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摘要：新型鋼筋具有較高的強(qiáng)度、足夠的塑性性能、與混凝土的優(yōu)異粘結(jié)性能、是好的結(jié)構(gòu)性能和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益和廣闊的應(yīng)用前景。本文介紹了新Ⅲ級鋼筋和冷軋扭鋼筋及其主要優(yōu)點(diǎn)，分析了兩種新型鋼筋應(yīng)用于建筑工程的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益，旨在對新型鋼筋的推廣應(yīng)用有所裨益。...

HRB400新Ⅲ級鋼筋和冷軋扭鋼筋應(yīng)用和效益分析

肖  旭

(西安市第三建筑工程公司  710054  西安)

    目前，我國鋼材產(chǎn)量已居世界前列，建筑用鋼材逐年增加。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國建筑用鋼筋的年消耗量1400萬--l500萬噸。從l994--1998午，我國新Ⅲ級鋼筋用量僅24．8萬噸(包括部分線材)，而同期Ⅱ級鋼筋用量達(dá)1000萬噸。5年中新Ⅲ級鋼筋用量僅占Ⅱ級鋼筋的2．5％。l998年建設(shè)部明確提出：“新Ⅲ級鋼筋是專門為建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)用開發(fā)的新型鋼筋，該鋼種已列入新修訂的國家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)大力推廣使之成為我國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)主導(dǎo)鋼種”。熱軋帶肋新Ⅲ級鋼筋已作為高效鋼筋被列為重點(diǎn)推廣應(yīng)用的建筑業(yè) 10項(xiàng)新技術(shù)之一，其主要技術(shù)指標(biāo)，可焊性、可加工性能均較優(yōu)良。將其作為我國混凝士結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)鋼筋品種是不容質(zhì)疑的，理應(yīng)大力推廣應(yīng)用新Ⅲ級鋼。

    目前，在國內(nèi)外建筑業(yè)中，除普遍采用熱軋鋼筋外，還大力發(fā)展應(yīng)用冷加工鋼筋。由于傳統(tǒng)冷拉和冷拔鋼筋其強(qiáng)度雖高，但延性較差，易使結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)生脆性破壞。70年代后期，立足于提高鋼筋強(qiáng)度和改善鋼筋性能的研制工作逐步開展，研制和開發(fā)出了新。型冷軋扭鋼筋。據(jù)統(tǒng)計(jì)用鋼量已達(dá)20余萬噸，節(jié)約鋼材4萬余噸。l990年被列人建設(shè)部“八五”科技成果重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，并于l998年制定實(shí)施了《冷軋扭鋼筋》、《冷軋扭鋼筋混凝土構(gòu)件技術(shù)規(guī)程》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施標(biāo)志著該項(xiàng)技術(shù)的戚熟，為廣泛推廣應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)提供依據(jù)。本文將通過對上述兩種新型鋼筋優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用效益進(jìn)行分析，旨在為新型技術(shù)的推廣應(yīng)用起到積極的宣傳作用。

1.新Ⅲ級鋼筋爰其主要優(yōu)點(diǎn)

    新Ⅲ級鋼筋現(xiàn)稱HRB400鋼筋(H、R、B分別為熱軋、帶肋、鋼筋三個(gè)詞的英文字首，400為牌號所要求的屈服點(diǎn)最小值)是指專門由冶金廠冶煉生產(chǎn)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用熱軋帶肋鋼筋，不同千由成品鋼材再次加工而成的“冷拉…冷撥”“冷扎扭”等鋼筋：比傳統(tǒng)使用的Ⅰ、Ⅱ級鋼筋的技術(shù)性能有明顯的提高，廣泛用于建筑結(jié)構(gòu)工程，有利于保證質(zhì)量降低工程成本。

    1.1強(qiáng)度高、安全儲備大、經(jīng)濟(jì)效益顯著

    用于取代傳統(tǒng)的Ⅱ級鋼筋其抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值由300MPa提高到360MPa，在混凝土結(jié)構(gòu)中可節(jié)約14％鋼材。用于取代傳統(tǒng)I級鋼筋，則抗拉抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度值可由210MPa提高360MPa，在結(jié)構(gòu)中節(jié)約32％左右的鋼材。

