由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部政策研究中心主辦、建科機械(天津)股份有限公司協(xié)辦的建筑鋼筋生產(chǎn)加工配送產(chǎn)業(yè)發(fā)展與高強鋼筋開發(fā)應(yīng)用及焊網(wǎng)技術(shù)交流會于5月19日-20日在京舉行。
會議指出,要進一步加強對高強鋼筋應(yīng)用技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,推動建筑鋼筋加工配送行業(yè)技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級。
會上,來自業(yè)內(nèi)的專家和相關(guān)企業(yè)代表就減量化用鋼、發(fā)展建筑鋼筋加工配送產(chǎn)業(yè)、推動上下游產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展、做好高強度鋼筋生產(chǎn)與應(yīng)用技術(shù)的銜接工作等問題進行了廣泛與深入的交流,并對日前發(fā)布的《關(guān)于加快應(yīng)用高強鋼筋的指導(dǎo)意見》進行了詳細(xì)的講解。
深度國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對鋼筋性能要求的五大新變化《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》提出:到“十二五”末,400MPa及以上高強度螺紋鋼筋使用比例要超過80%.如何實現(xiàn)這一目標(biāo)?相關(guān)的設(shè)計規(guī)范要如何修改?我國推廣400MPa鋼筋存在哪些現(xiàn)實問題?從國內(nèi)外鋼筋標(biāo)準(zhǔn)的對比中,或許我們能夠找到這些問題的答案。
目前,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、美國、日本、歐洲、澳大利亞/新西蘭(以下簡稱“澳/新”)、加拿大、新加坡等均有熱軋帶肋鋼筋同類標(biāo)準(zhǔn)。從具體內(nèi)容來看,世界各國的標(biāo)準(zhǔn)都充分地體現(xiàn)了鋼筋生產(chǎn)技術(shù)進步與建筑業(yè)的新要求,在標(biāo)準(zhǔn)的新版本中有許多新變化。梳理這些要求與變化,可將其歸納為以下五個方面:
基本性能要求的簡化鋼筋的五大基本性能是:屈服強度Rel、抗拉強度Rm、斷后伸長率A.最大力總伸長率Agt、抗拉強度與屈服強度的比(Rm /Rel)。近年來,許多國外標(biāo)準(zhǔn)都簡化為三大有代表性的關(guān)鍵性能要求:屈服強度、抗拉強度與屈服強度的比、最大力總伸長率。
鋼筋屈服強度是決定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)承載力與結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要指標(biāo),世界各國都用屈服強度來命名鋼的強度等級。
鋼筋抗拉強度與屈服強度的比(強屈比)是評價鋼材使用可靠性的一個參數(shù)。強屈比越大,鋼材受力超過屈服點工作時的可靠性越大,安全性越高。對于抗震性能鋼筋,這個參數(shù)一般要求為1.25%以上。但是,強屈比太大,鋼材強度的利用率就會偏低,浪費材料。
最大力總伸長率表示在結(jié)構(gòu)不斷裂的情況下鋼筋能夠承受塑性形變的能力。通常,鋼筋的斷后伸長率僅反映鋼筋的頸縮斷口局部區(qū)域的殘余變形塑變形的能力,而最大力總伸長率不僅反映了鋼筋頸縮斷口局部區(qū)域標(biāo)距的殘余變形,還要加上回復(fù)的彈性變形。
由于鋼筋的最大力總伸長率反映了鋼筋在受力變形時的真實狀態(tài),而且完全可以取代斷后伸長率,英國、新西蘭與澳大利亞等國標(biāo)準(zhǔn)都取消了對斷后伸長率的規(guī)定,僅規(guī)定了最大力總伸長率。我國與日本等由于采用國際標(biāo)準(zhǔn),對最大力總伸長率和斷后伸長率都作了規(guī)定,但可以選擇。而美國一直堅持自己的體系,還是沿用伸長率的指標(biāo)體系。
我國GB1499.2-2007規(guī)定的鋼筋基本性能要求為屈服強度、抗拉強度、斷后伸長率、最大力總伸長率四大指標(biāo),沒有關(guān)于強屈比的規(guī)定。從借鑒國外標(biāo)準(zhǔn)與科學(xué)合理性的角度來看,采用屈服強度、強屈比、最大力總伸長率三大指標(biāo)更具有合理性。
鋼筋標(biāo)準(zhǔn)趨向高強化世界各國標(biāo)準(zhǔn)對鋼筋的強度級別或牌號的設(shè)置不盡相同,但大致可分為300MPa(低)、400MPa(中)和500MPa(高)3組,考慮到各國的具體情況,又分為可焊與非可焊或者抗震與非抗震。從強度級別來看,我國335MPa鋼筋的實際用量為60%左右,主力強度是低強度級別;日本與美國的主力強度級別是400MPa(420MPa),屬于中強度級別;歐洲、英國、澳大利亞與新西蘭的主力強度級別是500MPa,屬于高強度級別。尤其是在英國與歐洲的標(biāo)準(zhǔn)中,高強化的趨勢更加明顯。英國原來標(biāo)準(zhǔn)中的強度等級為460MPa,歐洲為450MPa,在標(biāo)準(zhǔn)一體化的過程中,歐洲共同體采用了英國標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一到500MPa,提高了鋼筋的應(yīng)用強度。
