500钢筋（共10篇）
500钢筋 篇1
HRB500级钢筋是适用于混凝土结构、预应力混凝土结构的新型钢筋,与原Ⅳ级钢筋相比,具有强度高、延性好、碳当量低、可焊性优良等特点,将是我国用于混凝土结构、预应力混凝土结构中的主导受力钢筋。HRB500级钢筋的主要性能指标见表1、表2。
为了保证结构工程质量,我们结合实际工程进行了HRB500级钢筋试点应用。
1 工程概况
郑州华林都市家园工程位于郑州市农业路与南阳路交汇处(标准层结构平面见图1)。总建筑面积14 300 m2,地下1层,地上12层,建筑高度40.3 m。地下1层为附建式人防,平时为小汽车停车场,地上1、2层为商场,3层以上为公寓式住宅。基础形式为梁板式筏板基础,上部为现浇钢筋混凝土框架-剪力墙结构。
试点工程混凝土强度等级:基础梁板和3层以下框架柱、剪力墙、梁、板:C35,3层以上C30。基础梁板、剪力墙边缘构件、框架柱及梁的纵向受力钢筋均采用HRB500级钢筋,钢筋直径采用16、18、20、22、25 mm五种规格。HRB500级钢筋全部由首钢总公司提供。
2 施工要点
2.1 钢筋进场验收
与原Ⅳ级钢筋相比,具有强度高、延性好、碳当量低、可焊性优良等特点,将是我国用于混凝土结构、预应力混凝土结构中的主导受力钢筋。但是,当前市场上供应的热轧带肋钢筋品种中除了普通热轧带肋钢筋(HRB)外,尚有细晶粒热轧带肋钢筋(HRBF)和余热处理带肋钢筋(RRB)供应。尤其应注意余热处理带肋钢筋,它是通过向轧热完成的炽热钢筋表面喷水,使钢筋表面产生淬火效应提高钢筋的强度。这类钢筋表面强度比内部强度高,延性差。使用机械连接时,容易损坏加工机械;使用焊接连接时,由于表面层的退火,会使接点达不到规定强度。钢筋进场时应严格进行鉴别验收。应根据钢筋表面的标志进行鉴别,鉴别方法如下:
带肋钢筋表面上轧制有响应标志(图2),供使用者鉴别。标志由5部分组成。
1)第1部分字母表达钢种:无字母表达普通热轧钢筋;C表达细晶粒热轧钢筋;KL表达余热处理钢筋;数字后字母E表达抗震钢筋。
2)第2部分数字表达强度级别,以阿拉伯数字表示。3、4、5分别表示强度等级为335、400、500 MPa。
3)第3部分字母E表达抗震钢筋。
4)第4部分是生产厂厂标。无字母表达表示是非抗震钢筋。
5)第4部分一组数字为公称直径,以毫米(mm)为单位的阿拉伯数字表示,直径12 mm以下的细钢筋不标志直径。如16、25表示钢筋的公称直径为16 mm、25 mm。
例如:
3、4、5分别表达品牌为HRB335、HRB400、HRB500的普通热轧钢筋;3E、4E、5E分别表达品牌为HRB335E、HRB400E、HRB500E的抗震钢筋。
C3、C4、C5分别表达品牌为HRBF335、HRBF400、HRBF500的细晶粒热轧钢筋。
K3表达品牌为KL400的余热处理钢筋。
2.2 钢筋加工
2.2.1 钢筋调直
为了保证钢筋的延性,防止冷拉变脆,钢筋调直宜采用机械方法。当采用冷拉调直方法时,伸长率不得大于1%。钢筋不得采用冷拉方法提高强度。
2.2.2 钢筋成型
根据《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》(GB1499.2—2007)的要求(表3),可知HRB335级、HRB400级、HRB500级钢筋的延性差别不大。因此HRB500级钢筋可参照HRB400级钢筋的工艺要求进行钢筋成型。当钢筋末端需作90。或135。弯折时,钢筋的弯弧内直径D不宜小于钢筋直径4d,(d为钢筋直径);当钢筋末端弯起钢筋不大于90°弯折处的弯曲直径D,不应小于5d。从工程实施结果看,成型钢筋的弯曲部分表面光滑,无裂痕。
2.2.3 钢筋连接
常用的钢筋连接方法有绑扎搭接、机械连接和焊接连接三大类。由于HRB500级钢筋强度高,绑扎搭接时,搭接长度比较长(在C30混凝土中搭接长度约需60d)。试点工程中的HRB500级钢筋主要采用剥肋滚压直螺纹机械连接进行连接。从工程实施实践看,接头性能达到《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ 107—2003)的Ⅰ级接头合格要求,连接质量是可靠的。但应该注意的是,余热处理钢筋(RRB)采用剥肋滚压直螺纹进行机械连接是不可靠的,因为剥肋时正好切掉了余热处理钢筋表面的回火马氏体,削弱了钢筋的强度,使用时应予以注意。
试点工程中我们还采用了闪光对焊、电弧焊和电渣压力焊对HRB500级钢筋进行连接。工程应用表明:
1)闪光对焊用于HRB500级钢筋连接,焊接接头性能良好,达到《钢筋焊接及验收规程》(JGJ 18—2003)规定的合格要求;
2)电弧焊用于HRB500级钢筋连接的接头性能比闪光对焊稍差,直径大于25 mm的受力钢筋,不宜焊接连接,应注意工艺水平控制,钢筋焊接前,必须根据施工条件进行试焊,合格后方可施焊;
3)由于HRB500级钢筋的碳当量Ceq比较高(Ceq≈0.550),常规电渣压力焊用于HRB500级钢筋连接有一定困难,为此我们尝试采用镦粗电渣压力焊进行HRB500级钢筋的连接,具体做法如下:
①钢筋下料后,将准备进行焊接连接的钢筋端在镦粗机上进行镦粗。镦粗后的直径可参考表4。
②按照镦粗后的钢筋直径,选择焊接电流和焊接时间,进行电渣压力。实验结果证明是比较理想的。图3是使用镦粗电渣压力焊进行连接的HRB500级钢筋的接头试件,接头处被镦粗,接头破坏形态全部发生在母材上。
总之,焊接接头性能直接与焊工的操作水平有关,焊工必须持有焊工考试合格证,并在规定的范围内进行焊接操作。
鉴于余热处理带肋钢筋(RRB)、细晶粒热轧带肋钢筋(HRBF)通过焊接后回火效应使母材强度降低,不宜使用焊接方法连接钢筋。
3 小结
1)试点工程采用HRB500级钢筋310.7 t,比采用HRB400级钢筋减少用量7%左右。按同期HRB500级钢筋与HRB400级钢筋的差价约150元/t计算,钢筋费用降低3%左右。
2)使用HRB500级钢筋时,应注意鉴别钢筋的种类,保证钢筋连接质量。其他施工性能与HRB400级钢筋基本相同,工程质量是有保证的。
参考文献
[1] 热扎带肋高强钢筋在混凝土结构中应用技术导则(RISN-TG007-2009) .北京:中国建筑工业出版社,2010
[2] 混凝土结构设计规范(GB 50010-2002) .北京:中国建筑工业出版社,2002
500钢筋 篇2
关键词 高层建筑;钢筋混凝土;梁式转换层;连接;安装
1 钢筋翻样与下料
转换大梁的含钢量大，主筋长，布置密，在两梁相交的柱节点区上下共有几十层上百根主筋在此"相聚"，加上腰筋、柱筋等，主筋还须弯起锚固，众筋"抢位"现象十分突出。任何一根主筋的就位错误。均会造成大量的返工。因此，准确地翻样和下料是钢筋顺利施工的前提。
1.1 钢筋翻样前必须弄清设计意图。审核、熟悉设计文件及有关说明；掌握现行规范的有关规定。翻样时要结合实际并考虑方便施工。
1.2 一般设计转换大梁的主筋在柱节点区均弯起锚固，施工难度大。可与设计单位协商解决，如：大梁的最上一排面筋向下弯并锚固至底筋以上；底筋的最下一排主筋尽量靠柱边上弯25d，其余主筋全部取销弯锚，负筋亦不起弯，均伸至弯起筋即可(柱截面大，锚固长度满足要求)。
1.3 梁上部的主筋接头要求设置在跨中1／3跨长内，下部主筋接头要求设在靠近支座1／3跨长内。
