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我国建筑业迅猛发展,热轧带肋钢筋需求攀升及减量化用钢意义

佚名 钢材资讯 2025-07-29 16:02:30 144

我国正处于工业化与城镇化进程的快速阶段,建筑业呈现出显著的增长势头。在这个背景下,钢筋混凝土结构成为主流建筑形式,进而带动了热轧带肋钢筋需求的持续增长。作为建筑领域不可或缺的钢铁产品,其强度等级的提升与品质的优化,对我国经济的持续发展具有直接影响。我国钢铁工业在生产过程中,正努力降低二氧化碳的排放量。通过使用高强度钢材来替换低强度钢材,能够有效降低钢材的使用量。根据数据,每减少1000万吨钢材的使用,就能相应节约1800万吨铁矿石,650万吨标准煤,并且还能大幅减少废气和粉尘的排放(每生产1吨钢材,会排放2吨CO2)。同时,以HRB400、HRB500钢筋替换HRB335钢筋,此举能够减少10%-15%的钢材使用,对于降低钢材用量具有显著作用。因此,全国钢标准化技术委员会已提出申请,旨在对GB 1499.2《钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋》进行修订立项。

本次修订涉及的核心技术点集中在钢筋的型号标识、重量允许的误差范围以及微观组织结构等方面。

牌号中删除了HRB335牌号,增加了HRB600牌号

我国在很长的时间里广泛使用了强度偏低的HRB335热轧带肋钢筋。以2010年数据为证,我国钢筋总产量达到了1.3亿吨,其中HRB335的占比超过了60%,HRB400的占比超过了30%,而HRB500的用量占比却不足10%,与工业发达国家相比,这一比例存在显著的差距。美国、英国、日本、德国等国的建筑领域已较少采用HRB335级别的钢筋,即便使用,也仅作为辅助钢筋,而主要结构则选用更高强度的钢筋。HRB400、HRB500等型号的钢筋,由于融入了钒、铌、钛等合金成分,展现出强度高、性能优越以及焊接性能出色的特点。经过计算分析,采用HRB400或HRB500钢筋替代HRB335钢筋,能够减少10%-15%的钢材用量,这一举措对于实现全社会资源的节约化具有显著影响,对于推动建设资源节约型社会具有极其重要的价值。

我国及相关部门陆续出台了一系列文件,明确指出需逐步淘汰HRB335钢筋这一型号。国发〔2009〕38号文件,即《国务院批转发展改革委等部门关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见的通知》,明确指出要迅速改进建筑用钢的标准和设计规范,加速淘汰强度低于335兆帕的热轧带肋钢筋,积极推广使用强度达到400兆帕及以上的钢筋,以推动建筑钢材的升级换代。《钢铁产业调整和振兴规划》第六部分提到,需对设计规范进行修订,淘汰强度在335兆帕及以下的热轧带肋钢筋,同时加速推广使用400兆帕及以上强度的钢筋,以此推动建筑用钢材的升级与更新换代。《产业结构调整指导目录(2011年版)》以及《产业结构调整指导目录(2013年版)》两份文件,在“落后产品”这一章节中,对HRB335进行了明确指出。《关于推进高强度钢筋应用的建议》(建标〔2012〕1号)指出,应加快淘汰HRB335钢筋,优先采用HRB400钢筋,并大力推广HRB500钢筋的使用。至2013年底,建筑工程领域应全面停止使用HRB335钢筋。

此外,在大型公共建筑的混凝土结构施工过程中,若使用HRB335钢筋进行配筋,有时会遇到梁柱节点处钢筋分布过于紧密的问题。这种情况下,钢筋的绑扎变得尤为困难;同时,由于钢筋间距过小,导致混凝土浇筑和振捣工作难以进行,甚至可能发生漏振现象,进而影响混凝土的密实度。在选用HRB400或HRB500钢筋时,可以适当降低节点区域的配筋密度,这对钢筋的绑扎和混凝土的浇筑作业都是有益的。考虑到这些因素,在标准初次审查过程中,已将HRB335钢筋牌号从标准中去除。

在将标准提交至国家标准化管理委员会之后,住房和城乡建设部向国标委发出了一封函件(《关于保留335兆帕小直径热轧带肋钢筋的函》(编号为建办标函〔2012〕646号)),在函件中明确指出:335兆帕级别的带肋钢筋主要用于小型构件以及构造配筋,因此保留其小直径规格是必要的,这一品种对于小型构件和构造配筋具有重要作用。其依据在于:

