【正文】 鋼筋混凝土工程知識(shí)作者：日期：鋼筋混凝土工程在水利土木工程施工中，鋼筋混凝土工程占有非常重要的位置。鋼筋混凝土工程包括鋼筋、模板、砼三個(gè)工種工程，這是本章要介紹的主要內(nèi)容，也是全教材的重點(diǎn)內(nèi)容之一。第一節(jié) 鋼筋工程一. 鋼筋工程概述：（一） 常用鋼筋：Ⅰ—Ⅳ級(jí)。（二） 合格鋼筋： 應(yīng)有合格證明書(shū)，或者試驗(yàn)報(bào)告單。（三） 工地管理： 運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)的鋼筋，應(yīng)按不同的等級(jí)、不同的型號(hào)、不同的規(guī)格、不同的生產(chǎn)廠家，分批分類堆放，并按施工規(guī)范做有關(guān)性能實(shí)驗(yàn)，不符合要求的，應(yīng)重新分級(jí)。（四） 鋼筋加工內(nèi)容： 一般包括冷拉、冷拔、調(diào)直、剪切、彎曲、焊接等。二. 鋼筋冷拉：（一） 鋼筋冷拉概念：以節(jié)約鋼材、提高鋼筋屈服強(qiáng)度為目的，以超過(guò)屈服強(qiáng)度而又小于極限強(qiáng)度的拉應(yīng)力拉伸鋼筋，使其產(chǎn)生塑性變形的做法叫鋼筋冷拉。（二） 冷拉基本原理：（見(jiàn)27頁(yè)圖3—1）1. 第一次冷拉效果： 取一鋼筋對(duì)其施加拉應(yīng)力冷拉，鋼筋會(huì)發(fā)生變形（并作應(yīng)力——應(yīng)變圖）。隨著拉應(yīng)力增加，鋼筋內(nèi)部承受的拉應(yīng)力逐漸增大。當(dāng)鋼筋內(nèi)部產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過(guò)鋼筋具有的屈服點(diǎn)A，而達(dá)到C后，停止冷拉，卸去荷載。此時(shí)可以看到，鋼筋已產(chǎn)生塑性變形，在卸荷過(guò)程中，應(yīng)力——應(yīng)變圖有一個(gè)變化，直線O1C比直線OA要緩。2. 第二次冷拉效果： 重新施加拉應(yīng)力，將鋼筋拉伸到破壞，應(yīng)力——應(yīng)變圖出現(xiàn)新的變化，新的屈服點(diǎn)在C點(diǎn)附近，明顯高于原來(lái)的屈服點(diǎn)A。這個(gè)變化說(shuō)明，鋼筋的塑性發(fā)生了變化，塑性小了，硬度大了，鋼筋的強(qiáng)度得到提高，這一現(xiàn)象叫“變形硬化”。3. 鋼筋內(nèi)應(yīng)力調(diào)整時(shí)效： 冷拉卸荷后的鋼筋，有內(nèi)應(yīng)力存在，促使鋼筋的晶體組織自行調(diào)整，屈服強(qiáng)度進(jìn)一步提高。鋼筋屈服強(qiáng)度提高調(diào)整的過(guò)程稱為“時(shí)效”。顯然，時(shí)效過(guò)后，鋼筋的拉伸特性曲線就發(fā)生改變?nèi)鐖D中O1CDE（一撇）。鋼筋種類不同、溫度條件不同，時(shí)效也不同。Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)鋼筋，在常溫下，15—20天完成，這叫“自然時(shí)效”；在溫度100度下，2小時(shí)可完成，（多用蒸汽加熱或者電熱方法），這叫“人工時(shí)效”。Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)鋼筋，一般通過(guò)電加熱到150—300度，經(jīng)20分鐘可以完成。