第一節鋼筋的分類
鋼筋種類很多，通常按化學成分、機械效能、生產工藝等進行分類。
一、按化學成分分
碳素鋼鋼筋和普通低合金鋼筋。
碳素鋼鋼筋按碳量多少，又分為低碳鋼鋼筋（含碳量低於0.25％，如i級鋼筋），中碳鋼鋼筋（含碳量0.25％～0.
7％，如iv級鋼筋），高碳鋼鋼筋（含碳量0.70％～1.4％，如碳素鋼絲），碳素鋼中除含有鐵和碳元素外，還有少量在冶煉過程中帶有的矽、錳、磷、硫等雜質。
普通低合金鋼鋼筋是在低碳鋼和中碳鋼中加入少量合金無素，獲得強度高和綜合性能好的鋼種，在鋼筋中常用的合金元素有矽、錳、釩、鈦等，普通低合金鋼鋼筋主要品種有：20mnsi、40si2mnv、45simnti等。
各種化學成分含量的多少，對鋼筋機械效能和可焊性的影響極大。一般建築用鋼筋在正常情況下不作化學成分的檢驗，但在選用鋼筋時，仍需注意鋼筋的化學成分。下面介紹鋼筋中主要的五種元素對其效能的影響。
碳（c）：碳與鐵形成化合物滲碳休（fe3c）,材性硬且脆，鋼中含碳量增加滲碳體量就大，鋼的硬度和強度也提高，而塑性和韌性則下降，材性變脆，其焊接性也隨之變差。
錳（mn）：它是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼中的，可使鋼的塑性及韌性下降，因此含量要合適，一般含量在1.5％以下。
矽（si）：它也是作為脫氧劑加入鋼中的，可使鋼的強度和硬度增加。有時特意加入一些使其含量大於0.4％，但不能超過0.6％，因為它含量大時與碳（c）含量大時的作用一樣。
硫（s）:它是一種導致鋼熱脆性、使鋼在焊接時出現熱裂紋的有害雜質。它在鋼中的存在使鋼的塑性和韌性下降。一般要求其含量不得超過0.045％。
磷（p）：它也是一種有害物質。磷使鋼容易發生冷脆並惡化鋼的焊接效能，尤其在200℃時，它可使鋼材或焊縫出現冷裂紋。
一般要求其含量低於0.045％，即使有些低合金鋼也必須控制在0.050％～0.
120％之間。
二、按機械效能分
鋼筋混凝土結構用熱軋鋼筋，過去大都採用碳鋼。隨著普通低合金鋼的發展，現行熱軋鋼筋，除了碳鋼的3號鋼外，全為普通低合金鋼。按機械效能把鋼筋分為四級：
ⅰ級鋼筋-235/370級
ⅱ級鋼筋-335/510級
ⅲ級鋼筋-370/570
ⅳ級鋼筋-540/835級
分子是屈服強度，分母是抗拉強度，單位是mpa。
三、按生產工藝及軋制外形分
鋼筋混凝土用鋼筋分為熱軋帶肋鋼筋（gb1499-91）、餘熱處理鋼筋（gb13014-91）、熱軋光圓鋼筋（gb13013-91）和普通低碳鋼熱軋圓盤條。
1、熱軋帶肋鋼筋
熱軋帶肋鋼筋是經熱軋成型並自然冷卻的成品鋼筋。它的橫截面通常為圓形，且表面帶有兩條縱肋和沿長度方向均勻分布的橫肋，當橫肋的縱截面呈月牙形，且與縱肋不相交時，稱為月牙形鋼筋；當橫肋的縱截面高度相等，且與縱肋相交時，稱為等高肋鋼筋，其形狀見圖1-1和圖1-2，ⅱ、ⅲ級帶肋鋼筋，採用月牙肋表面形狀，其尺寸及允許偏差應符合表1-1的規定。
2、餘熱處理鋼筋
餘熱處理鋼筋是指將鋼材熱軋成型後立即穿水，進行表面冷卻控制，然後利用芯部餘熱自身完成回火處理所得的成品鋼筋，它也是帶肋鋼筋，目前僅有月牙鋼筋，其鋼筋表面及截面形狀與熱軋帶肋鋼筋相同，餘熱處理帶肋鋼筋的級別為ⅲ級。
月牙形鋼筋外形尺寸
注：1.縱肋斜角θ為0-30°；
2.尺寸a、b為參考資料。
3、光圓鋼筋
光圓鋼筋是指橫載面為圓形，且表面為光滑的鋼筋混凝土配筋用鋼材，此類鋼筋屬ⅰ級鋼筋，鋼筋的公稱直徑範圍為8mm～20mm.
