建筑用钢筋发展趋势的讨论

[摘要]通过对各种钢筋性能与经济效益的对比指标——强度价格比的分析比较，从技术与经济角度探讨在现浇及预应力预制板类构件中钢筋优化的方向。
[关键词]强度价格比；锚固性能；钢筋优化

　　如何适应市场需求，应该发展什么钢筋，是建筑、冶金部门共同关心的问题。在现浇钢筋混凝土结构中，以热轧带肋新Ⅲ级钢筋（尤其是小直径热轧钢筋），替代原Ⅰ级、Ⅱ级以及550级冷加工钢筋作为主导钢筋是发展的趋势。在预应力混凝土结构中，以中、高强螺旋肋钢丝以及三股钢绞线代替低碳冷拔钢丝、冷轧带肋钢筋及冷拉钢筋，也是大势所趋。
　　1钢筋比较的主要特征——强度与价格的比值
衡量钢筋优劣及其竞争力，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等要求。经市场调查，按1999年济南的情况见表1，性能对比见表2。
　　2非预应力板类构件钢筋比较
就非预应力板类构件而言，我国长期以来不生产φ12以下的Ⅱ级钢筋，所以只能采用I级钢筋，配筋率较高。550级的冷轧带肋钢筋、冷拔螺旋钢筋强度较I级钢筋增加，强度价格比提高26%，故配筋率降低，每吨钢材可节约432元，因而得到了广泛的应用。如采用新Ⅲ级钢筋，强度价格比较I级钢筋提高44%，配筋率进一步降低，每吨钢材可节约642元。从综合性能方面讲，冷加工钢筋是依靠大幅度牺牲延性来提高强度，各方面指标自然比不上小直径的新Ⅲ级钢筋。经济方面也我支出一笔冷加工费用。由此可见，在非预应力板类构件中采用小直径的新Ⅲ级钢筋是最佳的选择。
　　3预应力预制板类构件钢筋比较
　　就预制板的预应力钢筋而言，以表1可以看出650级冷加工钢筋强度价格比0.172是最差的。从锚固性能、延性（伸长率）方面比冷拔低碳光圆钢丝有改善，但多费百余元，经济上不是最佳产品。又据国家建筑钢材质检中心公布的《第三次冷轧带肋钢筋生产许可证检查工作总结》，在12个省、市检测申请生产许可证的73家企业，有三分之一强的企业力学性能不合格。究其原因，除了生产规模小、装备水平低、管理不善以外，Q235盘条作为冷加工钢筋母材，质量不稳定，不是统一的专用母材难以控制，也是主要原因。正是由于经济与质量上的这些问题造成推广上的阻力。
　　从表1及上述讨论可见，随着钢筋强度提高，强度价格比提高，综合性能及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、每肋必须布一根筋），采用中、高强度钢丝及三股钢绞线作预应力钢筋，无疑是较好的选择。
　　表3为预应力空心板用钢量及价格比较。由表3可见，预应力钢筋采用较高强度的800级明显优于650级，而采用更高强度的1370、1570级将会有更好的效益。
　　4优化锚固性能是优化钢筋的关键
　　为了尽可能采用高强度钢筋，必须从两方面着手：一方面选好母材，优化工艺，严格检验，对出厂指标留有余地，杜绝不合格产品。另一方面要解决好高强度钢筋与混凝土锚固共同作用问题，不致使混凝土滑脱、劈裂。
　　为了加强锚固作用，采用的主要措施有以下几点：
　　（1） 采用较高强度等级的混凝土以及适应高效预应力钢筋。
　　（2） 选用锚固性能较好的钢筋外形——螺旋肋形。
　　（3） 改变原来先张法骤然放松预应力钢筋的施工方法，采用缓慢放张预应力的工艺，减少冲击力，防止构件端部裂缝。
　　关于钢筋外表与锚固性能之间的关系，中国建筑科学研究院对各类钢筋做过详尽的分析研究，并将试验结果绘制成粘结应力-滑移（τ-s）曲线，进行比较（图1）。
　　山东省建筑科学研究院和山东省建筑设计研究院1995年也对冷拔螺旋肋钢丝进行了24组试件锚固性能试验，得出了类似结果。
　　螺旋肋外表比较合理，一方面螺旋肋连续，基面积削弱较少，肋部面积仍可承受拉力；而带肋钢筋因横肋不能受力，有效面积要损失6%-11%左右。另一方面螺旋肋钢筋具有较高的锚固强度和刚度，且大滑移时仍具有较大承载力（锚固延性好），有利于抗震。螺旋肋钢筋表面凸起多条螺旋肋，混凝土咬合齿宽厚且连续不间断，不易破碎、剪断。挤压面积大，相对肋面积大，劈裂力均匀无方向性，因此早期滑移小而后期大变形时又具有较高的锚固延性，而一般带肋钢筋横肋咬合齿分散易挤碎切断，大滑移下即失去锚固力，锚固延性差。