建筑结构的各个部位对钢筋的种类需求各异,依据《混凝土结构设计规范》的规定,梁和柱的纵向受力钢筋由于强度影响显著,选用高强钢筋可以显著节约材料;而对于小型构件和构造配筋,则不以强度作为主要控制标准,使用低强度钢筋便能够满足设计要求。

取消335兆帕的带肋钢筋后,目前尚未找到适合用作小型构件及构造配筋的合适钢筋品种。按照最小的配筋率标准,若采用高强钢筋,将难以实现减量化。此外,还可能引发使用HPB300光圆钢筋大梁进行构造配筋,进而导致非结构裂缝的数量增加。

三是低强度钢筋较高强钢筋具有价格优势且延性好。

美国、日本、韩国、俄罗斯、澳大利亚等发达国家在应用高强度钢筋的同时,也保留了低强度带肋钢筋用于结构配筋,这样做旨在彰显科学合理利用钢筋的准则。

秘书处依据来函所提供的信息,经过周密分析,对GB1499.2标准的报批稿进行了补充和修订:他们新增了HRB335这一牌号,对其直径尺寸做了规定,范围限定在6至14毫米之间,并进行了书面审查,最终审查结果为合格通过。然而从客观角度分析,保留HRB335钢筋与之前提到的国家及部门文件存在冲突,并且国家质量监督检验检疫总局已撤销了HRB335钢筋的许可证,因此该标准至今未能得到批准。2016年4月,钢筋混凝土用钢分技术委员会秘书处召开了年会,并在会上通过了取消335级别钢筋的决议。中华人民共和国住房和城乡建设部于2015年9月22日,通过2015年919号文件,对GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》(2015年局部修订)进行了发布,其中依然保留了HRB335钢筋,直径小于16mm的规格,该钢筋主要应用于中、小跨度楼板的配筋和中、小跨度剪力墙的分布筋配筋,同时也可用于构件的箍筋以及构造配筋。

在考虑增加HRB600钢筋时,主要需考虑的因素包括:首先,美国、加拿大、韩国、伊朗、日本等国的400兆帕级钢筋使用量已超过70%,而500兆帕级钢筋的使用量也已达到25%;其次,德国、法国、英国等国家的500兆帕级钢筋使用比例更是超过了70%。其次,伴随着冶金技术的不断发展和创新能力的增强,600兆帕级产品的生产条件已经成熟,标准中纳入600兆帕级的高强度热轧带肋钢筋,标志着钢铁材料的发展趋势。在《钢铁产业调整和振兴规划》中的“(四)加大技术改造力度,推动技术进步”部分,更是明确指出:“要推广高强度钢筋的使用和节约材料的技术”。鉴于此,本次修订决定加入HRB600级别的钢筋。

重量偏差

本次修订将6至12毫米规格的重量偏差限制从±7%放宽至±6%,而其他规格则未作变动。此外,新增了重量偏差不合格产品不得进行复验的规定。这一调整主要基于2011至2012年间,市场及建筑工地等领域频繁出现重量偏差检验不合格现象,众多检验机构对是否允许重新取样进行复验的问题产生了困惑。依据GB 1499.2-2007的标准,复验需遵循GB/T 17505的规定,然而,由于重量偏差既不属于序贯试验,亦非非序贯试验的范畴,对于重量偏差不合格项的复验方法,便存在一定的盲点。一般而言,重量偏差主要受尺寸影响,而尺寸又与生产过程紧密相连。此外,按照标准规定,取样需从多个支取中选取多个样本,这一做法在一定程度上减少了因偶然因素导致不合格产品的可能性。另外,国内外在重量偏差的测量方法上存在差异,有的采用单支测量,有的则是单支与分组结合测量。以BS 4449-2009为例,它要求对每支试样进行单支测量,且一旦满足要求,便无需进行复验。ISO 6935-2:2007规范中规定需对单个元件进行测量。而在JIS G 3112-2010、KSD 3504-2009、CNS 560-2006标准中,测量方式既可以是单个元件,也可以是分组合测。值得注意的是,单个元件测量的误差范围较分组合测更为宽泛,若单个元件测量不达标,尚有复测的机会,但对于分组合测则没有相应的复测规定。通过分组进行测量可以有效减少由单次测量带来的误差,当这种误差可以被忽略不计时,便没有必要进行重复检验。考虑到这些因素,本标准明确指出,对于重量偏差不符合要求的情形,是不允许进行复验的。