第二節鋼筋的機械效能
一、鋼筋的拉伸試驗
鋼筋主要機械效能的各項指標是通過靜力拉伸試驗和冷彎試驗來獲得的。由靜力拉伸試驗得出的應力一應變曲線，是描述鋼筋在單向均勻受拉下工作特性的重要方式，靜力拉伸試驗是由四個階段組成的（見圖1-3）
1、彈性階段（o-a）
從圖1-3中可以看出，在oa範圍內，拉力增加，變形也增加；卸去拉力，試件能恢復原狀。材料在卸去外力後能恢復原狀的性質，叫做彈性。因此，這一階段叫做彈性階段。
彈性階段的最高點（圖中的a點）所對應的應力稱為彈性極限，因彈性階段的應力與應變成正比，所以也稱比例極限，用f0表示
2、屈服階段（a-b）
當應力超過比例極限後，應力與應變不再成比例增加，開始時圖形還接近直線，而後形成接近於水平的鋸齒形線，這時，應力在很小的範圍內波動，而應變急劇地增長，這種現象好象鋼筋對於外力屈服了一樣，所以，這一階段叫做屈服階段（a-b）。在屈服階段，鋼筋的性質由彈性轉化為塑性，如將外力卸去，試件的變形不能完全恢復。不能恢復的變形稱為殘餘變形或稱塑性變形。
與鋸齒線最高點b上相對應的應力稱為屈服上限。對應於最低點b下的應力稱為屈服下限。工程上取屈服下限作為計算強度指標，叫屈服強度（或稱屈服點、流限），用fy表示。
3、強化階段（b-c）
鋼筋拉試驗過了第二階段即屈服階段以後，鋼筋內部組織發生了劇烈的變化，重新建立了平衡，鋼筋抵抗外力的能力又有了很大的增加。應力與應變的關係表現為上公升的曲線，這個階段稱為強化階段。
與強化階段最高點c相對應的應力就是鋼筋的極限強度，稱為抗拉強度，用fu表示。
4、頸縮階段（c-d）
當應力達到拉伸曲線的最高點c後，試件的薄弱截面開始顯著縮小，產生頸縮現象（見圖1-4），即進入頸縮階段。由於試件頸縮處截面急劇縮小，能承受的拉力隨著下降，塑性變形迅速增加，最後該處發生斷裂。
圖1-3是軟鋼（i-ⅳ級鋼筋屬於軟鋼）的拉伸曲線圖。在軟鋼中，鋼筋的屈服階段較為明顯；而硬鋼（碳素鋼絲、刻痕鋼絲、冷拔低碳鋼絲屬於硬鋼）在拉伸試驗中屈服則很不明顯，也沒有明顯的屈服點，如圖1-5所示。
從圖1-5中可以看出，a點以前為彈性階段，a點應力稱比例極限（約為極限強度的0.65倍）。a點以後，鋼筋表現出一定的塑性，到b點達到極限強度，b點以後會因「頸縮」現象而具有下降階段bc.