    1.2機(jī)械性能好

    新Ⅲ級鋼筋顯著改善了Ⅱ級鋼筋在力學(xué)性能方面的不足，避免了尺寸效應(yīng)大以及Ⅱ級鋼應(yīng)變時(shí)延伸率下降20％--29％的弊病，新Ⅲ級鋼筋的冷彎性能更明顯優(yōu)于Ⅱ級鋼，克服了彎折鋼筋部位出現(xiàn)的徽細(xì)裂紋．易于消除結(jié)構(gòu)質(zhì)量隱患。

    1.3焊接性能好

    400mpa新Ⅲ級鋼筋的碳當(dāng)量低(Ceq≤0．54％)，焊接方便，電弧焊、閃光對焊及電渣壓力焊時(shí)，在采用，合理工藝參數(shù)條件下，合格率可達(dá)到l00％，鋼筋金相組織好，非金屬夾雜物含量低。焊接方便，易于操作。

    1.4抗震性能良好

    由于新Ⅲ級鋼筋的強(qiáng)屈比σb／σa．>1．60(σb 2= 570MPa／Ⅱ=400Mpa∕σ8=400Mpa)，在遭遇地震災(zāi)害時(shí)，能發(fā)揮良好的抗震作用，有利于提高建筑結(jié)構(gòu)的抗震性和安全性。

    1.5使用范圍廣、規(guī)格齊全

    產(chǎn)品直徑為6--50mm，推薦直徑為8、12、16、20、25、32、40、50，克服了Ⅱ級鋼缺少φ>25mm粗直徑直條筋的難題，便于施工下料與配筋綁扎，使鋼筋布置更趨合理，易于混凝土的澆搗，適用于柱、粱、墻、板等．結(jié)構(gòu)構(gòu)件。

    1.6規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)明確

    對鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋已有國家標(biāo)準(zhǔn)于1998年10月16日發(fā)布，l999年4月1日起實(shí)施  (GBl499--1998)，為大力推廣應(yīng)用提供了標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。

2.新Ⅲ級鋼筋的效益分析

    2.1經(jīng)濟(jì)測算

    濟(jì)南鋼鐵集團(tuán)生產(chǎn)的HRB400新Ⅲ級熱軋帶肋鋼筋由于在原Ⅱ級鋼筋基礎(chǔ)上添加一定數(shù)量的釩、鈮  舍金元素其成本相應(yīng)增加，銷售價(jià)格約提高150-170元∕t。但由于在建筑結(jié)構(gòu)中替代原Ⅱ級鋼筋，其抗拉、抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值從300MPa提高至360Mpa，可節(jié)約14％左右的鋼材，節(jié)約8％以上的費(fèi)用，另外由于用量減少，鋼筋的運(yùn)輸、加工、人工等費(fèi)用也都相應(yīng)減少，可使工程綜合成本大幅降低，經(jīng)測算每10Ⅲ3鋼筋混  凝土結(jié)構(gòu)工程鋼筋費(fèi)用可節(jié)省180—240元。

    2.2技術(shù)效益

    HRB400新Ⅲ級熱軋鋼筋強(qiáng)度高，設(shè)計(jì)強(qiáng)度值比Ⅱ級鋼筋提高20％，可提高鋼筋混凝土的強(qiáng)度和建筑物的結(jié)構(gòu)安全性，對高層建筑和有抗震要求的工程作用尤其顯著。

3.冷軋扭鋼筋及其主要優(yōu)點(diǎn)