1.4 为方便钢筋的安装就位，满足上述规范要求，必须对所有梁主筋按就位顺序进行编号。
1.5 梁箍筋大，下料时要注意对焊接头位置，避免接头出现在箍筋的弯折处。
2 各部位钢筋连接方式
转换层中钢筋的种类繁多，不同位置钢筋受力情况也不尽相同，因此，各部位应综合受力情况、施工难度、经济效益等采用不同的连接方式。
2.1 转换层大梁的主筋是转换层中最重要的受力单元，应采用最可靠且对钢筋无损害的连接方式，通常采用冷挤压连接法。
2.2 转换层柱钢筋、剪力墙竖向分布筋宜采用电渣压力焊。
2.3 转换层主梁腰筋及箍筋、联系梁主筋、板钢筋一般采用闪光焊接。
2.4 其他受力较次要部位，如联系梁架力筋及箍筋可采用绑扎连接。
3 钢筋支撑架的搭设
在钢筋成型及绑扎施工过程中，由于钢筋特长，只能在施工现场进行连接，在连接时，必须搭设钢筋支撑架，支撑架的搭设是便于钢筋绑扎的关键。
3.1 搭设下部钢筋支撑架的具体措施：在距梁底标高竖向高出1000mm处，每横向@3000mm处用横钢管支撑于排架上，做成下第一排钢筋的支撑架，并将下第一排钢筋按设计顺序放于支撑架上，依此类推，直至下三、下四，所有下部钢筋搭设完成。
3.2 搭设上部钢筋支撑架的措施：首先搭设上部钢筋最下一排的支撑架，并设计要求放置好该排钢筋，依次类推，直至上部钢筋支撑架全部完成，但搭设好最上一排钢筋支架时，由于上一排钢筋弯钩长达几米，需经电渣压力焊才能完成，因此不能直接将上一排钢筋置于钢筋架上，须在距上一排钢筋支撑架高出2000mm处另搭设钢筋焊接用的支撑架，将上一排钢筋按设计顺序悬吊其上，进行电渣压力焊，弯钩焊接施工完毕，松开钢筋下落至上一排钢筋支撑架。
4 钢筋的安装与就位
钢筋安装顺序：搭钢管搁架→分层铺设下部纵筋→分层挂吊上部纵筋→套箍筋→放吊筋→拆搁架下横杆、下纵筋与箍筋绑扎固定→上纵筋与箍筋绑扎固定→梁底保护层→骨架就位→绑扎吊筋、柱节点箍筋→穿负筋、腰筋等。
4.1 绑扎下部钢筋，按顺序抽走下一排筋支撑面，下落下一排钢筋至梁底部位，并绑扎。放置横向@1500mm中25分隔筋；抽走下二排支，撑面，下落第二排钢筋至设计要求部位，并绑扎，依此类推，直至所有下部钢筋绑扎完毕。绑扎上部钢筋，首先绑扎上第一排钢筋，完工后，松开并抽走上第一排钢筋支撑面，然后从梁一端向另一端依次开上二排钢筋支撑点。一边松开，一边将钢筋上提至正确位置，同时插进隔筋，绑扎固定上二排筋，依此类推，直至上部钢筋绑扎完毕。
4.2 梁上部的主筋接头要求设置在跨中1／3跨长内，下部主筋接头要求设在靠近支座1／3跨长内。由于梁内主筋多，主筋下料时，必须考虑并调整好每根钢筋的接头位置，以保证主筋的焊接接头相互错开并满足现行规范要求。
4.3 在梁底模的两侧划线定出每排16根φ32纵筋的分布位置，同时确定它们各自在柱节点的位置(位于哪两根柱主筋之间)，主筋排列必须按次序对号入座。
4.4 安装梁柱筋要注意梁与梁之间的协调，按先主梁后其余梁的顺序，纵筋依次交叉穿插，上下交替搁置，以保证主筋在梁内的设计位置。
4.5 安装柱节点箍筋时，必须事先确定的位置和数量，在主筋铺设的同时将柱箍放置在各层主筋之间。待大梁钢筋骨架就位后，按由上至下的顺序将柱箍同柱主筋绑扎固定。柱节点箍筋不得少放、漏放。
4.6 大梁上下几排钢筋在绑扎就位时要保证其上下对齐形成垂直的钢筋间隙，以便混凝土灌注和振捣。
4.7 梁底保护层：鉴于梁钢筋骨架重，底筋高度不一，用细石混凝土和钢筋丝网片特制了两种厚度的高强度夹丝保护层垫块(以防压碎)。保护层垫块成排布置，统一垫在主筋下(排距1.5m)，在梁骨架就位前放置好。
4.8 梁钢筋安装绑扎时，必须在梁底模两端划定出每排中西32纵筋的分布位置，以确定各自在柱节点的位置，并且对号入座。
4.9 转换层梁柱点处，钢筋分布较为密集，应先穿高梁钢筋(高梁钢筋底筋有弯折)，然后再穿低梁钢筋(低梁钢筋锚入高梁中)。
4.10 一般转换梁底筋及其密集，可与设计院、监理、甲方协商，在转换梁中底筋下排φ32钢筋中各抽取一至两根放到最上排。这样钢筋间距拉大，有利于混凝土浇筑。
4.11 由于钢筋复杂，浇筑混凝土时派专人检查及保护钢筋，避免钢筋变形移位。
参考文献
［1］ 祁晗.大体积转换梁混凝土浇筑的质量控制措施［J］.北京：施工企业管理，2003，9：53-54
500钢筋 篇3
1 抗震钢筋HRB500E的技术要求
(1) 高强抗震钢筋HRB500E的化学成分和碳当量 (熔炼分析) 应符合表1的规定。
根据需要, 钢中可加入钒、铌、钛等元素。
(2) 钢筋力学性能特征值应符合表2规定。
表 2所列各力学性能特征值, 可作为交货检验的最小保证值。
(3) 抗震钢筋的特殊要求
① 钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比Rundefined/ Rundefined不小于1.25。
② 钢筋实测屈服强度与表2规定的屈服强度之比Rundefined/ReL不大于1.30。
③ 钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。
2 广钢转炉与电炉生产抗震钢筋钢的优、缺点对比
根据广钢股份公司目前转炉、电炉炼钢设备状况和原材料供应模式, 采用不同工艺路线生产HRB500E钢坯的优、缺点对比见表3。
目前广钢HRB500E抗震钢筋主要供广东台山核电站, 其需求量较大。由于种种原因, 电炉生产抗震钢筋钢的原料——废钢质量难以控制, 大批量生产受到限制, 且生产成本偏高, 缺乏竞争优势。因此, 在转炉开发生产抗震钢筋钢已是势在必行。
3 转炉生产HRB500E抗震钢筋钢化学成分设计
基于广钢股份公司转炉的设备状况及生产工艺, 生产HRB500E抗震钢筋钢的化学成分设计应在满足国标要求的前提下, 碳、锰含量既要保证钢材强度的要求, 又能有利于转炉冶炼终点的控制。因此, 碳、锰含量按国标要求的中上限进行控制。硫、磷元素含量按优钢产品设计。同时, 为保证钢筋的屈服强度、抗拉强度满足要求, 采用钒、铌微合金化处理。综合考虑现时的合金成本, 微合金化采用以钒为主, 少量铌铁微处理工艺。转炉生产HRB500E抗震钢筋钢化学成分设计见表4。
4 生产工艺控制
4.1 生产工艺流程
600t混铁炉出铁→45t氧气顶吹转炉冶炼→钢包吹氩喂丝→150mm×150mm方坯连铸→轧制 (热连轧)
4.2 配料要求
(1) 每炉配入合格铁水加生铁共40～42t。铁水成分及温度要求见表5。
(2) 择优利用现有废钢, 要求废钢低硫、清洁。
4.3 冶炼工艺控制
(1) 冶炼操作。
HRB500E钢的冶炼在45t转炉上进行, 冶炼操作工艺与生产其它普通建筑材工艺相比无大的变化。只是要求拉碳准确, 尽量避免后吹, 同时, 控制好合金加入量与加入时机。
(2) 终点控制采用单渣操作。
终点成分:[C]0.04%～0.07%、[S]≤0.030%, [P]≤0.030%。终点温度为1 670～1 700℃ 。出钢时要求严格执行出钢挡渣制度。
(3) 微合金化。
出钢过程加入钒、铌铁合金。钒铁加入量控制在100kg/炉, 铌铁加入量控制在15～20kg/炉。
(4) 钢包吹氩时间控制在5～6min。
吹氩强度要求保持钢包渣面明显翻动。
4.4 连铸