兩者對比，可以看出，硬鋼的特點是抗拉強度高和伸長率小，沒有明顯的屈服階段，彈性階段長而塑性階段短，試件破壞時沒有明顯的訊號而突然斷裂。因此，在構件中採用硬鋼配筋時，必須注意這些特點。
二、鋼筋的機械效能
鋼筋的機械效能通過試驗來測定，微量鋼筋質量標準的機械效能有屈服點、抗拉強度、伸長率，冷彎效能等指標。
1、屈服點(fy)
當鋼筋的應力超過屈服點以後，拉力不增加而變形卻顯著增加，將產生較大的殘餘變形時，以這時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的拉力值，就是屈服點σs°
2、抗拉強度（fu）
抗拉強度就是以鋼筋被拉斷前所能承擔的最大拉力值除以鋼筋截面積所得的拉力值，抗拉強度又稱為極限強度。它是應力一應變曲線中最大的應力值，雖然在強度計算中沒有直接意義，但卻是鋼筋機械效能中必不可少的保證專案。因為：
（1）抗拉強度是鋼筋在承受靜力荷載的極限能力，可以表示鋼筋在達到屈服點以後還有多少強度儲備，是抵抗塑性破壞的重要指標。
（2）鋼筋有熔煉、軋制過程中的缺陷，以及鋼筋的化學成分含量的不穩定，常常反映到抗拉強度上，當含碳量過高，軋制終止時溫度過低，抗拉強度就可能很高；當含碳量少，鋼中非金屬夾雜物過多時，抗拉強度就較低。
（3）抗拉強度的高低，對鋼筋混凝土結構抵抗反覆荷載的能力有直接影響。
3、伸長率
伸長率是應力一應變曲線中試件被拉斷時的最大應變值，又稱延伸率，它是衡量鋼筋塑性的乙個指標，與抗拉強度一樣，也是鋼筋機械效能中必不可少的保證專案。
伸長率的計算，是鋼筋在拉力作用下斷裂時，被拉長的那部分長度佔原長的百分比。把試件斷裂的兩段拼起來，可量得斷裂後標距段長l1(見圖1-6），減去標距原長l0就是塑性變形值，此值與原長的比率用δ表示，即
伸長率δ值越大，表明鋼材的塑性越好。伸長率與標距有關，對熱軋鋼筋的標距取試件直徑的10倍長度作為測量的標準，其伸長率以δ10表示。對於鋼絲取標距長度為100mm作為測最檢驗的標準，以δ100表示。
對於鋼絞線則為δ200。
4、冷彎效能
冷彎效能是指鋼筋在經冷加工（即常溫下加工）產生塑性變形時，對產生裂縫的抵抗能力。冷彎試驗是測定鋼筋在常溫下承受彎曲變形能力的試驗。試驗時不應考慮應力的大小，而將直徑為d的鋼筋試件，繞直徑為d的彎心（d規定有1d、3d、4d、5d）彎成180°或90°（見圖1-7）。
然後檢查鋼筋試樣有無裂縫、鱗落、斷裂等現象，以鑑別其質量是否合乎要求，冷彎試驗是一種較嚴格的檢驗，能揭示鋼筋內部組織不均勻等缺陷。
三、熱軋帶肋鋼筋的技術標準
熱軋帶肋鋼筋是鋼筋混凝土結構中最常用的受力主筋，其力學效能、工藝效能應符合表1-2的要求。
第三節金屬材料的硬度和彈性模量
一、硬度
金屬材料硬度常用的測定方法為布氏法、洛氏法等，故硬度指標有：布氏硬度（hb）、洛氏硬度（hra、hrb、hrc）。
1、布氏硬度
在直徑為d的淬火鋼球上，加以荷載為p的壓力，使其壓入被測金屬材料的表面，並保持一定的時間，然後去除載荷，測量金屬表面上的凹痕面積，求出單位面積所受的壓力，即表面布氏硬度值，用hb表示，
式中p-所加載荷（n）；
d--標準鋼球直徑（mm）；
d--壓痕直徑（mm）。
在實際測定中，用放大鏡測得壓痕直徑d後，可以直接查表求得硬度值。
由於布氏硬度的壓頭是淬火鋼球，因此它只適用於硬度較低，hb<450的金屬材料。當被測材料硬度較高時，鋼球本身也會發生變形，這樣便失去了測量的準確性。因此布氏硬度適用於測量退火、正火、調質及灰口鑄鐵等零件的硬度。
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