同一級別質(zhì)量等級的細(xì)化英國與歐洲標(biāo)準(zhǔn)將500MPa鋼筋按質(zhì)量等級分為A.B.C3個級別,“澳/新”標(biāo)準(zhǔn)將500MPa鋼筋分為L、N、E3個質(zhì)量等級。這3個質(zhì)量等級的差別主要是最大力總伸長率與強屈比不同。鋼筋的伸長率與強屈比、鋼的化學(xué)成分有關(guān),也與鋼筋的加工工藝有關(guān)。在英國和“澳/新”標(biāo)準(zhǔn)中,雖然沒有明確對應(yīng)的加工工藝,但鋼筋伸長率與強屈比是表征鋼筋軋制工藝的最有代表性的指標(biāo)。它不僅反映了所采取的軋制工藝的成本要素,也反映了這一強度等級的質(zhì)量要素,為簡化設(shè)計與施工現(xiàn)場的管理帶來了許多便利條件。
我國同一強度鋼筋的不同質(zhì)量等級是在不同的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的,如熱軋HRB400鋼筋按GB1499.2-2007交貨,KL400余熱處理鋼筋按GB13014-1991交貨。但由于余熱處理鋼筋還沒有被市場所接受,許多企業(yè)將余熱處理鋼筋按熱軋鋼筋交貨,在市場上常常出現(xiàn)魚目混珠的現(xiàn)象。
生產(chǎn)工藝的隱性化世界各國鋼筋標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的生產(chǎn)工藝大致可分為熱軋不帶后部處理、熱軋后控制冷卻并余熱回火、冷加工3種。原國際標(biāo)準(zhǔn)與英國等國家標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了不同的生產(chǎn)工藝對應(yīng)不同的性能要求。近年來,世界各國在標(biāo)準(zhǔn)中都淡化了生產(chǎn)工藝,規(guī)定由生產(chǎn)者決定。鋼筋產(chǎn)品從其使用的角度考慮,主要考核的是力學(xué)性能、工藝性能、焊接性能,所以鋼筋的生產(chǎn)工藝在標(biāo)準(zhǔn)中可以不作具體規(guī)定。但是不作具體規(guī)定不等于沒有要求,只是將生產(chǎn)工藝隱性化,具體都體現(xiàn)在對性能的要求中。
在我國,鋼筋生產(chǎn)工藝一直都是關(guān)注的焦點。近年來,由于資源制約與制造成本的壓力,以工藝強化為主的技術(shù)研究取得了許多新進展,如以低碳鋼進行控制軋制和控制冷卻的細(xì)晶粒高強度鋼都有了實質(zhì)性的進展。為了固化這一成果,我國在新修訂的GB1499.2-2007標(biāo)準(zhǔn)中除了規(guī)定熱軋工藝外,還規(guī)定了控軋細(xì)晶粒工藝路線。
從國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的表述與規(guī)定中分析鋼筋生產(chǎn)工藝對鋼筋性能的影響,可看出兩者的內(nèi)涵不同。解讀歐洲的標(biāo)準(zhǔn)體系,他們認(rèn)為鋼筋的生產(chǎn)工藝無論是熱軋還是冷軋僅僅影響的是力學(xué)性能與疲勞性能,包括強度、延伸率尤其是屈強比。屈強比是間接限定生產(chǎn)工藝的最合適的方法,因此,冷軋鋼筋的屈強比高,熱軋后余熱處理鋼筋介于熱軋與冷軋之間,熱軋鋼筋屈強比低。而我國標(biāo)準(zhǔn)太在意軋制工藝的問題,將不同的工藝路線分為不同的標(biāo)準(zhǔn),有些人甚至將高強鋼筋狹義化,認(rèn)為只有微合金化的高強鋼筋才能接受。在這方面,建議借鑒歐洲等成功經(jīng)驗,淡化工藝路線,強化有代表性指標(biāo)的要求。
抗震鋼筋要求的清晰化近年來,地震給許多國家?guī)淼臑?zāi)難十分慘重。為了保證在地震發(fā)生時建筑物在瞬間不被破壞,有一定的延遲時間,以保證人民生命與財產(chǎn)安全,一些處于地震多發(fā)地帶的國家在標(biāo)準(zhǔn)中對建筑鋼筋的抗震性能提出了明確的要求。如“澳/新”標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了E為抗震等級,即300E.500E為抗震等級。
為了體現(xiàn)抗震性能,我國在2007年修訂GB1499.2時也參照國外標(biāo)準(zhǔn),明確地提出了抗震鋼筋的要求。在本次標(biāo)準(zhǔn)修訂過程中,新標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定:對于有較高要求的抗震結(jié)構(gòu)適用牌號,在規(guī)定的鋼筋牌號后加上E,作為單獨的牌號列出,如400E。