高強(qiáng)鋼筋在高速公路建設(shè)中的應(yīng)用與發(fā)展

任達(dá)成

(貴州省公路工程集團(tuán)有限公司)

1 高性能混凝土的發(fā)展

山區(qū)高速公路橋梁建設(shè)的高墩、大跨徑，促使高性能混凝土的發(fā)展。高性能混凝土的性能包括高強(qiáng)度、高工作性(流態(tài)、可泵性)、高體積穩(wěn)定性(硬化過(guò)程中不開裂、收縮徐變小)及高抗?jié)B性(耐久性)。現(xiàn)在C50、C55高強(qiáng)混凝土在橋梁架設(shè)及建筑高層中已經(jīng)普遍采用，而C60及以上的高強(qiáng)度混凝土已在研究及推廣階段。對(duì)于高強(qiáng)混凝土的界定，各個(gè)國(guó)家的規(guī)定不太一致，在國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)超過(guò)C50的混凝土為高強(qiáng)混凝土，而美國(guó)認(rèn)為是單軸抗壓強(qiáng)度超過(guò)8 000 psi(55.16 MPa)，相當(dāng)于約C65的混凝土為高強(qiáng)混凝土。由于高強(qiáng)混凝土在結(jié)構(gòu)中能夠承擔(dān)更大的抗壓強(qiáng)度，承受更大的貨載，或可以減小結(jié)構(gòu)尺寸，節(jié)約建筑材料等，因而具有很大的發(fā)展空間，也是社會(huì)及科學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 高強(qiáng)鋼筋的應(yīng)用

在橋梁結(jié)構(gòu)中，混凝土與鋼材是同時(shí)受力組合工作的。所以高強(qiáng)度混凝土的發(fā)展必須有高強(qiáng)鋼材同時(shí)發(fā)展，否則容易造成配筋量過(guò)大、結(jié)構(gòu)尺寸增大及鋼筋布置密集無(wú)法施工或無(wú)法保證施工質(zhì)量等問(wèn)題。目前在高速公路橋梁建設(shè)中，高強(qiáng)鋼材的使用還沒(méi)有得到大面積的推廣，任然使用235 MPa及335 MPa，其原因主要是235 MPa 及335 MPa 鋼材的應(yīng)用比較成熟，各種使用手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)圖都比較全面，在項(xiàng)目業(yè)主沒(méi)有強(qiáng)制規(guī)定的情況下，設(shè)計(jì)部門為了節(jié)約大量的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算工作，除了部分異形結(jié)構(gòu)外，都是套用標(biāo)準(zhǔn)圖，直接使用，加快了設(shè)計(jì)進(jìn)度、節(jié)約設(shè)計(jì)成本。因此，高強(qiáng)鋼材的使用還得有相關(guān)政策的引導(dǎo)。

2.1 高強(qiáng)鋼筋的特點(diǎn)

高強(qiáng)度鋼筋是在鋼材中參入微量的稀有金屬，成為微合金鋼材，其抗拉屈服強(qiáng)度高，普遍認(rèn)為抗拉屈服強(qiáng)度≥400 MPa 的為高強(qiáng)鋼筋，且要求延性指標(biāo)強(qiáng)屈比(＞1.15)、伸長(zhǎng)率(＞7%)。高強(qiáng)度鋼筋各國(guó)的標(biāo)注不一致，在國(guó)內(nèi)高強(qiáng)鋼筋是指屈服強(qiáng)度為400 MPa 和500 MPa 級(jí)的普通熱軋帶肋鋼筋(HRB)和細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋(HRBF)。

普通熱軋帶肋鋼筋(HRB)多采用V、Nb 或Ti 等微合金化工藝進(jìn)行生產(chǎn)。細(xì)晶粒熱軋帶肋鋼筋(HRBF)是通過(guò)控軋和控冷工藝提高鋼材的性能，其焊接性能較現(xiàn)在使用的普通鋼筋略差，所以焊接工藝要求高于普通熱軋鋼筋。