    冷軋扭鋼筋是采用碳素結(jié)構(gòu)鋼Q215、Q235熱軋圓盤條鋼筋為原料，按規(guī)定的工藝參數(shù)，經(jīng)專用鋼筋冷軋扭機(jī)調(diào)直、除銹、冷軋、冷扭、定尺剪切、收緊打捆一次加工成連續(xù)螺旋狀的冷強(qiáng)化鋼筋。以其冷SLI藝獲得鋼筋強(qiáng)度的提高，以冷扭工藝所形成的特殊形狀而獲得與混凝土的特殊粘結(jié)性能，使鋼筋強(qiáng)度以及鋼筋與混凝土的握裹能力科學(xué)地結(jié)合，達(dá)到節(jié)約鋼材40％以上的經(jīng)濟(jì)效益，是新一代節(jié)能型高效鋼筋新品種。

    3.1冷軋扭鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度較熱軋圓盤條鋼筋的抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高1．714倍，即熱軋圓盤條鋼筋經(jīng)冷軋扭工藝的冷強(qiáng)化處理后，其強(qiáng)度提高到接近U級鋼的水平。

    3.2冷軋扭鋼筋改善和優(yōu)化了鋼筋與混凝土的共同工作性能。冷軋扭鋼筋所具有的連續(xù)不斷的螺旋形麻花狀的外表面，除了能增加與混凝土的粘結(jié)力外，還產(chǎn)生與混凝土的機(jī)械咬合力和法向應(yīng)力，井均勻分布到鋼筋周圍的較大區(qū)域內(nèi)，形成較強(qiáng)的握裹力，據(jù)試驗(yàn)證明：其握裹力為熱軋圓盤條鋼筋的l 586倍。當(dāng)構(gòu)件經(jīng)受荷載時(shí)，保證了鋼筋與混凝土能夠互相制約、共同工作，因而改善了構(gòu)件的彈塑性階段的受力性能，提高了鋼筋混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度和聞度；因此，當(dāng)冷軋扭鋼筋使用于受彎構(gòu)件時(shí)，鋼筋兩端無需設(shè)置錨固彎鉤和施加預(yù)應(yīng)力。冷軋扭鋼筋的鉗固性能優(yōu)于普通變形鋼筋。

    3.3冷軋扭鋼筋采用定尺加工斷料，施工現(xiàn)場省去了原熱軋因盤條鋼筋調(diào)直、除銹、切斷的工序，僅需根據(jù)要求進(jìn)行彎后即可直接綁扎安裝。由于冷軋扭銀筋的單根鋼筋剛度較大，施工操作方便而快捷，經(jīng)綁扎成型的鋼筋網(wǎng)片橫平、豎直、堅(jiān)實(shí)牢固、整體性好，  經(jīng)實(shí)際工程綁扎效率測算，冷軋扭鋼筋的綁扎安裝工  教較熱軋圓盤條鋼筋提高1倍以上，且不會因后續(xù)工序的施工造成鋼筋網(wǎng)片發(fā)生錯(cuò)亂，而不需在澆筑混凝土前和澆筑混凝土中進(jìn)行修整。

    3.4冷軋扭鋼筋屬于無明顯屈服流限的鋼筋，與冷‘拔低碳鋼絲接近。但冷軋扭鋼筋在提高強(qiáng)度的同時(shí),其伸長率>4.5％，使鋼筋保持了必要的塑性指標(biāo)。

    3.5經(jīng)過冷軋扭加工工藝處理后的鋼筋，其截面壓}縮率在14％--24％之間，每100m熱軋圓盤條鋼筋可}以軋制成ll5--ll9m冷軋扭鋼筋，其長度增長為原熱軋圓盤條鋼筋的1／6左右。

    3.6經(jīng)冷強(qiáng)化措施加工而成冷軋扭鋼筋，對腐蝕作用敏感，因此冷軋扭鋼筋一般宜隨加工隨使用，且在混凝土中嚴(yán)禁采用對鋼筋有腐蝕作用的外加劑。

4.冷軋扭鋼筋的經(jīng)濟(jì)效益分析

    冷軋扭鋼筋早在國家“八五”建設(shè)期就被建設(shè)部和冶金部確定為重點(diǎn)推廣使用的科技新成果。冷軋扭鋼筋不僅具有強(qiáng)度高、剛度大、錨固性能好、與混凝土握裹力強(qiáng)、施工方便、鋼筋綁扎安裝工效成倍提高的優(yōu)點(diǎn)；而且在混凝土受彎構(gòu)件中采用冷軋扭鋼筋代替熱軋圓盤條鋼筋，還具有節(jié)約鋼材和提高構(gòu)件質(zhì)量的雙重顯著效益。

