冷軋帶肋鋼筋在我國的發(fā)展及應用

尹子涵，白義松

(1.東北農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省公路勘察設(shè)計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

冷軋帶肋鋼筋在我國的發(fā)展及應用

尹子涵1，白義松2

(1.東北農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院，黑龍江 哈爾濱 150030；2.黑龍江省公路勘察設(shè)計院，黑龍江 哈爾濱 150080)

冷軋帶肋鋼筋作為新型鋼筋材料，于20世紀60年代在歐洲研制成功并迅速普及應用。目前，冷軋帶肋鋼筋廣泛應用于市政、道路、機場、橋涵等建筑工程。我國曾將其列入國家級的重點推廣應用項目“廣廈工程”，使冷軋帶肋鋼筋的應用、推廣取得了極大的成效，在鋼筋混凝土預制構(gòu)件中已經(jīng)淘汰了冷拔低碳鋼絲，在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中也有了大量的應用。

建筑工程；冷軋帶肋鋼筋；焊接網(wǎng)；材料

1 引 言

冷軋帶肋鋼筋是一種新型鋼筋材料，是采用熱軋盤條鋼筋經(jīng)數(shù)道工序冷軋減徑，以及一道壓肋工序，之后進行內(nèi)應力消除形成的具有二面或三面月牙肋條的鋼筋材料。這種鋼筋于20世紀60年代后期在歐洲研制成功，70年代后在美國、德國、英國等得到了迅速的發(fā)展應用并快速普及。同一時期，國際標準化組織(International Organization for Standardization，簡稱ISO)也制定了與冷軋帶肋鋼筋配套的相應的標準。作為一種建筑用新型鋼筋材料，被許多國家先后納入結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范，隨著配套技術(shù)標準和規(guī)范的建立，冷軋帶肋鋼筋開始廣泛應用于市政、道路、機場、橋涵等建筑工程。最早開發(fā)應用冷軋帶肋鋼筋的美、德、英等國，年產(chǎn)冷軋帶肋鋼筋均在數(shù)百萬噸以上。

國際上對冷軋帶肋鋼筋的強度級別劃分及其使用范圍的規(guī)定基本一致，一般規(guī)定可以用于普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如現(xiàn)場澆筑的剪力墻的分布筋、梁柱的箍筋等鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的受力筋與分布筋。

其中，國際標準化組織ISO(International Organization for Standardization)規(guī)定的冷軋帶肋鋼筋強度標準為抗拉強度550 N/mm2、屈服強度500 N/mm2，5倍直徑標距的伸長率12%。

冷軋帶肋鋼筋一般是以焊接鋼筋網(wǎng)的形式用于樓房、橋涵、橋面及路面工程中，另外一少部分采用直條鋼筋在現(xiàn)場綁扎使用。不論是采用冷軋帶肋直條鋼筋還是冷軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng)，其工廠化的生產(chǎn)保證了標準規(guī)格的一致和質(zhì)量的穩(wěn)定，現(xiàn)場的鋼筋工人只需要根據(jù)設(shè)計圖紙進行鋪放和必要的連接綁扎，此外不需要再作其它額外的加工。

2 國內(nèi)的應用發(fā)展情況

我國自20世紀80年代后期開始陸續(xù)引進冷軋帶肋鋼筋的大型生產(chǎn)設(shè)備。上海、南京、安徽、廣東、江蘇等地先后從德國、意大利引進生產(chǎn)線及生產(chǎn)設(shè)備，并著手創(chuàng)辦合資或獨資冷軋帶肋鋼筋(焊接網(wǎng))生產(chǎn)企業(yè)。與此同步發(fā)展的是，國內(nèi)的有關(guān)科研機構(gòu)和技術(shù)企業(yè)也開始著手研制或仿制冷軋帶肋鋼筋及其焊接網(wǎng)生產(chǎn)設(shè)備。迄今為止，銷售和生產(chǎn)冷軋帶肋鋼筋及焊接網(wǎng)全套設(shè)備的企業(yè)星羅棋布，主要分布于北京、江蘇、遼寧、天津等地。已建成并形成規(guī)模的冷軋帶肋鋼筋焊接網(wǎng)生產(chǎn)線達400多條，年生產(chǎn)能力超過了200萬t，產(chǎn)品輻射全國各地，品種齊全、供應充足。

