浅析混凝土建筑钢筋选择

2013-08-02叶建民

河南建材 2013年2期

关键词：冷加工延性伸长率

叶建民

河北大城县第二建筑工程有限公司（06590 0）

1 混凝土结构对受力钢筋性能的要求

1）强度是钢筋最基本的性能。但强度过高时高应力引起的大变形（伸长）将影响正常使用（挠度、裂缝）。故规范中钢筋设计强度限为360 MPa，强度过高没有意义。提高强度主要靠改进材质（低合金化）；也可通过热处理或冷加工提高强度，但延性损失太大。

2）延性是钢筋的变形能力，通常用伸长率计强屈出来表达。目前以量测断口区域确定的伸长率（δ5，δ10，δ100）难以真正反映钢筋的延性。

3）钢筋质量的稳定性对受力承载十分重要。规模生产的钢筋产品均质性好，质量稳定，性能可靠。

4）钢筋的锚固性能是其与混凝土共同受力的基础。光面钢筋靠胶结及摩擦受力，锚固性能差；变形钢筋以咬合作用持力,锚固性能与其外形有关，取决于钢筋的横肋高度、肋面积比（横肋投影面积与表面积之比）以及混凝土咬合齿的形态。

5）承受动力荷载的结构对钢筋有疲劳性能的要求。表面凹凸变化大的钢筋易在形状突变处应力集中而诱发疲劳破坏。

6）焊接性能影响钢筋的应用。碳当量超过0.55%时不可焊。通过热处理、冷加工而强化的钢筋，焊接引起焊区钢筋强度降低，应予以注意。

7）耐久性影响结构的工作寿命，在港工、水工、化工、市政工程中尤为重要。

8）冷弯性能是为满足钢筋加工的要求。在弯折、弯钩或反复弯曲时，钢筋应避免裂缝和折断。延性好的钢筋弧内径小，施工适应性强。

9）钢筋骨架网片刚度对施工影响很大。如刚度小，在施工现场因扰动（冲击、振捣、踩踏）而造成钢筋移位，有可能影响结构性能，甚至酿成事故。

10）钢筋规格应多样化。长期以来我国缺乏直径40 mm以上的粗钢筋及12 mm以下的细钢筋，后者只能靠地施工单位自行冷加工解决。

2 建筑市场对钢筋需求的变化

1）对钢筋性能的要求已由单纯追求强度到考虑综合性能，特别是延性要求。事故和震害调查表明，结构安全稳患往往是延性太差（脆断）。

2）均匀伸长率和强屈比已成为衡量钢筋延性的重要指标。若干国际标准中，对钢筋不仅按强度分级，而且已明确提出延性分级的要求。受力钢筋的最低要求是δgt≥2%～2.5%，高延性钢筋δgt≥5%～6%。均匀伸长率的简易测定方法已列入我国的钢筋标准；设计规范也对抗震结钢的钢筋提出强屈比的要求。

3）对高强钢筋的要求将明显增强。现代结构趋向大跨重载,配盘密集难以施工的矛盾日益突出，加上混凝土强度普遍提高，要求受力钢筋具有更高的强度,发达国家I级钢筋已淘汰,普遍采用400 MPa。级钢筋的应用也已开始。而我国的主导钢筋仍以低强度的 I，II级钢筋（235,355 MPa）为主，差距甚大。

4）土木工程（水坝、桥墩、海洋平台等）要求用直径大于40 mm的粗钢筋。住宅产业成为建筑市场主体以后，墙、板配及分布筋、构造筋的需求将大幅增加，直径12 mm以下的细钢筋市场将明显扩大。

3 各种钢筋的发展趋势

3.1 光面钢筋

光面（I级）钢筋延性最好（δgt＞20%），但强度太低（233 MPa），强度价格不足于 0.10 t·MPa/元，故用作受力钢筋不经济；且锚固性能差，末端需做弯钩。

3.2 月牙肋钢筋

热轧月牙肋的 II，III级钢筋延性较好（δgt＞10%，15%），强度较高（355，400 MPa），强度价格比0.12～0.13 t·MPa/元。可焊性、抗疲劳性能、冷弯性能、锚固性能均匀优良。其咬舍齿较宽厚，故锚固延性好。通过修订标准和改进技术,小直径（6，8，10 mm）钢筋的规模生产已经实现。因此，这类钢筋（特别是III级钢筋）将作为混凝土的主导钢筋大量应用；而细直径钢筋则将广泛用于住宅建设中。

3.3 高强钢筋

在工业发达国家，强度500 MPa的钢筋已开始应用,我国钢筋标准修订也以IV级月牙钢筋形式列入。应用的困难在于高应力条件下大变形（挠曲）和宽裂缝难以解决。使用状态（挠度、裂缝）将取代承载力（强度）而成为控制设计的主要因素，使其高强度难以发挥。

3.4 冷加工钢筋

冷加工钢筋的强度价格比为0.10～0.12 T·MPa/元，相对细直径的III级钢筋已无价格优势。其最致命的弱点是延性太差且质量不稳定。大量缺乏管理的轧机进行作坊式的生产，加上母材质量波动（我国盘条多超粗且不规律）,冷加工后面缩率往往上冷,加工钢筋不能作预应力钢筋而只作辅助配筋，且均匀伸长率（95%保证率）不小于2%～2.5%。我国大多冷加工钢筋尚有不小差距。