连铸中间包必须清洁, 中包及水口必须进行烘烤, 烘烤温度应不低于900℃。连铸时钢包加盖, 使用钢包保护套管。中间包内采用挡墙及覆盖剂, 中间包内衬为镁质涂料。中间包钢水浇铸温度控制在1 540～1 570℃之间。
5 试验结果
5.1 试制钢种的化学成分
对转炉生产的部分炉次HRB500E试验钢取样分析化学成分, 结果见表6。
从表6数据可看出, 取样炉次HRB500E钢化学成分基本符合GB1499.2-2007国标要求。
5.2 力学性能
本次试验HRB500E抗震钢筋钢轧制规格为ϕ32mm螺纹钢。轧制完成后理化检验结果表明, 钢材各项力学性能全部合格, 冷、反弯试验全部合格, 国标要求的抗震钢筋实测屈服强度、实测抗拉强度等几项比值全部合格。部分炉次试验钢力学性能检验、统计结果见表7。
注:试验钢规格为ϕ32mm
6 结语
(1) 转炉生产HRB500E抗震钢筋钢的化学成分设计既要满足钢种的成分和强度要求, 又需有利于转炉炼钢终点的控制。微合金化工艺也要综合考虑钢种的性能要求和合金的成本问题, 因此铌、钒合金的加入量应严格控制。对试验钢熔炼成分分析结果表明, 本次试验的HRB500E抗震钢筋钢化学成分符合国标要求, 成分的设计是合理的。
(2) 试验钢各项力学性能检测结果表明, 钢材的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、最大力总伸长率等指标均达到了国标的要求, 同时国标对抗震钢筋要求的各项比值也都在合格范围内。
(3) 利用钒、铌复合微合金化技术在转炉开发生产HRB500E抗震钢筋钢, 钢中铌含量控制在0.015%～0.030%, 钒含量控制在0.090%～0.120%, 能够保证钢筋的性能稳定, 抗震性良好, 钢筋具有良好的冷弯、反弯性能和焊接性能。试验结果表明, 在广钢目前的设备和生产工艺条件下, 采用铌钒微合金化技术完全能够在转炉生产出符合国标要求的HRB500E抗震钢筋钢。
参考文献
[1]李曼云, 等.小型型钢连轧生产工艺与设备.北京:冶金工业出版社, 1999.
芦苇冒充钢筋监管岂能松软 篇4
又是一起胆大包天的豆腐渣工程!如果不是失控的轿车撞破护栏，丑闻也许还不会败露。从报道中可知，事发地南官河东岸住着上百户人家，该堤坝的防护栏杆已经损坏很多，去年夏天类似的惨剧就已经发生过。生命猝然而逝，把罪责完全归咎于防护栏也许有失客观；但脆弱的护栏加速了无辜生命向死亡的进程，则是不争事实。
回想2011年豆腐渣工程，可谓触目惊心：7月11日，江苏盐城境内328省道通榆河桥发生垮塌；7月14日，福建南平市的武夷山公馆斜拉大桥突然断裂坍塌；7月15日，杭州第三钱塘江大桥南端桥面出现部分塌落。仅仅5天时间，就有3座大桥发生垮塌事故，而这3座大桥建成的时间都只有十多年。7月17日，郑州市拆迁安置小区“汇景嘉园”刚刚封顶的8栋楼房全部拆除重建，原因是“有些砖还没有豆腐渣结实”。投资87亿多元的甘肃天定高速公路5月底全线贯通后，不到半年，出现坑槽、裂缝、沉降等重大病害，部分路段不得不铲除重铺。总投资23亿元的宇松铁路项目，被媒体称为“骗子承包，厨子施工”，本应浇筑混凝土的桥墩，被偷工减料填人大量石块，形成“豆腐渣工程”。
质量就是生命。无论是建筑工程还是河堤工程，既是技术活，更是良心活。工程质量直接决定着人们的生命安全。每一起豆腐渣工程都是一颗不知何时引爆的定时炸弹，最终可能导致无辜生命或伤或亡。面对人命关天的大事，施工方为何敢于草菅人命?
一是有利可图。用芦苇冒充钢筋，成本低廉。在利益驱动下，一些施工方便见利忘义，将公共安全视如儿戏。二是有机可乘。芦苇冒充钢筋，对这样赤裸裸的造假，如果施工方出于利益共同体的需要不会自我举报，那监管部门呢?比如监理，一大职责就是“验筋”——检验钢筋质量合不合格、直径合不合尺寸等。监管一旦失明，施工方自然有机可乘。
此外，施工方造假也与违法成本过低有关。依照国家《建设工程质量管理条例》，像芦苇代替钢筋这样的造假，一旦被发现必须全部拆除、改正，并处工程合同价款2％以上、4％以下的罚款。这种处罚，对施工方来说是毛毛雨。只要不被发现，施工方就高枕无忧。从媒体报道看，施工方造假被吊销执照的极少，责任人承担刑责更是罕见。
500钢筋 篇5
使用高强钢筋效益明显, 在保证建筑结构安全度不变的前提下, 可减少钢筋用量, 也可显著改善框架结构中梁、柱节点钢筋拥挤的现象, 提高工程质量;其次, 我国又是地震多发地区, 为提高建筑物的坚固性, 必须增加钢筋用量或采用高强抗震钢筋。
从2008年开始, 凌钢集团就一直致力于高强钢筋的研究, 特别是对高强抗震钢筋研究, 在开发研究HRB400E抗震钢筋的基础上对HRB500E高强钢筋进行研制, 试验φ12~φ32 mm规格比较顺利, 但在开发规格φ36 mm、φ40 mm大规格过程中遇到屈服强度富余量低、强屈比不合等问题。而后通过不断优化成分和工艺, 现已能批量化生产。
1 大规格HRB500E钢筋研究
1.1 技术要求
(1) 执行标准:G B1499.2-2007。
(2) 技术要求:HRB500E化学成分、碳当量 (熔炼分析) 和性能见表1, 根据需要钢中还可以加入V、Nb、Ti等元素。
碳当量Ceq (百分比) 值可按以下公式计算:Ceq=C+Mn/6+ (C r+V+M o) /5+ (C u+N i) /15。
1.2 成分设计
根据凌钢生产HRB400E带肋钢筋的经验, 碳增加0.10%可分别提高屈服强度和抗拉强度30 MPa和60 MPa, 但碳含量偏高影响钢筋的塑性和焊接性能, 因此, 要控制C含量, 防止碳当量过高。Mn可提高固溶强化效果, 降低相变转变温度, 细化钢材的组织, 提高强度和韧性。但含量过高影响焊接性能。由于凌钢未采用轻穿水工艺提高钢筋性能和控轧控冷工艺生产细晶粒钢筋, 但又不能单纯通过提高常规元素含量提高强度, 因此选择Nb、V微合金化工艺生产高强度钢筋。首先, 选用铌微合金化工艺, 利用铌的固溶细化晶粒和析出强化强度, 但铌对轧钢加热温度要求较高且成本较高, 而改用铌铁、钒铁复合微合金化。随着氮化钒铁合金生产工艺成熟, 而采用氮化钒铁微合金化。
氮化钒铁在钢中强化机制: (1) 钢中增氮, 使处于固溶态的钒在冷却过程转变成析出态的钒, 充分发挥了钒的沉淀强化作用。 (2) 细化晶粒作用, 氮化钒铁微合金化通过优化钒的析出和细化铁素体晶粒, 可同时发挥晶粒细化和沉淀强化两种强化方式的作用, 有利于实现强塑性匹配。
我公司根据HRB500E性能要求和合金成本考虑, 拟采用钒氮微合金化试验大规格HRB500E。内控成分设计见表2。
2 试制生产
2010年6月, 采用氮化钒铁试验生产5炉φ40 mmHRB500E, 试验工艺如下所示。
2.1 工艺流程
低硫铁水—35 t转炉冶炼—脱氧合金化—吹氩—连铸 (断面为150 mm×150 mm和160 mm×160 mm) —棒材机组加热—轧制—倍尺剪切—冷床冷却—定尺剪切—包装。
2.2 冶炼和连铸
2.2.1 冶炼
(1) 采用脱硫铁水和低硫铁水入炉, [S]≤0.020%。 (2) 终点:[C]≥0.07%, 温度平均1650℃ (3) 采用SiAlB aC a预脱氧, 出钢1/3顺序加入硅铁、氮化钒铁、锰铁合金化。 (4) 吹氩2 min取参考样, 根据参考样成分利用喂碳线、锰线对成分进行微调。吹氩时间大于5 min。
