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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