金相组织

金相组织主要关联的是生产工艺相关的问题。在钢筋的生产工艺方面,我国与国际上存在一定的差异。目前,我国钢筋的分类主要依据生产工艺和力学性能指标,例如热轧带肋钢筋、余热处理钢筋、冷轧带肋钢筋等。而国外标准则不尽相同,有的对工艺有限制,有的则没有限制。ISO 6935-2的加工方式由生产者自主选择;BS 4449的加工方式同样由生产者决定,不过需向客户方进行通报;JIS G 3112的加工过程为热轧;AS/NZS 4671的加工方式由生产者自行决定,若有必要,需向客户方报告;ASTMA615/A615M的加工工艺采用热轧;ASTM A706/A706M的加工工艺也是热轧。GB 50010对穿水工艺生产的余热处理钢筋的应用进行了阐述:RRB400余热处理钢筋是通过高温淬水处理轧制钢筋,并在余热处理中增强其强度。这种钢筋在资源能源消耗和生产成本方面具有优势。然而,其延性、可焊性、机械连接性能及施工适应性会有所下降,通常适用于对变形性能和加工性能要求不高的构件,例如延性要求不高的基础、大体积混凝土、楼板以及次要的中小型结构构件。

针对热轧带肋钢筋,HRB335的许可证已被撤销,故其生产和应用已遭禁,这使得HRB400和HRB500成为市场主流。然而,为确保各项指标达标,这两个级别通常需添加钒等合金元素。然而,近两年,市场和工地上出现了不少仅通过穿水强化、几乎不加合金元素的钢筋,它们被冒充为普通热轧钢筋。GB 1499.2-2007标准中的3.1条款对“普通热轧钢筋”进行了明确定义,指出其为以热轧形式交付的钢筋产品。其微观结构主要由铁素体和珠光体构成,且不得含有任何可能影响其使用性能的额外组织,例如在基圆上不应出现回火马氏体组织。此规定的关键意义在于,它能够依据钢筋的金相组织特征,将此类钢筋与GB 13014-2013《钢筋混凝土用余热处理钢筋》标准中的产品进行有效区分。GB 13014-2013标准3.1节对“钢筋混凝土用余热处理钢筋”进行了明确定义,指出这种钢筋是在热轧之后,通过热处理原理对表面进行控制冷却,并借助钢筋内部的余热自行完成回火处理,最终得到的成品。这种钢筋在其基圆上形成了环状的淬火自回火组织。此外,GB 13014-2013标准的附录A还对“宏观金相”进行了规定。在GB 1499.2-2007的实施过程中,多家检验机构及人大提案中都提出了关于如何确定回火马氏体的判定标准等问题。目前,对回火马氏体组织的取样与检验可依据GB/T 13298《金属显微组织检验方法》执行。而对于回火马氏体组织的判定,则可参照GB/T 30067-2013《金相学术语》中2.2.116条所描述的回火马氏体的组织形态特征。为了便于对金相组织进行检测与评估,中冶建筑研究总院有限公司及钢铁研究总院等机构联合进行了热轧钢筋金相组织的试验及研究。基于众多试验所得的成果,对GB 1499.2标准的送审稿中相关技术条款进行了修订:首先,对普通热轧钢筋与细晶粒热轧钢筋的定义进行了调整,同时删除了定义中关于金相组织的内容。关于金相组织的规定如下:钢筋的内部结构应以铁素体和珠光体为主,其基圆上不得存在回火马氏体组织。钢筋的截面维氏硬度、宏观金相以及微观组织均需满足附录B中的要求。若供应商能够确保产品合格,则无需进行检验。

结束语

GB 1499.2的审定工作已经圆满结束,然而上报流程尚未完成。这主要是因为需遵循国务院办公厅发布的《强制性标准整合精简工作方案的通知》(国办发〔2016〕3号)的相关规定。至于该标准是否应继续保留其强制性,国家相关部门尚未公布最终的批复结果。本次修订对GB 1499.2标准在金相组织的判定与检验方面进行了重大调整,并严格了重量偏差的要求,同时提升了材料的强度等级。该标准实施后,预计将对淘汰落后产能、推动钢材减量化使用、助力节约型社会建设等方面发挥显著的积极作用。

(刘宝石)

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