建筑材料钢筋和混凝土的特性探讨论文
摘要:本文将以钢筋和混凝土作为研究对象，着重分析钢筋和混凝土材料的特性，并进一步的分析钢筋混凝土结构的性能，希望通过分析可以得到各种材料特性与结构安全的关系，从而为今后此类施工提供借鉴。
关键词:混凝土；钢筋；材料特性；钢筋混凝土结构；结构安全性
近年来，随着我国城市化水平的不断提高，我国的工程建设和建筑业有了飞速发展，其中我国每年对基础建设投资超越万亿并且不断上升。工程建设行业在取得一个又一个骄人成绩的同时，也存在一系列的问题，这其中人们关注的主要问题是结构的安全性问题，结构的安全问题与人们的生命财产密切相关。影响结构安全性的因素有很多，其中材料的性能是诸多问题的主要因素。纵观我国各行各业的工程建设可以发现，钢筋混凝土结构在所有工程结构中占主要地位，我国新建的各类工程中，以钢筋混凝土为材料的占到了90%以上，可见钢筋混凝土结构应用之广泛。因此，钢筋混凝土的材料性能也是影响我国建筑结构安全的主要因素，这样一来，研究钢筋和混凝土材料特性也就显得尤为必要。本文将以钢筋和混凝土作为研究对象，着重分析钢筋和混凝土材料的特性，并进一步的分析钢筋混凝土结构的性能，希望通过分析可以得到各种材料特性与结构安全的关系，从而为今后此类施工提供借鉴。
1钢筋的特性
1．1钢筋种类
钢筋是我国应用最为广泛的建筑材料之一，从小到普通住宅，大到跨海大桥均将钢筋作为建设的主要材料，例如我国的首条跨海隧道———厦门翔安海底隧道在建设中便采用了大量的HＲB400钢筋。目前，流通于我国市场上的钢筋种类有很多，不同的钢筋其结构性能也不相同，了解各种钢筋的分类显得尤为重要。钢筋的分类方式有很多中，不同的分类方式反映了钢筋不同的制造方式和使用功能，从而从根本上区别钢筋的性能特性。钢筋按照轧制外形分可以分为以下四种:光圆钢筋、带肋钢筋、钢线(钢绞线)、冷轧扭钢筋。光圆钢筋为圆形截面，一般直径小于1cm，长度为6－12m，是目前应用最为广泛的钢筋;带肋钢筋一般分为螺旋形、人字形和月牙形三种，不同钢筋等级其截面选择也不相同。钢线(钢绞线)与冷轧扭钢筋通常应用于预应力构件中，因截面面积较大从而能够与其他材料紧密粘结。钢筋按照直径大小还可以分为:钢丝(直径3～5mm)、细钢筋(直径6～10mm)、粗钢筋(直径大于22mm)。在建筑结构中，由于不同部位结构受力不同，钢筋所产生的作用也不相同，按照钢筋的作用可以分为:受压钢筋、受拉钢筋、架立钢筋、分布钢筋、箍筋等。受压钢筋位于结构的受压区域，主要承受压应力，同样，受拉钢筋位于结构的受拉区域，主要承受拉应力。架立钢筋的作用是固定箍筋位置，形成钢筋骨架。分布钢筋的作用是将承受的重量均匀地传给受力筋，并固定受力筋的位置，以及抵抗热胀冷缩所引起的温度变形。箍筋的作用是承受一部分斜拉应力，并固定受力筋的位置。目前我国钢筋混凝土结构一般分为普通钢筋混个凝土结构和预应力钢筋混凝土结构，不同的结构所选择的钢筋也不相同。目前我国市场上常用的钢筋有热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋、冷拔螺旋钢筋、钢绞线等。在实际钢筋的选择过程中，应根据结构的使用要求并结合各种钢筋的特性进行选择。
1．2钢筋的特性