4. 冷拉鋼筋的使用： 冷拉鋼筋一般不作受壓鋼筋使用，在受沖擊荷載的構(gòu)件中，在負(fù)溫度條件下、在非預(yù)應(yīng)力的水工砼中，都不能使用冷拉鋼筋，對(duì)于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)和5號(hào)鋼的鋼筋在冷拉以后，一般用作預(yù)應(yīng)力鋼筋。（三） 鋼筋冷拉控制：1冷拉率： 冷拉時(shí)，鋼筋彈性變形的總伸長(zhǎng)值與原有長(zhǎng)度 的百分比稱冷拉率。（注意冷拉應(yīng)力的概念）： 鋼筋的冷拉應(yīng)力和冷拉率越大，則鋼筋強(qiáng)度的提高和塑性的降低就越多，但是，冷拉后的鋼筋應(yīng)仍然具有一定的塑性，以保證結(jié)構(gòu)在破壞前還會(huì)出現(xiàn)比較明顯的變形，不至于形成突然的脆性破壞。這就是冷拉控制的目的。： 冷拉控制可用冷拉應(yīng)力，也可用冷拉率，要求盡量用冷拉應(yīng)力。（其控制指標(biāo)見(jiàn)教材28頁(yè)表3——1和表3——2）5. 不同情況的冷拉控制： 1） 冷拉應(yīng)力控制的情況： 對(duì)于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級(jí)鋼筋和5號(hào)鋼的鋼筋，在冷拉后，作預(yù)應(yīng)力鋼筋使用的，要用冷拉應(yīng)力控制。但鋼筋冷拉后經(jīng)檢查，最大冷拉率超過(guò)了規(guī)范規(guī)定（表3——1）值，還要再進(jìn)行機(jī)械能實(shí)驗(yàn)。2） 冷拉率測(cè)定控制要求： 以冷拉率控制鋼筋冷拉時(shí)，控制值要由試驗(yàn)確定。試驗(yàn)測(cè)定時(shí)要求：同爐同批的測(cè)定試件，不能少于4個(gè)，每個(gè)試件都要按規(guī)范規(guī)定的冷拉應(yīng)力測(cè)定相應(yīng)的冷拉率，并取試件的平均值作為該爐該批鋼筋的實(shí)際冷拉率。如果鋼筋強(qiáng)度偏高，平均的冷拉率低于1%時(shí)，在鋼筋冷拉時(shí)，仍要按1%的冷拉率控制。3） 不同爐批的冷拉控制： 對(duì)于混雜，分不清爐批的鋼筋，冷拉時(shí)，不能用冷拉率控制，而且要冷拉多根連接的鋼筋，每根的冷拉率和控制應(yīng)力都要符合規(guī)范規(guī)定（表3——1）。4） 冷拉速度控制： 要使鋼筋充分變形，就要適當(dāng)控制冷拉速度，——。同時(shí)要求，冷拉到規(guī)定的應(yīng)力和冷拉率以后，隨即停拉2——3以后，再放松鋼筋，結(jié)束冷拉，以給鋼筋充分變形的時(shí)間。5） 冷拉控制方法： 冷拉時(shí)只用冷拉率或者冷拉應(yīng)力控制叫單控，冷拉時(shí)冷拉率和冷拉應(yīng)力同時(shí)應(yīng)用，稱為雙控。采用單控，施工簡(jiǎn)單方便。但對(duì)于材質(zhì)不均勻的鋼筋，不可能逐根試驗(yàn)（逐根試驗(yàn)，費(fèi)工費(fèi)料，不可能這樣做，有的同一根鋼筋冷拉率也不一樣）冷拉質(zhì)量得不到保證。雙控方法可以避免上述問(wèn)題。冷拉時(shí)，對(duì)于控制應(yīng)力已經(jīng)達(dá)到，冷拉率沒(méi)有超過(guò)允許值的，可以認(rèn)為合格。但是，如果冷拉率已經(jīng)達(dá)到，而冷拉應(yīng)力還達(dá)不到控制應(yīng)力，這種鋼筋要降低強(qiáng)度使用。