2.2.2 连铸
(1) 采用钢包长水口保护浇注。 (2) 中间包温度控制在1519~153 5℃, 平均1 5 3 2℃, 拉速控制在1.7~2.2 m/min, 平均拉速2.0 m/min, 断面160×160 mm方坯较150×150mm拉速降低0.10 m/min。 (3) 结晶器采用电磁搅拌, 搅拌电流26 0A, 频率5 H z (160 mm×160 mm断面) 和6 Hz (150×150 mm断面) 。 (4) 二次配水采用气雾冷却, 使用强冷工艺, 比水量1.20 L/kg。
2.3 轧制
棒材为高架全连续式, 加热炉为蓄热步进梁式, 预热段900℃~1100℃, 加热段1100℃~1160℃, 均热段1130℃~1200℃, 主轧机18架。
2.4 试制结果
表2.为HRB500E在线实物化学成分和性能。
3 试制结果分析
(1) 从表2 HRB500E在线性能看, 个别试样强屈 (R0m/R0eL) 比较低。 (2) 时效1周后检验, 屈服强度 (ReL) 较在线降低10~35 MPa, 富余量较低;抗拉强度 (Rm) 基本持平。最大力总伸长率Agt有所提高。
而后又通过提高V含量, 但屈服强度增加不明显。随后, 用铌铁和氮化钒铁复合微合金化工艺生产大规格HRB500E。又重新设计化学, 小批量试验φ36 mm和φ40 mm两个规格, 成分和性能见表3。
从表3看, 采用铌钒复工艺后生产HRB 500E抗震钢筋屈服强度和强屈比适中, 时效1周后, 屈服强度降低10~15 MPa, 抗拉强度降低5~10 MPa, 性能均满足抗震钢筋标准要求。从高倍检验看, 非金属夹杂物中A类为2.0~2.5级、B类为1.0~1.5级、C类为3.0~3.5级、D类为2.0~2.5级、硫化物和C类硅酸盐夹杂较高, 晶粒度适中 (8.0~9.0级) , 组织为铁素体+珠光体。大规格HRB500E抗震钢筋基本具备批量生产条件。
4 结论
通过试验对比采用铌钒复合生产大规格抗震钢筋比单纯采用氮化钒铁更能实现强塑性匹配;在生产中要保证窄成分控制, 同时提高内控成分合格率, 确保力学性能稳定;要加强低硫成分控制同时加强吹氩、中间包液面高度控制促使硅酸盐夹杂上浮去除, 进一步提高HRB500E性能。
参考文献
[1]刘朝建.持续推动高强度钢筋应用促进我国经济可持续发展.中国钢铁业, 2011 (12) :20.
500钢筋 篇6
在我国,伴随土木工程行业的不断发展和进步,工程建设中涌现出越来越多的结构形式,但是混凝土结构仍是我国工程建设应用最为广泛的结构形式之一,钢筋的需求量依然很大。400 MPa级钢筋自1996年被推广以来,已经被广泛应用于工程实践中,打破了335 MPa级钢筋统治行业用钢30年的局面。但随着《设计规范》[1]的颁布,500MPa级钢筋也将逐渐成为国家大力推广使用的钢筋之一。
目前,在发达国家中,400 MPa级钢筋以下的钢筋品种已经不再生产和使用了,多采用400 MPa级钢筋及其以上的高强钢筋。欧洲规范EN 1992-1-1∶2004允许纵向受力普通钢筋的最高屈服强度已达600 MPa[2],美国规范ACI318-14允许纵向受力普通钢筋的最高屈服强度为550MPa[3]。而我国《设计规范》于2010年才把500 MPa级钢筋作为主要受力钢筋来推广[1]。经过近6年的发展,我国在500 MPa级钢筋研究和推广方面也有了长足发展。目前,我国在相当长的一段时期内会有400 MPa和500 MPa级钢筋并存发展的状况。本文对400 MPa和500 MPa级钢筋的化学成分和基本力学性能做简要对比。
2 400 MPa和500 MPa级钢筋的化学成分的对比
为获得性能优良的400 MPa和500 MPa级钢筋,一般采用的生产工艺主要有两种:微合金化工艺和轧后余热处理工艺,即在原含锰(Mn)、硅(Si)的低合金钢中添加铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti)等微量元素,并通过热轧来提高钢筋的强度,或者采用HRB335级钢筋的成分,通过轧后余热处理工艺提高强度。部分学者认为:余热处理所获得的强度是由钢筋表层硬化而得,性能不稳定,所以应用范围受到限制。在我国的建筑业中,绝大多数用户选用热轧钢筋[4,5]。HRB400 MPa和HRB500 MPa级钢筋化学成分的对比见表1[6]。
%
注:碳当量(%)Ceq=C+Mn/6+(Cr+V+Mo)/5+(Cu+Ni)/15。
由表1可知:400 MPa和500 MPa级钢筋区别主要在于化学成分中碳当量Ceq值的不同。另外,国家标准GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》对化学成分只规定了上限值,而对下限并没有明确的规定,但并不意味着不需要对下限有所限制,在实际的应用中,必须对下限做出规定,否则很难满足性能的要求。当然,对400 MPa和500 MPa级钢筋各个化学元素下限值的要求也各不相同[6]。
3 400 MPa和500 MPa级钢筋的基本力学性能的对比
HRB400 MPa和HRB500 MPa级钢筋基本力学性能的对比见表2[6]。
HRB500 MPa级钢筋相对于HRB400 MPa级钢筋有比较大的优势,主要表现如下。
1)强度高。HRB500 MPa级钢筋相对于HRB400 MPa级钢筋屈服强度标准值提高了25%,抗拉强度标准值提高了16.67%,抗拉设计强度提高了20.28%。由此可知,HRB500 MPa级钢筋有更高的强度,同时具有更佳的安全储备。
2)塑性好。虽然强度有了大幅度的提升,但是HRB500 MPa级钢筋和HRB400 MPa级钢筋一样,延伸率仍然保持得很好。
3)可焊性能好。当含碳量超过55%以后,钢筋的可焊性能会很差。由表1可知,HRB500 MPa级钢筋同HRB400 MPa级钢筋一样,含碳量都在0.25%,可焊性性能都控制得较好。
4)经济效益明显。由于HRB500 MPa级钢筋塑形性能和可焊性保持得较好,强度相比HRB400 MPa级钢筋有了明显的提高,所以在工程建设中利用HRB500 MPa级钢筋取代HRB400 MPa级钢筋,不仅可以节约钢筋用量,减少资源浪费,还能满足我国“可持续发展的战略”的要求,提高经济效益[7]。
4 建议
500 MPa级钢筋相对于400 MPa级钢筋在很多方面都有明显的优势,因此国家应该大力推广500 MPa级钢筋在建筑行业上的使用。同时,我们也应该意识到,随着高层、超高层、大跨度和抗震建筑等结构的发展,500 MPa级钢筋也会越来越不能满足工程建设的需要,尤其在一些发达国家已经把600 MPa级高强钢筋列入规范之时,我国广大科研工作者更应该积极对600 MPa级钢筋进行研究,力争在短期内对600 MPa级钢筋的研究有所突破,逐渐与世界发达国家和地区接轨。
5 结束语
综上所述,在我国500 MPa级钢筋替代400 MPa级钢筋是大势所趋,500 MPa级钢筋相比于400 MPa级钢筋具有强度高、塑性好、可焊性好、经济效益明显等特点。同时,对于600 MPa级高强钢筋的研究工作也需要跟进。
参考文献
[1]GB50010-2010混凝土结构设计规范[S].