    設(shè)熱軋圓盤條鋼筋市場價(jià)為2400元／噸，冷軋扭鋼筋的軋制加工費(fèi)用為700元，噸。

    4.1強(qiáng)度效益。熱軋圓盤條鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為210IN／mm2，而冷軋扭鋼筋的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值高達(dá)300N／mm2；即l噸冷軋扭鋼筋就可代替l.71噸熱軋圓盤條鋼筋。即1噸冷軋扭鋼筋費(fèi)用3100元，其相當(dāng)強(qiáng)度的熱軋圓盤條鋼筋則為4104元。

    4.2錨固效益。冷軋扭鋼筋與混凝土的錨固除粘接錨固外，還具有與混凝土之間的擠壓咬合機(jī)械錨固性能，從而省去彎鉤。而熱軋圓盤條鋼筋在混凝土中為

  了增強(qiáng)其錨固性能，還需在鋼筋的兩端設(shè)置180度彎鉤。按熱軋圓盤鋼筋兩端180度彎鉤的鋼材消耗量為3％測算，按1．71噸計(jì)則需增加l20元。

    4.3施工運(yùn)輸效益。按鋼筋市內(nèi)運(yùn)輸、裝卸車費(fèi)用  為25元／噸測算，l噸冷軋扭鋼筋費(fèi)用為25元．相當(dāng)  強(qiáng)度的熱軋圓盤條鋼筋則為44元。

    4.4材料采管費(fèi)效益。按國家規(guī)定的材料采管費(fèi)費(fèi)率為2．5％測算，l噸冷軋扭鋼筋其費(fèi)用為60元，而  相當(dāng)強(qiáng)度的熱軋圓盤條鋼筋則為l05．6元。

    4.5效益對比。冷軋扭鋼筋與熱軋圓盤條鋼筋效益按4.1--4.4項(xiàng)進(jìn)行累加計(jì)算，l噸冷軋扭鋼筋較相當(dāng)強(qiáng)度的熱軋圓盤條鋼筋節(jié)省1188.6元，即在工程建設(shè)中每采用l噸冷軋扭鋼筋代替熱軋圓盤條鋼筋使用將節(jié)約1188．6元。

    在近幾年的施工過程中，我同承建的西安市城運(yùn)村體育館，訓(xùn)練館工程；西安西郊熱電廠二期廠房工程；京都飯店住宅樓工程；西安火車站城墻連接工程等一批大型工程施工中積極推廣這一新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，先后使用HRB400鋼筋5000余噸，冷軋扭鋼筋千余噸，同時(shí)工程的經(jīng)濟(jì)效益明顯提高，并把這一新材料，新技術(shù)應(yīng)用編入公司制定的建筑工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)一書，在全公司各施工項(xiàng)目中加以推廣應(yīng)用。

5.結(jié)束語

    綜上所述采用HRB新Ⅲ級熱軋鋼筋生產(chǎn)技術(shù)與施工應(yīng)用已經(jīng)成熟，相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)也已經(jīng)配套，質(zhì)量技術(shù)性能優(yōu)越，規(guī)范品種齊全，且價(jià)格適中，不僅可作為結(jié)構(gòu)主導(dǎo)鋼筋，而且也有利于建筑業(yè)新技術(shù)的推廣應(yīng)用。隨著國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的頒布實(shí)施，冷軋扭錒筋具有較高的強(qiáng)度、足夠的塑性性能、與混凝土的優(yōu)異粘結(jié)性能、良好的結(jié)構(gòu)性能和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益等一系列技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的優(yōu)越性，冷軋扭鋼筋的推廣應(yīng)用必將為我國的建筑事業(yè)和建筑施工技術(shù)的發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)

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