對(duì)于預(yù)應(yīng)力鋼筋必須采用雙控方法。（四） 冷拉設(shè)備簡(jiǎn)說(shuō)：（如29頁(yè)圖3——2） 冷拉設(shè)備一般都有拉力裝置（給鋼筋施加拉力的設(shè)備）、承力裝置（固定受力的設(shè)備）、鋼筋?yuàn)A具（固定連接鋼筋的設(shè)備）、測(cè)量設(shè)備（測(cè)量冷拉長(zhǎng)度的設(shè)備）組成。各種用途的設(shè)備，都有許多類型，在施工實(shí)習(xí)或者今后的實(shí)際工作中注意了解掌握。三. 鋼筋冷拔：（一） 鋼筋冷拔的概念： 這是將直徑6——8的1級(jí)鋼筋冷拔成低碳鋼絲的一種鋼筋加工手段。特點(diǎn)是，與受純拉伸應(yīng)力比，冷拔是同時(shí)受縱向拉伸和橫向壓縮的立體應(yīng)力。因此，鋼筋冷拔后的強(qiáng)度提高更多，可達(dá)40%——90%，但冷拔后塑性大大降低，應(yīng)力應(yīng)變的屈服階段基本不再存在。（硬度提高了，塑性降低了）。（二） 冷拔低碳鋼絲分級(jí)和用途： 它分甲級(jí)和乙級(jí)。甲級(jí)主要作預(yù)應(yīng)力鋼筋使用；乙級(jí)可以用于焊接鋼筋網(wǎng)、焊接骨架、焊接箍筋、焊接構(gòu)造鋼筋。（三） 冷拔基本工藝：（基本過(guò)程是） 軋頭：固定鋼筋端部的工序； 剝皮：清楚鋼筋表層硬渣殼的工序（鋼筋表層的硬渣殼，容易損壞拔絲模具）； 潤(rùn)滑：減少拔絲過(guò)程磨阻力的工序（潤(rùn)滑劑一般用甲級(jí)石灰、動(dòng)物油、白蠟、水，按適當(dāng)比例配置而成，經(jīng)驗(yàn)比例為1：：：2）； 拔絲：將鋼筋通過(guò)特制的鎢合金拔絲?？讖?qiáng)力拉拔成小直徑鋼絲的工序。（四） 冷拔影響因素： 主要影響因素是鋼筋本身的質(zhì)量和冷拔的總壓縮率。例如：對(duì)于質(zhì)量的要求，甲級(jí)冷拔低碳鋼絲要用符合Ⅰ級(jí)熱軋鋼筋的光圓盤(pán)條進(jìn)行拔制?？倝嚎s率一般按下式控制： 式中：d0 —原料鋼筋直徑（mm）； d—成品鋼絲直徑（ mm）；β越大，抗拉強(qiáng)度提高越大，同時(shí)，塑性降低也越多。因此β不宜過(guò)大或過(guò)小，一般控制在60—80%。所以直徑5 mm的鋼絲由φ8鋼筋拔制；—4 。（五） 冷拔次數(shù)控制： 由鋼筋拔成鋼絲一般要經(jīng)過(guò)多次冷拔，冷拔次數(shù)對(duì)鋼絲強(qiáng)度影響不大，但卻影響生產(chǎn)率。因?yàn)椋螖?shù)過(guò)少，一次壓縮率大，對(duì)拔絲機(jī)具要求高（功率要大），對(duì)拔絲模具損耗嚴(yán)重，還容易斷絲；次數(shù)過(guò)多，鋼絲的塑性降低也多，并且拔成的鋼絲脆性大，容易斷，生產(chǎn)率就會(huì)降低。次數(shù)的控制是控制每一次拉拔前后的直徑比。四. 鋼筋焊接： 鋼筋焊接也是鋼筋加工的重要內(nèi)容之一，鋼筋焊接方法很多，焊接設(shè)備復(fù)雜，技術(shù)要求較高，因此，對(duì)電焊工要專門(mén)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)，故本部分內(nèi)容課堂上不再進(jìn)行討論。五. 鋼筋的其他加工：鋼筋的調(diào)直、除銹、剪切、彎曲等工作，都是鋼筋加工的具體內(nèi)容。（一） 調(diào)直： 鋼筋成型加工之前必須進(jìn)行的工作就是調(diào)直。