冷軋帶肋鋼筋產(chǎn)品曾被列入國家級的重點推廣應用項目“廣廈工程”，體現(xiàn)了我國對冷軋帶肋鋼筋推廣應用工作的高度重視。

從各省的冷軋帶肋鋼筋應用情況來看，在科技部和住建部的聯(lián)合推動下，冷軋帶肋鋼筋的應用、推廣、普及工作有了極大的進展，取得了突出的效果。目前，在鋼筋混凝土預制構(gòu)件中已經(jīng)淘汰了冷拔低碳鋼絲，在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中也有了大量的應用。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國冷軋帶肋鋼筋的年使用量已經(jīng)超過100萬t，而且仍在持續(xù)增長。

在應用技術(shù)和生產(chǎn)標準方面，我國在進口國外有關(guān)技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，通過自己的持續(xù)研發(fā)投入，技術(shù)上有了很大的提高。其中，冷軋帶肋鋼筋的抗拉強度已經(jīng)由國外的一個強度級別發(fā)展到了三個強度級別，即LL550、LL650和LL800；其應用范圍也已經(jīng)從國外的非預應力鋼筋混凝土構(gòu)件拓展到預應力鋼筋混凝土構(gòu)件。

為了更好地促進冷軋帶肋鋼筋的推廣應用與普及工作，國家和地方主管機構(gòu)陸續(xù)組織技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)、施工人員編制了有關(guān)的技術(shù)標準和設(shè)計圖集。在住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的行業(yè)技術(shù)標準《冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程GJ95-2011》中，又新增加了冷軋帶肋鋼筋的升級換代產(chǎn)品“高延性冷軋帶肋鋼筋”。“高延性冷軋帶肋鋼筋”將原有的冷軋帶肋鋼筋的抗拉強度值由550 MPa提高9.09%，達到600 MPa。提高冷軋帶肋鋼筋的抗拉強度表明對應建筑安全系數(shù)得到相應的提高，而抗拉強度提高的同時還能相應地節(jié)省鋼筋用量。其次，將“高延性冷軋帶肋鋼筋”的伸長率提高了50%，尤其是將“高延性冷軋帶肋鋼筋”的“均勻伸長率”提高1.5倍，能夠有效提高冷軋帶肋鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中冷軋帶肋鋼筋的延伸性、抗震性。對于減少鋼筋的脆性斷裂、提高抗震安全度十分有利。其次，將冷軋帶肋鋼筋的強度設(shè)計標準從360 MPa提高15.28%，至415 MPa，擴展了“高延性冷軋帶肋鋼筋”的使用范圍，使其不僅能夠應用于現(xiàn)澆混凝土的平面板結(jié)構(gòu)，并可應用于鋼筋混凝土剪力墻，而且大規(guī)格的冷軋帶肋鋼筋還可以應用于混凝土圈梁結(jié)構(gòu)。CRB600H高延性冷軋帶肋鋼筋的抗拉強度設(shè)計值取fy=415 MPa，明顯高于目前常用的HPB235(fy=210 MPa)、HPB300(fy=270 MPa)熱軋光面鋼筋和HRB335(fy=300 MPa)熱軋帶肋鋼筋，也高于HRB400(fy=360 MPa)熱軋帶肋鋼筋。

3 冷軋帶肋鋼筋的優(yōu)點

在預應力鋼筋混凝土構(gòu)件生產(chǎn)過程中，冷軋帶肋鋼筋作為冷拔低碳鋼絲的更新?lián)Q代產(chǎn)品廣為使用；在現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，冷軋帶肋鋼筋可以代替Ⅰ級鋼筋，是同類冷加工鋼筋材料中較好的一種。從技術(shù)指標對照來看，我國的冷軋帶肋鋼筋的技術(shù)標準甚至還要超過國際通用標準。