[2]EN1992-1-1.Euro-code2:Design for concrete structuresPart1:General rules and rules for building[S].
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[4]赵海花.400 MPa和500 MPa级钢筋高温下力学性能的试验研究[D].青岛:青岛理工大学,2008.
[5]苏鹤洲.HRB400热轧带肋钢筋生产工艺研究[D].重庆:重庆大学,2007.
[6]GB1499.2-2007钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋[S].
500钢筋 篇7
针对市场和客户的需求, 广州钢铁股份有限公司 (下称广钢) 一直积极致力于新品种钢筋的开发、应用和推广, 在钒、钒氮、铌微合金化技术在高强度钢筋生产中的应用方面有着丰富的经验, 不同级别的钢筋生产工艺稳定。在近十年来, 广钢的建筑钢筋已由HRB335钢筋升级为HRB400钢筋, 并于2008年成功开发了HRB500钢筋, 具备了GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》中普通热轧钢筋HRB335、HRB335E、HRB400、HRB400E、HRB500、HRB500E全系列牌号的生产能力, 产品规格覆盖了ϕ (8～40) mm范围。广钢生产的热轧带肋钢筋广泛应用于广州市和珠三角的市政建设和重点工程, 特别是应用于深圳大亚湾核电站、台山核电站等对钢筋质量有较高要求的重点工程的建设。但由于电炉的生产成本较高, 产品的普及受到较大程度的限制。为降低生产成本, 提高产品的竞争力, 我们提出在转炉进行HRB500E钢筋的开发。
1 抗震结构用热轧带肋钢筋的性能要求
1.1 钢筋执行标准
钢筋执行GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》标准, 钢号为HRB500E。
1.2 抗震钢筋的性能特点
建筑物的抗震性能, 不仅强调坚固, 还应有良好的变形能力和吸收地震能量的能力。也就是在保证钢筋具有一定强度的同时, 尽量提高塑性, 使强度和塑性达到最佳的配合, 较高的延伸率值可在强震时吸收更多的地震能。其次, 要具有高的强屈比和均匀的屈服强度, 强屈比越高, 钢筋具有越多的塑性储备。第三, 屈服后有较长的均匀变形阶段, 能吸收更多的地震能量, 从而提高抗震性能。
1.3 标准对抗震钢筋的要求
GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》中规定HRB500E的力学及工艺性能为:
(1) 屈服强度 ReL大于500MPa。
(2) 抗拉强度Rm大于630MPa。
(3) 延伸率A不小于15%, 直径 (28～40) mm的钢筋的断后延伸率A可降低1%;直径大于40mm的钢筋的断后延伸率A可降低2%。
(4) 冷弯、反弯性能良好。
(5) 钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比不小于1.25;
(6) 钢筋实测屈服强度与标准规定的屈服强度特征值之比不大于1.30;
(7) 钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。
2 生产工艺的确定
2.1 工艺流程
转炉→吹氩 (喂丝) →连铸 (150mm×150mm) →步进梁式三段连续加热炉→高压水除磷→粗轧机组→中轧机组→精轧机组→步进式冷床冷却→定尺剪切→收集、打捆、码跺、入库。
2.2 化学成分设计
2.2.1 标准对HRB500E高强抗震钢筋化学成分的要求
GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》规定HRB500E的化学成分和碳当量 (熔炼分析) 应符合表1的要求。根据需要钢中还可以加入V、Nb、Ti等元素。
碳当量Ceq (百分比) 值可按公式 (1) 计算:
Ceq=C+Mn/6+ (Cr+V+Mo) /5+ (Cu+Ni) /15 (1)
2.2.2 HRB500E熔炼成分设计
由于标准 GB1499.2-2007规定钢筋以热轧状态交货, 余热处理钢筋不在标准适应范围, 同时规定钢筋的金相组织主要是铁素体加珠光体。因广钢目前的轧钢生产线还不具备生产细晶粒钢筋的条件, 因此只能采取微合金化生产工艺, 而化学成分的设计就成了HRB500E高强抗震钢筋生产的关键。
根据标准对抗震钢筋的技术要求, 结合生产HRB400、HRB400E的生产经验以及现有的工装水平、生产工艺特点, 确定采用铌、钒复合微合金化的工艺路线。添加铌、钒可以与钢中的碳、氮原子形成细小的碳化物和碳氮化物。这些碳化物和碳氮化物在奥氏体转化为铁素体和珠光体的过程中和转变后逐渐析出, 起到细化钢筋的室温组织的作用, 并阻碍晶格中的位错运动, 产生沉淀强化的作用, 最终达到提高钢筋强度的目的。
根据资料, 碳含量与屈服强度和抗拉强度的相关性比硅、锰的大很多, 在一定的范围内增加碳含量, 就可以显著提高钢的强度。随着Ceq的增加, 强度显著提高。碳、锰含量增加虽可以提高钢的强度, 但锰属于淬透性强的元素, 具有推迟相变的作用, 高锰含量的CCT曲线与低锰含量的CCT曲线相比, 孕育期加大, CCT曲线右移, 钢的临界转变温度下降。因此当锰含量高时, 由于孕育期的加大, 导致冷却曲线极易通过贝氏体转变区, 从而形成贝氏体。在同样的冷却速度下, 锰含量较低时, 由于孕育期的缩短, 冷却曲线不会通过贝氏体区。因此, 为保证钢的性能稳定, 制定内控标准时, 对碳、锰、硅采用窄成分的控制方法。
综合以上因素, 确定HRB500E的化学成分和碳当量 (熔炼分析) 的内控要求按表2控制。
因钢筋规格为ϕ (8～40) mm, 跨度较大, 在轧制组坯时, 根据钢坯的化学成分分析的碳当量进行组坯, 用于轧制大规格材 (ϕ>25mm) 的钢坯要求碳当量Ceq不小于0.48%。
2.2.3 生产过程的操作要点
2.2.3.1 炼钢工序操作要点
(1) 转炉终渣碱度控制在2.5～3.0范围内, 终点温度控制在1 670～1 700℃间, 终点控制采用“高拉补吹”方法。
(2) 出钢时间大于90s, 尽量减少下渣量, 要保证钢包内渣层的厚度小于70mm。
(3) 合金成分按表2要求配入。出钢后钢水进行钢包底吹氩处理, 要求吹氩时间大于6min, 吹氩后温度为1 570～1 610℃。
(4) 连铸采用敞开浇注, 中间包钢水温度1 515～1 535℃, 拉速2.5～3.0m/min, 二冷配水采用弱配水制度, 矫直温度控制在900～950℃之间。
2.2.3.2 轧钢工序操作要点
(1) 加热制度。加热应均匀, 尽量减少黑印对钢材性能指标的影响。预热段温度800～1 190℃, 加热段温度1 100～1 280℃, 均热段温度1 100～1 250℃, 出炉温度控制在1 000～1 200℃范围内。
(2) 轧制工艺流程。步进梁式三段连续加热炉→高压水除磷→粗轧→切头尾→中轧→分段→精轧→分段→步进式冷床冷却→定尺剪切→收集、打捆、码跺、入库。
(3) 孔型选择。孔型系统采用全连续轧制, 第1～2架采用箱型孔型系统, 其余采用椭圆—圆孔型系统。轧机采用平立交替布置, 实现轧制过程无扭转。
(4) 轧制工艺控制。因钢中加入了铌元素, 对加热温度和冷却温度较为敏感, 因此在轧制过程中应控制好轧制的节奏和轧制速度, 以保证温度均匀, 从而确保晶粒细化, 保证产品有足够的强度和正常的金相组织。
3 试验结果的统计分析
2009年12月～2010年2月生产了HRB500Eϕ40mm、ϕ32mm、ϕ25mm、ϕ20mm、ϕ12mm五种规格共266批, 产量11 438.45t。对本次生产的钢坯的熔炼成分及钢材的力学性能进行抽样统计分析, 结果见表3和表4。
由表3可以看出, 钢坯的熔炼成份均达到工艺设计方案成分设计的要求, 钢坯的质量较好。
从表4可以看出, 钢材的力学性能指标:实测的屈服强度R0eq为515～620 MPa, 实测的抗拉强度R0m为670～860MPa, 断后伸长率A达到14.5%～25.5%, 钢筋的最大力总伸长率Agt达到10.0%～15.5%, 强屈比 (实测抗拉强度R0m ∶实测屈服强度R0el) 为1.26～1.48, 屈屈比 (实测屈服强度R0eL∶标准规定的屈服强度特征值ReL) 为1.04～1.28, 冷弯、反弯性能全部合格, 各项性能指标均达到国家标准的要求。这充分说明成分的设计以及冶炼、轧制工艺的制定是合理可行的。
4 结论
(1) 在现有生产工艺条件下, 通过在供轧制生产HRB335钢坯的化学成分的基础上, 添加0.090%～0.120%的钒和0.015%～0.035%的铌, 在转炉生产线完全可以生产满足GB1499.2-2007的HRB500E热轧带肋钢筋。
(2) 本次HRB500E高强抗震钢筋的试制, 炼钢工序通过控制出钢下渣量, 强化出钢合金化操作以及钢包钢水吹氩工艺, 保证了钢坯化学成分的稳定、均匀。这在今后正常化生产的过程中必须坚持和进一步优化。
(3) 钢中加入了铌元素, 对加热温度和冷却温度较为敏感, 因此在轧制过程中应控制好轧制的节奏和轧制速度, 以保证温度均匀, 从而确保晶粒细化, 保证足够的强度和正常的金相组织。
摘要：通过对转炉钢成分设计、炼钢工艺控制、轧钢工艺控制等方面进行研究, 在广钢转炉成功开发了HRB500、HRB500E钢筋, 为降低生产成本、普及HRB500钢筋的生产应用打下良好的基础。
关键词：转炉,HRB500,抗震钢筋
参考文献
[1]王子亮等.螺纹钢生产工艺与技术.北京:冶金出版社, 2008.
