建筑材料鋼筋和混凝土的特性探討論文
摘要:本文將以鋼筋和混凝土作為研究對(duì)象，著重分析鋼筋和混凝土材料的特性，并進(jìn)一步的分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能，希望通過(guò)分析可以得到各種材料特性與結(jié)構(gòu)安全的關(guān)系，從而為今后此類施工提供借鑒。
關(guān)鍵詞:混凝土；鋼筋；材料特性；鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)安全性
近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化水平的不斷提高，我國(guó)的工程建設(shè)和建筑業(yè)有了飛速發(fā)展，其中我國(guó)每年對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)投資超越萬(wàn)億并且不斷上升。工程建設(shè)行業(yè)在取得一個(gè)又一個(gè)驕人成績(jī)的同時(shí)，也存在一系列的問(wèn)題，這其中人們關(guān)注的主要問(wèn)題是結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題，結(jié)構(gòu)的安全問(wèn)題與人們的生命財(cái)產(chǎn)密切相關(guān)。影響結(jié)構(gòu)安全性的因素有很多，其中材料的性能是諸多問(wèn)題的主要因素�？v觀我國(guó)各行各業(yè)的工程建設(shè)可以發(fā)現(xiàn)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在所有工程結(jié)構(gòu)中占主要地位，我國(guó)新建的各類工程中，以鋼筋混凝土為材料的占到了90%以上，可見(jiàn)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)用之廣泛。因此，鋼筋混凝土的材料性能也是影響我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)安全的主要因素，這樣一來(lái)，研究鋼筋和混凝土材料特性也就顯得尤為必要。本文將以鋼筋和混凝土作為研究對(duì)象，著重分析鋼筋和混凝土材料的特性，并進(jìn)一步的分析鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能，希望通過(guò)分析可以得到各種材料特性與結(jié)構(gòu)安全的關(guān)系，從而為今后此類施工提供借鑒。
1鋼筋的特性
1．1鋼筋種類
鋼筋是我國(guó)應(yīng)用最為廣泛的建筑材料之一，從小到普通住宅，大到跨海大橋均將鋼筋作為建設(shè)的主要材料，例如我國(guó)的首條跨海隧道———廈門(mén)翔安海底隧道在建設(shè)中便采用了大量的HＲB400鋼筋。目前，流通于我國(guó)市場(chǎng)上的鋼筋種類有很多，不同的鋼筋其結(jié)構(gòu)性能也不相同，了解各種鋼筋的分類顯得尤為重要。鋼筋的分類方式有很多中，不同的分類方式反映了鋼筋不同的制造方式和使用功能，從而從根本上區(qū)別鋼筋的性能特性。鋼筋按照軋制外形分可以分為以下四種:光圓鋼筋、帶肋鋼筋、鋼線(鋼絞線)、冷軋扭鋼筋。光圓鋼筋為圓形截面，一般直徑小于1cm，長(zhǎng)度為6－12m，是目前應(yīng)用最為廣泛的鋼筋;帶肋鋼筋一般分為螺旋形、人字形和月牙形三種，不同鋼筋等級(jí)其截面選擇也不相同。鋼線(鋼絞線)與冷軋扭鋼筋通常應(yīng)用于預(yù)應(yīng)力構(gòu)件中，因截面面積較大從而能夠與其他材料緊密粘結(jié)。鋼筋按照直徑大小還可以分為:鋼絲(直徑3～5mm)、細(xì)鋼筋(直徑6～10mm)、粗鋼筋(直徑大于22mm)。在建筑結(jié)構(gòu)中，由于不同部位結(jié)構(gòu)受力不同，鋼筋所產(chǎn)生的作用也不相同，按照鋼筋的作用可以分為:受壓鋼筋、受拉鋼筋、架立鋼筋、分布鋼筋、箍筋等。受壓鋼筋位于結(jié)構(gòu)的受壓區(qū)域，主要承受壓應(yīng)力，同樣，受拉鋼筋位于結(jié)構(gòu)的受拉區(qū)域，主要承受拉應(yīng)力。架立鋼筋的作用是固定箍筋位置，形成鋼筋骨架。分布鋼筋的作用是將承受的重量均勻地傳給受力筋，并固定受力筋的位置，以及抵抗熱脹冷縮所引起的溫度變形。箍筋的作用是承受一部分斜拉應(yīng)力，并固定受力筋的位置。目前我國(guó)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般分為普通鋼筋混個(gè)凝土結(jié)構(gòu)和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不同的結(jié)構(gòu)所選擇的鋼筋也不相同。目前我國(guó)市場(chǎng)上常用的鋼筋有熱軋光圓鋼筋、熱軋帶肋鋼筋、冷拔螺旋鋼筋、鋼絞線等。在實(shí)際鋼筋的選擇過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用要求并結(jié)合各種鋼筋的特性進(jìn)行選擇。