钢筋的应用主要由其本身的特性决定，钢筋的`性能主要包括屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能等，这些性能均可以通过试验进行确定。屈服点:当钢筋的应力超过屈服点以后，拉力不增加而变形却显著增加，将产生较大的残余变形时，以这时的拉力值除以钢筋的截面积所得到的钢筋单位面积所承担的拉力值，就是屈服点。抗拉强度就是钢筋被拉断时所承受的最大拉应力值，该值可以称为钢筋的极限抗拉强度。钢筋的抗拉强度可以反映钢筋在到达屈服点后的强度储备，并对结构承受反复荷载具有直接影响。钢筋的抗拉强度与钢筋的含碳量有关，含碳量少，其抗拉强度就较低。伸长率是应力一应变曲线中试件被拉断时的最大应变值，又称延伸率，它是衡量钢筋塑性的一个指标，与抗拉强度一样，也是钢筋机械性能中必不可少的保证项目。伸长率越大钢筋的塑形变形能力就越高。钢筋的冷弯性能是产生钢筋在常温下加工产生塑性变形时对裂缝的抵抗能力。它可以反映钢筋承受弯曲变形的能力。钢筋的屈服点、抗拉强度、伸长率、冷弯性能展现了钢筋良好的塑形和抗拉性能，同时也反映了其抗压能力和抗变形能力的不足。
2混凝土性能
2．1混凝土的组成
混凝土是应用最为悠久的建筑材料之一，通常是指指由胶凝材料将集料胶结成整体的工程复合材料的统称。目前最常用的混凝土是以水泥作为胶凝材料，以砂、石作作为集料并掺加一定的水和外加剂组合而成的混合物。混凝土的组成主要有胶凝材料、集料、水、外加剂。胶凝材料分为有机胶凝材料和无机胶凝材料。无机胶凝材料混凝土包括石灰硅质胶凝材料混凝土、硅酸盐水泥系混凝土、钙铝水泥系混凝土、石膏混凝土等。有机胶凝材料混凝土包括沥青混凝土和聚合物水泥混凝土、树脂混凝土、聚合物浸渍混凝土等。
2．2凝土的特性
混凝土之所以能够得到广泛的应用主要因为其自身特性所致，混凝土的特性主要有以下几点:(1)混凝土具有良好的和易性。和易性主要包括流动性、粘聚性和保水性三个方面。良好的和易性能够保证混凝土与其他结合材料紧密胶结，增加了不同材料之间的摩擦力，提高了结构的整体性。(2)较高的抗压强度。强度是混凝土硬化后的最重要的力学性能，混凝土结构具有较高的抗压强度，从而保证结构具有足够的承载能力。混凝土也根据其抗压强度不同分为19个等级。(3)较大的抗变形能力。混凝土具有较大的抗变形能力从而保证了结构具有较大刚度，保证了结构的稳定性。(4)耐久性。混凝土的耐久性是其在使用过程中抵抗各种破坏因素作用的能力，混凝土耐久性的好坏，决定混凝土工程的寿命。耐久性通常包括耐腐蚀性、抗冻性、耐高温性等。在一般情况下，混凝土具有良好的耐久性。
3总结
通过研究可以发现钢筋具有抗拉强度高、塑形变形能力大的特点;混凝土具有良好的和易性、较高的抗压强度、较大的抗变形能力和良好的耐久性的特点。两种材料的特性也就决定了两种材料单一存在时均不能保证结构达到理想的安全性能。目前钢筋混凝土结构作为我国建筑行业采用最为广泛的材料，其结合了钢筋和混凝土各自优点，证明两者具有较好的互补性，同时混凝土的存在还避免了钢筋锈蚀的可能性，保证了结构的安全性。
参考文献:
［1］许成详，关萍．工程结构［M］．北京:科学出版社，2012．
［2］杨茂盛，王乐．混凝土结构工程综合性能评价的技术方法分析［J］．西安建筑科技大学学报:自然科学版，2007，39，(2):263－265．
［3］《混凝土结构设计规范》GB50010－2010．
［4］《混凝土结构工程施工规范》GB506666－2011．
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