钢筋锈蚀与钢筋阻锈剂 篇8
钢筋锈蚀引起的经济损失非常巨大, 有文献报导[3], 美国每年因为基础设施为主的钢筋锈蚀破坏而造成的年经济损失达1 500亿美元, 英国每年基础设施的修复费为55亿英镑, 澳大利亚的年腐蚀损失为250亿美元, 并特别指明主要部分是钢筋腐蚀造成的。在我国, 沿海地区出现的“海砂屋”现象和北方地区由于在道路和桥梁上喷撒除冰盐而引起的钢筋锈蚀问题也是非常严重的。北京的西直门立交桥使用不足20年, 但由于钢筋的严重锈蚀不得不拆除重建。钢筋混凝土结构中的钢筋防腐蚀问题越来越引起业界的广泛关注, 尤其是重大的基础性工程, 更应该采取必要的钢筋防腐措施, 保证结构的耐久性。
1钢筋锈蚀对混凝土结构性能的影响
钢筋锈蚀对钢筋混凝土结构性能的影响主要体现在三个方面[2,4]:1) 钢筋锈蚀使钢筋截面减小, 从而使钢筋承载能力下降, 极限延伸率减小;2) 钢筋锈蚀产物Fe (OH) 3·3H2O的体积相对于Fe而言可以膨胀6.4倍左右[5] (见图1) , 体积膨胀产生的压力可使混凝土产生顺筋开裂, 严重时可使混凝土保护层剥落;3) 钢筋锈蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降, 破坏了钢筋和混凝土协同工作的基础, 使结构的可靠度降低。
2钢筋锈蚀机理和防治措施
未被腐蚀的混凝土对其内部的钢筋具有良好的保护作用, 这是因为混凝土呈强碱性, 其pH值约为12～13, 在这种强碱性环境中, 钢筋表面形成一层致密的氧化膜 (厚度约为20～60的水化氧化物nFe2O3·mH2O) , 使钢筋处于钝化状态不被腐蚀。但是, 如果钢筋表面的钝化膜由于某种原因遭到破坏, 则在适宜的条件下钢筋就会发生锈蚀。锈蚀反应原理如图2所示[6]。
阳极反应:
阴极反应:
Fe (OH) 3在潮湿环境下与H2O反应生成Fe (OH) 3·3H2O, 这个过程会发生体积膨胀 (见图1) , 表面混凝土在膨胀压力下就会开裂, 进一步加剧钢筋的腐蚀, 最终导致钢筋混凝土结构的破坏。
防止钢筋腐蚀的技术措施可归纳为两大类[3]。一种是提高混凝土自身的防锈能力, 如使用密实度高和抗渗能力强的高性能混凝土;另一种称作“附加措施”, 主要包括:混凝土外涂层、使用特种钢筋 (如环氧涂层钢筋、不锈钢钢筋等) 、采取阴极保护措施及掺加钢筋阻锈剂。
3钢筋阻锈剂的发展
钢筋阻锈剂是用于混凝土中以阻止或减缓钢筋锈蚀的外加剂[7,8]。前苏联、日本和美国是最早使用钢筋阻锈剂的国家。由于缺乏建筑用河砂, 日本从20世纪40年代开始利用海砂生产混凝土, 为解决海洋环境中氯盐对钢筋的腐蚀问题, 1973年在冲绳发电站建设工程中, 首次大量使用了钢筋阻锈剂, 并制定了相关标准。美国最初大力推荐使用环氧树脂涂层钢筋, 但由于经济和环保指标均不能令人满意, 经过大量的试验和测试, 在20世纪70年代后期开始使用钢筋阻锈剂, 并于20世纪80年代中后期推广应用[2,6]。
我国在研制、开发钢筋阻锈剂方面起步较早, 20世纪60年代就有人尝试用亚硝酸钠作钢筋阻锈成分, 但由于单纯的亚硝酸钠虽有阻锈作用, 同时也存在其他负面作用, 因而没有被推广使用。20世纪80年代初, 由原冶金部建筑研究总院研制的复合型钢筋阻锈剂 (RI-1系列) 通过了冶金部部级成果鉴定, 并在工程中取得了较好的应用效果[9]。
早期研究的阻锈剂主要有苯甲酸钠, 各种亚硝酸盐和铬酸盐等。亚硝酸钙是一种非常有效的钢筋阻锈剂, 但由于其自身较强的毒性, 并可致癌, 有些国家已经禁止使用。新型的无毒、环保阻锈剂正逐步得到研究和推广。近年来出现的渗透型阻锈剂 (MCI, Migrating Corrosion Inhibitor) , 也称作迁移型阻锈剂, 最早由美国的Cortec公司研发生产, 可通过渗透进入混凝土内部而对钢筋起到保护作用, 被普遍认为是最有前景的新型阻锈剂[10]。
4钢筋阻锈剂的分类与作用机理
4.1阳极型
阳极型阻锈剂作用于“阳极区”, 能够阻止和减缓电极的阳极反应过程, 从而达到抑制钢筋锈蚀的目的。典型的阳极型阻锈剂有铬酸盐、亚硝酸盐、钼酸盐等, 这些物质大都具有氧化作用, 能够在钢铁表面形成“钝化膜”。近年来应用较多的亚硝酸钙不存在上述负面影响, 且阻锈效果优于钼酸盐、铬酸盐等[11]。
亚硝酸根离子的阻锈机理是通过反应式 (6) 在钢筋表面产生新的稳态钝化膜, NO2-是在OH-参与的条件下与阳极产物Fe2+反应生成钝化膜γ-Fe2O3[6]。洪乃丰则认为反应机理如式 (7) 所示[12], 在有Cl-存在的情况下, 反应生成的钝化膜为γ-FeOOH。实际上, OH-与NO2-对钝化膜的修复与氯离子对钝化膜的破坏在一定浓度条件下达到某种动态平衡, 这种平衡决定钢筋的电化学行为, 即钝化或腐蚀。因此, 亚硝酸盐的阻锈效果与[Cl-]/[NO2-]值密切相关, 其掺量应足以对付氯离子浓度的不断增加和亚硝酸根离子的消耗。在这两个反应式中可以发现, 在亚硝酸盐发挥作用的过程中, OH-是不可或缺的离子。有研究表明, 在含氯离子的混凝土中, 原来足以起到阻锈作用的亚硝酸盐浓度, 由于混凝土碳化导致孔溶液OH-浓度的降低而失去阻锈作用。
4.2阴极型
阴极型阻锈剂的作用原理有“成膜说”“吸附说”等, 一般认为, 阴极型阻锈剂能够与液相中的某些离子发生反应生成难溶的盐, 在“阴极区”形成膜或吸附于阴极表面, 从而阻止或减缓电化学反应的阴极过程。
4.2.1磷酸盐类阻锈剂
单氟磷酸钠 (Na2PO3F/MFP) 是一种水剂型 (质量分数在10%～20%) 阴极阻锈剂, 其阻锈机理普遍认为是PO3F-迁移到钢筋附近, 通过与混凝土中含钙化合物反应生成不溶性的磷灰石 (Ca5 (PO4) 3F) , 覆盖在钢筋表面阻止氧气的进入, 从而抑制阴极反应的发生。Thierry Chaussadent曾假设混凝土中三种难溶性含钙化合物Ca (OH) 2, CaCO3, CaSO4与MFP发生反应, 并推导出三种可能的化学反应式 (式 (8) , 式 (9) 和式 (10) ) 。将三种含钙化合物分别与质量分数为10%的MFP溶液反应24小时, 通过X衍射和离子色谱分析反应前后游离态PO3F2-和F-的变化, 发现Ca (OH) 2与MFP反应后, PO3F2-减少而转化成不溶性的磷灰石 (Ca5 (PO4) 3F) , 而F-含量增多。CaCO3和CaSO4没有得出类似的实验结果, 据此认为MFP与Ca (OH) 2反应生成磷灰石, 在钢筋表面形成致密的阻障层, 阻止侵蚀性介质对钢筋的危害[11]。
4.2.2氨基醇阻锈剂
氨基醇是国外已有应用的阴极型防腐剂, 它是通过限制离子在阴极区的运动, 隔离有害离子使之不与钢筋接触而达到防腐的目的。单纯的氨基醇类防腐剂虽然能够在一定程度上阻止有害离子进入钢筋表面, 但对钢筋本身的保护还不够。由于混凝土收缩或在外力作用下混凝土产生开裂, 钢筋可能与有害物质直接接触时, 还是存在钢筋锈蚀的可能性。