1．2鋼筋的特性
鋼筋的應(yīng)用主要由其本身的特性決定，鋼筋的`性能主要包括屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎性能等，這些性能均可以通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行確定。屈服點(diǎn):當(dāng)鋼筋的應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)以后，拉力不增加而變形卻顯著增加，將產(chǎn)生較大的殘余變形時(shí)，以這時(shí)的拉力值除以鋼筋的截面積所得到的鋼筋單位面積所承擔(dān)的拉力值，就是屈服點(diǎn)�？估瓘�(qiáng)度就是鋼筋被拉斷時(shí)所承受的最大拉應(yīng)力值，該值可以稱為鋼筋的極限抗拉強(qiáng)度。鋼筋的抗拉強(qiáng)度可以反映鋼筋在到達(dá)屈服點(diǎn)后的強(qiáng)度儲(chǔ)備，并對(duì)結(jié)構(gòu)承受反復(fù)荷載具有直接影響。鋼筋的抗拉強(qiáng)度與鋼筋的含碳量有關(guān)，含碳量少，其抗拉強(qiáng)度就較低。伸長(zhǎng)率是應(yīng)力一應(yīng)變曲線中試件被拉斷時(shí)的最大應(yīng)變值，又稱延伸率，它是衡量鋼筋塑性的一個(gè)指標(biāo)，與抗拉強(qiáng)度一樣，也是鋼筋機(jī)械性能中必不可少的保證項(xiàng)目。伸長(zhǎng)率越大鋼筋的塑形變形能力就越高。鋼筋的冷彎性能是產(chǎn)生鋼筋在常溫下加工產(chǎn)生塑性變形時(shí)對(duì)裂縫的抵抗能力。它可以反映鋼筋承受彎曲變形的能力。鋼筋的屈服點(diǎn)、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、冷彎性能展現(xiàn)了鋼筋良好的塑形和抗拉性能，同時(shí)也反映了其抗壓能力和抗變形能力的不足。
2混凝土性能
2．1混凝土的組成
混凝土是應(yīng)用最為悠久的建筑材料之一，通常是指指由膠凝材料將集料膠結(jié)成整體的工程復(fù)合材料的統(tǒng)稱。目前最常用的混凝土是以水泥作為膠凝材料，以砂、石作作為集料并摻加一定的水和外加劑組合而成的混合物�；炷恋慕M成主要有膠凝材料、集料、水、外加劑。膠凝材料分為有機(jī)膠凝材料和無(wú)機(jī)膠凝材料。無(wú)機(jī)膠凝材料混凝土包括石灰硅質(zhì)膠凝材料混凝土、硅酸鹽水泥系混凝土、鈣鋁水泥系混凝土、石膏混凝土等。有機(jī)膠凝材料混凝土包括瀝青混凝土和聚合物水泥混凝土、樹(shù)脂混凝土、聚合物浸漬混凝土等。
2．2凝土的特性
混凝土之所以能夠得到廣泛的應(yīng)用主要因?yàn)槠渥陨硖匦运�，混凝土的特性主要有以下幾點(diǎn):(1)混凝土具有良好的和易性。和易性主要包括流動(dòng)性、粘聚性和保水性三個(gè)方面。良好的和易性能夠保證混凝土與其他結(jié)合材料緊密膠結(jié)，增加了不同材料之間的摩擦力，提高了結(jié)構(gòu)的整體性。(2)較高的抗壓強(qiáng)度。強(qiáng)度是混凝土硬化后的最重要的力學(xué)性能，混凝土結(jié)構(gòu)具有較高的抗壓強(qiáng)度，從而保證結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力。混凝土也根據(jù)其抗壓強(qiáng)度不同分為19個(gè)等級(jí)。(3)較大的抗變形能力�；炷辆哂休^大的抗變形能力從而保證了結(jié)構(gòu)具有較大剛度，保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。(4)耐久性�；炷恋哪途眯允瞧湓谑褂眠^(guò)程中抵抗各種破壞因素作用的能力，混凝土耐久性的好壞，決定混凝土工程的壽命。耐久性通常包括耐腐蝕性、抗凍性、耐高溫性等。在一般情況下，混凝土具有良好的耐久性。
3總結(jié)
通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)鋼筋具有抗拉強(qiáng)度高、塑形變形能力大的特點(diǎn);混凝土具有良好的和易性、較高的抗壓強(qiáng)度、較大的抗變形能力和良好的耐久性的特點(diǎn)。兩種材料的特性也就決定了兩種材料單一存在時(shí)均不能保證結(jié)構(gòu)達(dá)到理想的安全性能。目前鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)作為我國(guó)建筑行業(yè)采用最為廣泛的材料，其結(jié)合了鋼筋和混凝土各自優(yōu)點(diǎn)，證明兩者具有較好的互補(bǔ)性，同時(shí)混凝土的存在還避免了鋼筋銹蝕的可能性，保證了結(jié)構(gòu)的安全性。
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