2.2 高強(qiáng)鋼筋的優(yōu)越性

高強(qiáng)鋼筋由于具有較高的抗拉屈服強(qiáng)度，相同斷面尺寸的高強(qiáng)鋼筋與普通鋼筋比較，具有更高的承載能力。在橋梁及建筑結(jié)構(gòu)中有些結(jié)構(gòu)尺寸由于使用普通鋼筋，配置的鋼筋較多，鋼筋布置密集，不易保證混凝土的施工質(zhì)量，不得已加大結(jié)構(gòu)斷面尺寸，增加了結(jié)構(gòu)自重，或鋼筋多層布置，減小了抗壓區(qū)的面積，材料的性能沒(méi)有得到很好的發(fā)揮，浪費(fèi)了大量的材料、增加了工程成本。如果使用剛強(qiáng)鋼筋，則可以解決上述矛盾，或在結(jié)構(gòu)相同幾何尺寸下提高了結(jié)構(gòu)的承載能力，節(jié)約了大量的鋼材、混凝土及施工勞動(dòng)力等。高強(qiáng)鋼筋隨著強(qiáng)度的增加價(jià)格也隨之增加，但相比用鋼量的減少，其經(jīng)濟(jì)效益是非?？捎^的。通過(guò)分析如果將我國(guó)混凝土結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)受力鋼筋強(qiáng)度提高到400 ～500 MPa，則可以節(jié)約鋼筋用量30%，這不僅節(jié)約了大量礦產(chǎn)資源，也大量減少了鋼材生產(chǎn)的能源消耗和碳排放量，保護(hù)環(huán)境，達(dá)到了節(jié)能減排的目的，符合國(guó)家乃至國(guó)際的發(fā)展綱要。

2.3 高強(qiáng)鋼筋應(yīng)用的必然性

首先，隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，超高、大跨徑結(jié)構(gòu)越來(lái)越多，與之相適應(yīng)的建筑材料，強(qiáng)度要求必然提高，高強(qiáng)混凝土、高強(qiáng)鋼筋的使用及發(fā)展成為必然。其次，由于礦產(chǎn)資源的有限性，節(jié)約礦產(chǎn)資源，提高礦產(chǎn)資源的使用效能，也成為必然性，因而加強(qiáng)鋼材的使用率，減少鋼材的使用量，必須發(fā)展及使用高強(qiáng)鋼材。第三，由于大氣污染，溫室效應(yīng)加劇，全球強(qiáng)制節(jié)能減排，因而減少鋼材生產(chǎn)的能源消耗及廢氣排放也成為必然，所以使用高強(qiáng)鋼筋是社會(huì)發(fā)展的必然性。但是在國(guó)內(nèi)由于普通鋼材使用具有相關(guān)成熟的技術(shù)及規(guī)范等，養(yǎng)成了使用的習(xí)慣性，使用高強(qiáng)鋼筋必須有政策引導(dǎo)或強(qiáng)制執(zhí)行，逐步及并盡快取締原有普通鋼材的生產(chǎn)，使用高強(qiáng)鋼材。

3 高強(qiáng)鋼筋的發(fā)展

我國(guó)高強(qiáng)鋼筋的使用還處在初級(jí)階段，目前推廣使用的強(qiáng)度等級(jí)主要是400 MPa、500 MPa 的鋼筋，而國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)很早就使用了。在日本已經(jīng)開發(fā)了屈服強(qiáng)度685 ～1 272 MPa的超級(jí)高強(qiáng)鋼筋，并用于高層建筑的建造。隨著社會(huì)及建造技術(shù)的發(fā)展，在我國(guó)500 MPa 、600 MPa 鋼材的使用及生產(chǎn)也將為之不遠(yuǎn)。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)目前是鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，但絕不是鋼鐵生產(chǎn)的強(qiáng)國(guó)，主要原因是我國(guó)生產(chǎn)的鋼材多是低等級(jí)的鋼材，高強(qiáng)鋼材及特殊鋼材基本靠高進(jìn)口，但由于各種原因，有些特殊鋼材國(guó)外限制出口，導(dǎo)致特殊設(shè)備無(wú)法生產(chǎn)。我國(guó)也是橋梁建設(shè)的大國(guó)，但隨著橋梁跨徑的增大，高強(qiáng)混凝土及高強(qiáng)鋼筋的使用也成為發(fā)展的必然，隨著國(guó)家政策的引導(dǎo)、建筑技術(shù)及建筑材料的發(fā)展，高強(qiáng)鋼筋的使用及發(fā)展在我國(guó)將會(huì)蓬勃發(fā)展、日新月異。