4.2.3脂肪酸酯阻锈剂
脂肪酸酯是另一种应用较为普遍的阴极型阻锈剂。其作用机理是:加入混凝土中以后, 脂肪酸酯在强碱性环境中发生水解, 形成羧酸和相应的醇。在碱性环境中, 这一反应是不可逆的, 反应的化学反应方程式为:
其中, R和R′分别代表不同的烃基。
酸根负离子很快与钙离子 (Ca2+) 结合形成脂肪酸盐, 脂肪酸盐在水泥石微孔内侧沉积成膜。这层膜能够改变毛细孔中液相与水泥石的接触角, 在表面张力作用下把孔中水向外排出, 并阻止外部水分进入混凝土内部。因此, 脂肪酸盐能够减少进入到混凝土内部有害物质的量, 大大延长钢筋表面氯离子浓度达到临界值的时间, 提高混凝土的使用寿命[13]。
4.3渗透型阻锈剂 (MCI)
渗透型阻锈剂, 也称为迁移型阻锈剂, 将这种阻锈剂的水溶液涂于混凝土表面, 通过毛细管吸收和扩散作用, 阻锈剂能够渗透混凝土保护层达到钢筋表面, 从而排除钢筋表面的氯离子, 或者修复钢筋的钝化膜, 或者在阳极区与阴极区都形成一层吸附膜给钢筋的腐蚀起着电化学隔离 (保护) 作用。这种方法无需除去钢筋混凝土的保护层, 同时也不占用昂贵的电化学保护专用设备, 仅仅通过刷涂、低压喷涂或蓄存等简便方式, 就能在不影响结构正常运行条件下经济的、环保的实现理想的修补, 比较适用于老工程的修复[14]。MCI是一种复合型阻锈剂, 其阻锈机理可能是几种作用机理的叠加组合, 所以阻锈效果与其中各种组分的结构密切相关。由于知识产权的原因, MCI的研究者并没有详细给出该复合阻锈剂的化学组成或分子结构, 这给MCI阻锈剂机理的研究带来一些困难, 目前的研究表明MCI中含有胺类组分。一般可以认为, MCI分子在混凝土的孔结构中通过气相和液相扩散至钢筋表面, 竞相将钢筋表面吸附的水分子和氯离子排挤出去, 形成物理—化学结合的表面吸附膜, 对钢筋起到保护作用。MCI分子中含氮的极性基团通过物理或化学吸附排除水分子和氯离子, 吸附紧贴在钢筋表面, 其非极性基团在表面的定向排布形成疏水层, 这层吸附膜阻碍金属离子和腐蚀介质, 水分子和氧向金属表面渗透, 从而起到阻锈作用[7]。T.A.Söylev认为[10]胺—酯 (Amines-Esters) 阻锈剂具有“成膜”和“塞孔”双重功能。其“成膜”基团为胺类, 它们由于氮原子非对称电子对而吸附在钢表面;“塞孔”基团则是酯类, 在碱性条件下, 脂肪酸酯发生水解应, 生成脂肪酸阴离子和对应的醇类, 如式 (11) 所示。
5结语
钢筋锈蚀成为影响钢筋混凝土结构耐久性的主导因素, 对重大基础工程需要坚持“以防为主”的原则。在高性能混凝土基础上掺加钢筋阻锈剂, 是长期保护钢筋不发生腐蚀破坏、保结构设计寿命的最简单、最经济且效果良好的技术措施。在种繁多的钢筋阻锈剂中, 渗透型阻锈剂具有其独特的优势, 而且用于结构的修补, 应是阻锈剂的发展方向。
摘要：指出钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的最主要因素, 掺加钢筋阻锈剂是防止钢筋锈蚀的有效措施之一。简要介绍了钢筋锈蚀原理和钢筋阻锈剂的发展背景, 对不同种类阻锈剂的作用机理进行了详细探讨, 提出渗透型钢筋阻锈剂是阻锈剂的发展方向。
钢筋架下的柔软 篇9
很多人都知道，“鸟巢”的整个建筑通过巨型网状结构联系，内部没有一根立柱，由结构的组件相互支撑，形成不规则网格状的构架。它的构件都是由焊接相形断面构成的，而且构件的尺度大，因此施工中最关键的就是钢结构的组接和安装。
“鸟巢”工地人数最多时有7000多人，现在约有5000多人，施工3年多，不断有工人干完活离开，同时又有新工人来，谁也没有统计过究竟有多少人在“鸟巢”干过活。更没有人注意过，他们是谁，来自何方，钢筋架下的他们又藏着多少自己的辛酸与快乐。
城建精工在鸟巢主要负责的就是“鸟巢”钢结构的安装，和后期的维护及改造。人数最多时有四五百人，因为难度高，同时要承担相当大的风险，工资相应要高些，包吃包住每月有3000多。本篇关注的主角老沈他们队人数最多时有120人左右，目前还有20多人仍留在“鸟巢”中。
沈师傅：40多岁的老沈是这帮人的头儿，办事稳重，包工头对他很信任。老沈平时在“鸟巢”是对着图纸，检查前一阶段所做的电焊是否合格，还经常要去购买材料。沈师傅的老婆过年后也跟着来到北京，负责给大家做饭，由于全队都是江苏溧阳人，她做的饭很合大伙的口味。
儿子沈盛在老家溧阳读初二，奶奶照顾着他，他不太爱学习，成绩也不好，因此老师把个子矮的他分在教室最后一排。沈盛最大的爱好是唱歌，他最喜欢周杰伦，尤其是《菊花台》，可是却羞于唱出来。
沈盛和奶奶没有话说，实际上，沈盛也不知道怎么与父母沟通。老沈和老婆怎么想也不明白，家里收入在当地不算少，可是孩子需要的是什么呢？
今年“五一”的时候，沈盛突然来了北京，节后也没有回去，他说他不想上学了。
李安明：“李安明回家盖房子去了！”
李安明是技术很好的焊工，在队里很有影响力，为人义气，胸前有一只老虎的文身，在队里开会时他常说：谁要是欺负我们的人，我李安明一定饶不了他。
李安明出来打工很早，上世纪80年代就在当地卖海货，现在靠在工地干活儿养活一家四口，他对在“鸟巢”的工作比较满意。
李安明的爹是老新四军，就这一个儿子，老先生临终留下遗嘱：“再穷也得生个儿子！”几年后，有一个女儿的李安明和老婆真的生了个儿子，但随之被罚了5万块钱，辛苦攒的盖房钱都交了罚款。他出来打工就是为了早点挣够钱，回家盖房子。
老狄：老狄是三个人中最年长的，经历也最坎坷。父亲解放前是地下党员，妈妈在包头给五个孩子当保姆。1972年老狄当兵，3000多人的新兵连里，只有老狄一人来了北京，政委的老婆到新兵连挑警卫员一眼看中了他，老首长也很喜欢老狄。1976年唐山大地震时，老狄奉命去唐山灾区参加过救援。
1979年，老狄退伍，转业时把一个很好的机会让给了弟弟，自己和母亲回了老家，婚后生了个儿子。1989年开始到各地打工挣钱。
对普通钢筋和抗震钢筋的比较分析 篇10
中华人民共和国建设部在2007年6月14日发布了《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术 (第一批) 》 (第659号) , 推广使用HRB400级钢筋应用技术 (钢筋工程节材技术) , 我国现行《混凝土结构设计规范》中列为主导受力钢筋。2008年3月1日实施的《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》 (GB1499.2-2007) 明确提出了抗震钢筋这一术语。2009年3月20日国务院办公厅发布的《钢铁产业调整和振兴规划》要求修改相关设计规范, 淘汰强度335MPa及以下热轧带肋钢筋, 加快推广使用强度400MPa及以上钢筋, 促进建筑钢材的升级换代。和有丰富抗震经验的智利、日本等国相比 (智利发生8.8级特大地震后, 3月16日智利政府公布的死亡人数仅为507人 (包括众多震后海啸中的丧生者) 。这是一场世纪浩劫, 也是个抗震奇迹。) , 我国建筑用钢的抗震性能一直是一个软肋, 直到我国自主研发出抗震钢筋。通过这一系列举措, 标志着我国建筑用钢筋将以抗震钢筋为主流。笔者在此对普通钢筋、抗震钢筋从几个方面进行比较分析。