調(diào)直的方法可以用調(diào)直機(jī)，也可以人工在鋼板上用錘子敲打，更多的是采用冷拉法。專門(mén)為了調(diào)直進(jìn)行的冷拉，要控制冷拉率不大于1—2%。（二） 除銹： 鋼筋在運(yùn)輸、存放等管理過(guò)程中，難免會(huì)沾污油漬、漆污、生銹等。過(guò)去在施工前，除銹是必須要進(jìn)行的工序，以免影響與砼的粘接。但實(shí)踐證明，不嚴(yán)重的銹對(duì)粘接性并無(wú)影響。所以，現(xiàn)在對(duì)一般的銹不再清除。銹在冷拉、調(diào)直等加工工序中，銹會(huì)自動(dòng)脫落。生銹嚴(yán)重的一般還是要清理。除銹方法常用：鋼絲刷擦刷，機(jī)動(dòng)鋼絲輪擦磨，機(jī)動(dòng)鋼絲刷磨刷，噴沙槍噴沙，生銹很嚴(yán)重，有特殊要求的，可在硫酸或者鹽酸池中進(jìn)行酸洗除銹。（三） 剪切： 剪切是指鋼筋的下料切斷。這一工作主要是選擇合適的剪切機(jī)具。常用的有電動(dòng)剪切機(jī)或液壓剪切機(jī)（剪切40mm以下的）、手動(dòng) 剪切器（剪切12mm以下的）、氧炔焰切割、電弧切割（切割特粗鋼筋）。（四） 彎曲成型： 40mm以下的鋼筋一般用專門(mén)的鋼筋彎曲機(jī)彎曲成型，無(wú)彎曲機(jī)的也可以在工作臺(tái)上手工彎制。但，不論采取什么方法，彎曲成型都應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。六. 鋼筋配料： 鋼筋配料加工主要是使長(zhǎng)料長(zhǎng)用，短了短用，余料配用，盡量減少鋼筋的廢料。配料加工應(yīng)做好兩項(xiàng)工作，一是按設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算好各種鋼筋的 下料長(zhǎng)度，二是選擇適當(dāng)?shù)拇鷵Q鋼筋。（一） 下料長(zhǎng)度計(jì)算（簡(jiǎn)介）： 直鋼筋下料長(zhǎng)度=外包線長(zhǎng)度+彎鉤加長(zhǎng)值 彎起鋼筋（包括箍筋）的下料長(zhǎng)度=外包線總長(zhǎng)度彎曲調(diào)整值+彎鉤加長(zhǎng)值1. 外包線長(zhǎng)度：（在鋼筋砼結(jié)構(gòu)學(xué)中應(yīng)有詳細(xì)介紹） 鋼筋直徑具有一定的尺寸，鋼筋彎曲后，其外包長(zhǎng)度和中線長(zhǎng)度是不同的，外包線長(zhǎng)，中線短，這是顯而易見(jiàn)的道理。它們之間的差值叫“度量差值”。在設(shè)計(jì)圖中，鋼筋的尺寸一般按外包尺寸表注，但加工下料長(zhǎng)度應(yīng)按中線計(jì)算。因此計(jì)算下料長(zhǎng)度時(shí)，必須從外包尺寸中扣除度量差值。這一工作是對(duì)外包長(zhǎng)度的調(diào)整，因此 量度差值也叫“彎曲調(diào)整值”。它的大小，彎轉(zhuǎn)角度、鋼筋直徑彎轉(zhuǎn)心軸的直徑有關(guān)。所以要求：1）（）；Ⅱ級(jí)鋼筋彎轉(zhuǎn)900時(shí)，當(dāng)鋼筋的直徑小于16mm時(shí)，其最小彎轉(zhuǎn)內(nèi)直徑應(yīng)為5d；當(dāng)鋼筋的直徑大于16mm時(shí)，其最小彎轉(zhuǎn)內(nèi)直徑應(yīng)為7d。2），此時(shí)，彎轉(zhuǎn)450的調(diào)整值為1d，彎折600的調(diào)整值為2d。