉，要控制冷拉率不大于1—2%。

（二）除锈：

    钢筋在运输、存放等管理过程中，难免会沾污油渍、漆污、生锈等。

过去在施工前，除锈是必须要进行的工序，以免影响与砼的粘接。

但实践证明，不严重的锈对粘接性并无影响。

所以，现在对一般的锈不再清除。

锈在冷拉、调直等加工工序中，锈会自动脱落。

生锈严重的一般还是要清理。

除锈方法常用：

钢丝刷擦刷，机动钢丝轮擦磨，机动钢丝刷磨刷，喷沙枪喷沙，生锈很严重，有特殊要求的，可在硫酸或者盐酸池中进行酸洗除锈。

（三）剪切：

    剪切是指钢筋的下料切断。

这一工作主要是选择合适的剪切机具。

常用的有电动剪切机或液压剪切机（剪切40mm以下的）、手动剪切器（剪切12mm以下的）、氧炔焰切割、电弧切割（切割特粗钢筋）。

（四）弯曲成型：

   40mm以下的钢筋一般用专门的钢筋弯曲机弯曲成型，无弯曲机的也可以在工作台上手工弯制。

但，不论采取什么方法，弯曲成型都应符合设计图纸的要求。

六.钢筋配料：

    钢筋配料加工主要是使长料长用，短了短用，余料配用，尽量减少钢筋的废料。

配料加工应做好两项工作，一是按设计图纸计算好各种钢筋的下料长度，二是选择适当的代换钢筋。

（一）下料长度计算（简介）：

     直钢筋下料长度=外包线长度+弯钩加长值

     弯起钢筋（包括箍筋）的下料长度=外包线总长度-弯曲调整值+弯钩加长值

1.外包线长度：

（在钢筋砼结构学中应有详细介绍）

   钢筋直径具有一定的尺寸，钢筋弯曲后，其外包长度和中线长度是不同的，外包线长，中线短，这是显而易见的道理。

它们之间的差值叫“度量差值”。

在设计图中，钢筋的尺寸一般按外包尺寸表注，但加工下料长度应按中线计算。

因此计算下料长度时，必须从外包尺寸中扣除度量差值。

这一工作是对外包长度的调整，因此量度差值也叫“弯曲调整值”。

它的大小，弯转角度、钢筋直径弯转心轴的直径有关。

所以要求：

1）钢筋端部弯钩的内经不得小于2.5倍的钢筋直径（既2.5d）；Ⅱ级钢筋弯转900时，当钢筋的直径小于16mm时，其最小弯转内直径应为5d；当钢筋的直径大于16mm时，其最小弯转内直径应为7d。

2）弯起钢筋弯折处的圆弧内半径不小于12.5d，此时，弯转300的调整值为0.4d，弯转450的调整值为1d，弯折600的调整值为2d。

（这是水工砼施工规范的规定，目的是防止钢筋内弯处的砼受到过大的局部挤压。

）

2.端部弯钩长度：

     钢筋.端部弯钩长度一般只计外包线（钩顶切线）以外需要增加的长度。

这个需要增加的长度与弯钩的制作方法和弯钩形式有关。

人工弯制时，为了有利于钢筋扳子卡固，端部要留有平直段（一般3d），机械弯制时，平直段可以缩短，甚至取消。

人工弯制时的加长值的取法为；半圆钩为6.25d，斜钩.为5d，直角钩为3.5d。

圆钢筋制成的箍筋，其弯钩的加长值按教材35页表3—4控制。

（二）箍筋的代换：

1.钢筋代换的原因：

    施工中缺少设计图纸中所要求的钢筋的品种或者规格，以现有的钢筋品种或者规格代替设计所要求的钢筋的品种或者规格，以促使施工按计划进度进行。

2.钢筋代换原则：

1）等强度代换：

    按钢筋承担的拉、压能力相等原则进行代换。

2）等面积代换：

   按钢筋面积相等的原则进行代换。

（配津率代换）

3）等弯矩代换：

    按抗弯能力相等的原则进行代换。

4）进行抗裂验算：

   对构件裂缝开展宽度有控制要求的。

5）满足构造要求：

   钢筋间距、最小直径、钢筋根数、锚固长度等。

第二节模板工程

    模板是砼工程不可缺少的作业内容，模板需要消耗大量的木材、钢材、劳动力、资金等，模板质量还会直接影响砼工程的质量和进度。

因此，对模板工程也要给予高度重视。

一.模板的作用：

    模板对新浇筑的塑性砼起着成型、支承作用，同时具有保护和改善混