一、普通钢筋
热轧钢筋也称普通钢筋, 普通钢筋是钢筋混凝土结构中和预应力混凝土结构中的非预应力钢筋, 主要是HPB235、HRB335、HRB400、RRB400等热轧钢筋。
1、力学性能
《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》 (GB1499.2-2007) 7.3.1条钢筋的屈服强度ReL、抗拉强度Rm、断后伸长率A、最大拉力总伸长率Agt等力学性能特征值应符合表1的规定, 表1所列各力学性能特征值, 可作为交货检验的最小保证值。
2、牌号标志
钢筋牌号以阿拉伯数字或阿拉伯数字加英文字母表示, HRB335、HRB400、HRB500分别以3、4、5表示, HRBF335、HRBF400、HRBF500分别以C3、C4、C5表示, 这与旧标准GB1499.2-1998钢筋牌号标志不同, 旧标准规定HRB335、HRB400分别以2、3表示。
3、成本
衡量钢筋经济性的指标是设计强度价格比, 即每元钱可购得的单位钢筋的强度, 强度价格比高的钢筋比较经济。不仅可以减少配筋率, 方便施工, 还减少了加工、运输、施工等一系列附加费用。各种普通钢筋的强度价格比参见见表2。
二、抗震钢筋
抗震钢筋就是符合抗震性能指标的普通热轧带肋钢筋。
1、抗震性能指标
(1) 《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》 (GB1499.2-2007)
《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》 (GB1499.2-2007) 7.3.3条规定有较高要求的抗震钢筋为:a) 钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R0m/R0eL (强屈比) 不应小于1.25;b) 钢筋实测屈服强度与屈服强度特征值之比R0eL/ReL (超强比) 不大于1.30;c) 钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%[1]。
(2) 《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001 (2008版)
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001 (2008版) 3.9.2条规定混凝土结构材料应符合下列规定:抗震等级为一、二级的框架结构, 其纵向受力钢筋采用普通钢筋时, 钢筋的抗拉强度实测值与屈服强度实测值的比值不应小于1.25 (强屈比) ;钢筋的屈服强度实测值与强度标准值的比值不应大于1.3 (超强比) ;且钢筋在最大拉力下的总伸长率实测值不应小于9%[2] (比普通钢筋的7.5%大) 。2008版相对于2001版, 新增加钢筋伸长率的要求, 是控制钢筋延性的重要性能指标。其取值依据产品标准《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》 (GB1499.2-2007) 规定的钢筋抗震性能指标提出, 见表3。
(3) 2010年版《建筑抗震设计规范》送审稿
2010年版《建筑抗震设计规范》送审稿3.9.2条规定抗震钢筋应符合3项抗震性能指标, 与2008版相同。但2008年修订版《建筑抗震设计规范》3.9.2条只适用于框架结构 (布置少量剪力墙的框架结构, 及在基本振型地震作用下, 框架部分承受的地震倾覆力矩大于总地震倾覆力矩的50%的框架-剪力墙结构) , 不适用于弱框架的框架-剪力墙结构中的框架[3]。同时只对抗震等级为一、二级的框架结构提出。而2010年版《建筑抗震设计规范》送审稿拟改为抗震等级为一、二、三级的框架和斜撑构件 (含梯段) 。即在2008年局部修订的基础上, 并拟进一步明确一、二、三级的各类混凝土结构中的框架梁、框架柱、框支梁、框支柱、板柱-抗震墙的柱, 以及伸臂桁架的斜撑、楼梯的梯段等, 采用的纵向钢筋均应有足够的延性[4]。
因框架结构的侧向刚度较小, 在地震作用下往往出现较大的侧向变形, 为保证当构件某个部位出现塑性铰后, 有足够的转动能力和耗能能力, “强屈比”是为保证构件在出现塑性铰后其塑性铰处有足够的转动能力和耗能能力, 安全储备, “超强比”是为了避免钢筋超强过多, 保证强柱弱梁、强剪弱弯所规定的内力调整得以实现, 防止塑性铰转移或构件的破坏形态由延性的弯曲破坏变为混凝土压碎的脆性破坏。即梁、柱、节点的纵向受力钢筋, 有应用高延性抗震钢筋的要求, 而对于次梁、板、墙、基础、地下室及抗震设防等级为四级的就可以不用满足这种要求了。
2、牌号标志
抗震钢筋的牌号相对于普通钢筋, 即原热轧带肋钢筋钢筋牌号后加E表示如HRB400E、HRB500E、HRBF400E、HRBF500E, “E”是英语单词Earthquake (地震) 的第一个字母, 标志着钢筋产品达到了国家颁布的“抗震”标准。
3、成本
目前, 市面上几个品牌的抗震钢筋价格只比普通钢筋高50-150元, 设计强度价格比比普通钢筋高。
三、结语
《建筑抗震设计规范》GB 50011-2001 (2008版) 3.9.3条规定结构材料性能指标, 尚宜符合下列要求:普通钢筋宜优先采用延性、韧性和焊接性较好的钢筋;普通钢筋的强度等级, 纵向受力钢筋宜选用符合抗震性能指标的HRB400级热轧钢筋, 也可采用符合抗震性能指标的HRB335级热轧钢筋;箍筋宜选用符合抗震性能指标的HRB335、HRB400级热轧钢筋[2]。在强震发生时虽发生倾斜、变形, 但能“大震不倒”。抗震钢筋不仅具有抗震性能好, 强度高、韧性好、可焊性强、抗腐蚀等优点, 带“E”的抗震钢筋还具有节省钢材的效果, 按抗震钢筋与普通钢筋的强度计算, 在一般工程中使用HRB500E抗震钢筋比使用HRB335普通钢筋可节省28%的钢材, 抗震钢筋将成为节能减排新的主力军, 同时也是建筑材料钢筋的发展趋势。
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准.《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》 (GB1499.2-2007) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2007-8-14.
[2]中华人民共和国国家标准.《建筑抗震设计规范》GB50011-2001 (2008版) [S].北京:中国建筑工业出版社, 2008-7-30.
[3]朱炳寅.《建筑结构设计问答及分析》[M].北京:中国建筑工业出版社, 2009-11.