冷軋帶肋鋼筋的主要優(yōu)勢包括：

(1)強度高。僅以冷軋帶肋鋼筋中的LL550級與熱軋光圓鋼筋相比，用于現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)可節(jié)省35%～40%的鋼筋材料。

(2)冷軋帶肋鋼筋與混凝土之間的錨固性能良好。杜絕了構(gòu)件鋼筋滑移、錨固區(qū)開裂等現(xiàn)象，有效提高了鋼筋混凝土構(gòu)件端部的承載和抗開裂能力。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中，采用冷軋帶肋鋼筋后出現(xiàn)的裂縫寬度相對光圓鋼筋、熱軋螺紋鋼筋都要小。

(3)與同類的冷加工鋼材相比較，冷軋帶肋鋼筋的伸長率較大。

4 使用過程中應關(guān)注的問題

4.1 注重鋼筋原料的質(zhì)量并提高合格率

冷軋帶肋鋼筋必須采用高速線材軋制，不得使用其它鋼筋線材生產(chǎn)。

4.2 加強檢測

應加強原料鋼材和冷軋帶肋鋼筋產(chǎn)品的檢測。在生產(chǎn)工藝上，不可使用利用冷拔刻痕工藝生產(chǎn)的非正規(guī)冷軋帶肋鋼筋。

4.3 冷軋帶肋鋼筋混凝土連續(xù)板的內(nèi)力重分布

LL550級冷軋帶肋鋼筋配筋的鋼筋混凝土連續(xù)板在驗算時可以考慮塑性內(nèi)力重分布。

4.4 箍筋的應用

從國內(nèi)外的大量應用實踐看，LL550級冷軋帶肋鋼筋可以用作框架梁、柱的箍筋。

4.5 混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的寬度驗算

不論用什么鋼筋配筋，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件都無法避免且允許裂縫出現(xiàn)，但對裂縫的寬度有所限制。因此，現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在設(shè)計時應進行裂縫寬度的驗算。考慮到我國及黑龍江省寒冷地區(qū)水泥混凝土路面普遍出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性裂縫病害，結(jié)合國外“普通水泥混凝土路面”要求鋪設(shè)冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)的實際，我國高等級公路水泥混凝土路面有必要采用鋪設(shè)冷軋帶肋鋼筋網(wǎng)的技術(shù)措施及施工工藝。

用冷軋帶肋鋼筋等強替代Ⅰ級鋼筋，如果原有結(jié)構(gòu)的設(shè)計裂縫驗算滿足要求，則替代后也必然能夠滿足要求，不必再做驗算。當然，等強替代必須滿足最小配筋率的要求。

5 結(jié) 論

國內(nèi)外大量的建筑工程實際證明，作為節(jié)能、高效的新型鋼筋材料，冷軋帶肋鋼筋在建筑工程，尤其是公路建筑工程中也具有非常廣闊的應用前景。其中，LL550級冷軋帶肋鋼筋，尤其是焊接網(wǎng)片，適用于高速公路水泥混凝土路面、橋面、橋涵、機場跑道、隧道工程等。可以預見，隨著冷軋帶肋鋼筋在公路工程中的應用經(jīng)驗的不斷積累，冷軋帶肋鋼筋必將得到更加普遍、有效的應用。

[1] 高偉,蔡紹忠,劉慶臣.對高等級公路水泥混凝土路面改擴建工程中幾點問題的認識[J].,黑龍江交通科技,1998，(1).

[2] 馬旭光,高偉,劉啟民.日本的水泥混凝土路面簡介[J].黑龍江交通科技,2001，(1).

[3] 高偉，徐明.水泥混凝土路面縮縫傳荷體系的力學分析與優(yōu)化[J].公路,2008，(6).

TU511.3

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1008-3383(2017)08-0105-02

2016-11-12

尹子涵(1996-)，男，黑龍江齊齊哈爾人，研究方向：土木工程。