建筑钢筋发展趋势的探讨?

如何满足市场需求,开发什么样的钢筋是建设和冶金部门关心的问题。在现浇钢筋混凝土结构中,用热轧带肋新ⅲ级钢筋(特别是小直径热轧钢筋)代替原有的ⅰ级、ⅱ级、550级冷加工钢筋是发展趋势。在预应力混凝土结构中,用中高强度螺旋肋钢丝和三股钢绞线代替低碳冷拉钢丝、冷轧带肋钢筋和冷拉钢筋也是大势所趋。

1,钢筋对比的主要特点——强度价格比

衡量钢筋的优劣和竞争力,主要是看其强度与价格的比值,以及其延性、锚固性能和对施工的适应性。

2.非预应力板构件的配筋比较

就非预应力板构件而言,我国长期不生产φ12以下的II级钢筋,只能使用I级钢筋,配筋率高。550级冷轧带肋钢筋和冷拔螺旋钢筋的强度高于I级钢筋,强度价格比提高26%,因此配筋率降低,每吨钢材可节约432元,因此得到了广泛应用。如果采用新的ⅲ级钢筋,强度价格比ⅰ级钢筋提高44%,配筋率进一步降低,每吨钢材节约642元。冷加工钢筋在综合性能上是靠牺牲很大的延性来提高强度的,各方面指标自然不如小直径的新ⅲ级钢筋。经济上,我也花了一笔冷工费。由此可见,在非预应力板构件中使用新的小直径ⅲ级钢筋是最佳选择。

3.预应力预制构件钢筋的比较

就预制板预应力钢筋而言,从表1可以看出,650级冷加工钢筋的强价比为0.172,最差。与冷拉低碳圆钢丝相比,锚固性能和延展性(伸长率)都有所提高,但成本在100元以上,在经济上不是最好的产品。国家建筑钢材质检中心公布的《冷轧带肋钢筋生产许可证第三次检查情况汇总》显示,12省市申请生产许可证的73家企业中,超过三分之一的企业被查出力学性能不合格。Q235线材作为冷加工钢筋的基材,除了生产规模小、装备水平低、管理不善之外,其质量也不稳定,不是统一的专用基材,难以控制。正是因为经济和质量上的这些问题,造成了推广阻力。

从表1和以上讨论可以看出,随着钢筋强度的提高,强度价格比提高,综合性能和经济效益也相应提高。在满足设计要求的条件下(如最小配筋率、每根筋需要铺一根筋),采用中高强度钢丝和三股钢绞线作为预应力钢筋无疑是更好的选择。

表3为预应力空心板用钢量及价格对比。从表3可以看出,强度等级较高的800级预应力钢筋明显优于650级,而强度等级较高的1370和1570级预应力钢筋会有更好的效益。

4.优化锚固性能是优化钢筋的关键。

为了尽可能使用高强度钢筋,必须从两方面入手:一方面要选择母材,优化工艺,严格检验,为出厂指标留有余地,杜绝不合格产品。另一方面,要解决好高强钢筋与混凝土锚具的相互作用问题,以免造成混凝土滑移和劈裂。

为了加强锚固效果,采取的主要措施如下:

(1)采用更高强度等级的混凝土,适应高效预应力钢筋。

(2)选择锚固性能好的钢筋形状——螺旋肋。

(3)将原来的先张法改为突然放松预应力钢筋,采用缓慢张拉预应力钢筋的工艺,以减小冲击力,防止构件端部出现裂缝。

关于钢筋外观与锚固性能的关系,中国建筑科学研究院对各类钢筋做了详细的分析研究,并将试验结果绘制成粘结应力-滑移(τ-s)曲线进行对比。

1995年,山东省建筑科学研究院和山东省建筑设计研究院也对冷拉螺旋肋钢丝进行了24组锚固性能试验,得到了相似的结果。

螺旋肋的出现是合理的。一方面,螺旋筋是连续的,基区削弱较少,筋区仍能承受拉力。但由于横肋的存在,带肋钢筋的有效面积将损失约6%-11%。另一方面,螺旋肋钢筋具有较高的锚固强度和刚度,滑动时仍有较大的承载力(锚固延性好),有利于抗震。螺旋肋筋表面有许多螺旋肋突起,混凝土咬合齿宽而连续,不易折断和切割。挤压面积大,相对肋面积大,劈裂力均匀无方向,所以早期滑移小,后期变形大,锚固延性高。一般带肋钢筋的横肋咬合齿容易被压坏和切断,大滑移下锚固力丧失,锚固延性差。

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