（這是水工砼施工規(guī)范的規(guī)定，目的是防止鋼筋內(nèi)彎處的砼受到過(guò)大的局部擠壓。）2. 端部彎鉤長(zhǎng)度： （鉤頂切線）以外需要增加的長(zhǎng)度。這個(gè)需要增加的長(zhǎng)度與彎鉤的制作方法和彎鉤形式有關(guān)。人工彎制時(shí)，為了有利于鋼筋扳子卡固，端部要留有平直段（一般3d），機(jī)械彎制時(shí)，平直段可以縮短，甚至取消。人工彎制時(shí)的加長(zhǎng)值的取法為； 。圓鋼筋制成的箍筋，其彎鉤的加長(zhǎng)值 按教材35頁(yè)表3—4控制。（二） 箍筋的代換：1. 鋼筋代換的原因： 施工中缺少設(shè)計(jì)圖紙中所要求的鋼筋的品種或者規(guī)格，以現(xiàn)有的鋼筋品種或者規(guī)格代替設(shè)計(jì)所要求的鋼筋的品種或者規(guī)格，以促使施工按計(jì)劃進(jìn)度進(jìn)行。2. 鋼筋代換原則：1） 等強(qiáng)度代換： 按鋼筋承擔(dān)的拉、壓能力相等原則進(jìn)行代換。2） 等面積代換： 按鋼筋面積相等的原則進(jìn)行代換。（配津率代換）3） 等彎矩代換： 按抗彎能力相等的原則進(jìn)行代換。4） 進(jìn)行抗裂驗(yàn)算： 對(duì)構(gòu)件裂縫開(kāi)展寬度有控制要求的。5） 滿足構(gòu)造要求： 鋼筋間距、最小直徑、鋼筋根數(shù)、錨固長(zhǎng)度等。第二節(jié) 模板工程 模板是砼工程不可缺少的作業(yè)內(nèi)容，模板需要消耗大量的木材、鋼材、勞動(dòng)力、資金等，模板質(zhì)量還會(huì)直接影響砼工程的質(zhì)量和進(jìn)度。因此，對(duì)模板工程也要給予高度重視。一. 模板的作用： 模板對(duì)新澆筑的塑性砼起著成型、支承作用，同時(shí)具有保護(hù)和改善混凝土表面質(zhì)量的作用。二. 對(duì)模板的要求：1. 保證混凝土結(jié)構(gòu)物外形、尺寸位置符合設(shè)計(jì)要求。2. 具有足夠的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性。3. 表面光華平整，接縫嚴(yán)密，遇水不變形，不漏漿。4. 做到標(biāo)準(zhǔn)化，系列化，方便拆裝，周轉(zhuǎn)次數(shù)多。5. 有利于機(jī)械化施工。6. .盡量節(jié)約木材。三. 模板的基本類型：1. 按形狀分： 模板形狀一般隨混凝土結(jié)構(gòu)物形狀二異，使用最多的是平面模板，部分結(jié)構(gòu)物使用異形模板。2. 按材料分： 類型繁多，主要有： 木模（優(yōu)點(diǎn)是；加工方便能夠適應(yīng)形狀復(fù)雜的各種結(jié)構(gòu)，隔熱性能好，對(duì)砼表面保護(hù)有利；缺點(diǎn)是：容易變形，周轉(zhuǎn)次數(shù)少，成本高。過(guò)去采用較多，現(xiàn)已逐步減少）、 膠合板模（優(yōu)點(diǎn)：重量小，表面平整，吸水后變形小使用周期比一般模板高1—2倍，缺點(diǎn)還是成本較高。使用量比過(guò)去 多）、 鋼模（優(yōu)點(diǎn)：周轉(zhuǎn)次數(shù)高，施工質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)效果好；缺點(diǎn)隔熱、保溫性能差，不利于冬季施工。現(xiàn)在使用廣泛）、