钢筋的优化及应用
1 提高钢筋强度的途径
提高钢筋强度是冶金及建筑部门的共同目标，但不同类型钢筋的综合效果不尽相同。
低合金化：在碳钢中加入锰（Mn）、硅（Si）、钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）等元素可提高强度，并保持较好的延性和施工适应性。其金相组织均匀，成分为铁素体加珠光体，无影响使用性能的其它组织存在。
低合金化：通过控轧、控冷工艺使晶粒度不粗于9级而提高钢筋强度，并保留一定延性。主要成分为铁素体-珠光体，外围有不连续局部的回火马氏体。
余热处理：钢筋轧制时淬水-余热处理而提高强度，但延性损失且影响施工适应性。可以看出，硬脆的高强回火马氏体组织集中在钢筋表层。冷加工：冷拉、冷拔、冷轧、冷扭、冷镦可以提高钢筋的强度，但延性、施工适应性变差。
综合处理：对拔（轧）制钢丝进行短时热处理而获得高强度并保留一定延性，常用作预应力钢丝；或捻制成预应力钢绞线。
2 钢筋外形的分析及优化
影响钢筋性能的外形参数有：基圆面积率、相对肋高、相对肋间距、肋面积比、齿肋比、横肋的圆周角、横肋的对称性等。
光圆钢筋：基园面积率最大（1.00），但锚固性能差，须加弯钩受力，将逐渐淘汰。
等高肋钢筋：基园面积率不足0.90，强度削弱过多，外形不合理，己被淘汰。
月牙肋钢筋：基园面积率约0.94，锚固性能良好但有方向性，是目前受力钢筋的主要形式。
预应力钢绞线及螺旋肋钢丝：基园面积率大，且锚固性能好，是目前预应力筋的主要形式。
预应力螺旋槽钢棒：混凝土咬合齿薄弱，锚固性能差，应向螺旋肋外形靠拢。
冷轧带肋钢筋：基园面积率有待提高，为改善锚固性能，应向螺旋肋外形靠拢。
冷轧扭钢筋：外形也有待改进，应向螺旋肋外形靠拢。
刻痕钢丝：削弱了截面，而咬合齿太浅，锚固性能不良，已趋于淘汰。
我国钢筋的外形有待优化选择，就基园面积率和锚固性能而言，螺旋肋外形最具优势。
3 钢筋的优化及选择
面对我国混凝土结构用钢筋的现状及汶川震害调查分析的结果，现有钢筋应进一步优化。总的趋势是提高强度、延性和加工适应性，并根据各自特点选择适当的应用范围。
纵向受力钢筋宜采用强度400MPa、500MPa的HRB普通热轧带肋钢筋，以及HRBF细晶粒热轧带肋钢筋。抗震结构的主要受力钢筋宜采用带后缀“E”的高延性抗震钢筋，其最大力下的总伸长率不小于9％；强屈比不低于1.25。余热处理的RRB钢筋延性较差，可用于对延性要求不高的次要构件、基础或大体积结构中，以节约合金资源。低强的HPB235MPa光面钢筋应予淘汰，代之以300MPa钢筋，并进一步合并强度335MPa级而改成带肋钢筋，用作辅助配筋。最终形成300MPa、400MPa、500MPa级的合理强度级差。
预应力筋宜采用强度1570 MPa及以上的高强螺旋肋钢丝及钢绞线，最大力下的总伸长率不应低于3.5％。刻痕钢丝应予以淘汰。预应力（PC）钢棒应提高延性并改进外形。此外，应发展用作中小跨预应力构件的强度1000MPa及以下的中强钢丝；并且应通过试验研究及工程应用探讨其作为约束混凝土配箍的可行性。
冷加工钢筋作为细直径受力钢筋以及辅助配筋，应予以保留并进行优化。外形上拟向螺旋肋靠拢以提高基圆面积率并改善锚固性能；同时减小冷加工的面缩率，尽量降低延性的损失。鉴于汶川震害及过去脆断事故的教训，冷加工钢筋不宜作预应力配筋，不宜考虑塑性内力重分布设计，因为预应力及塑性铰需要钢筋很大的变形性能—延性。最根本的解决办法是通过适当的热处理（回火）消除“冷加工”的影响，恢复必要的延性。当然这本身就是对“冷加工”的否定而应称之为“热处理”钢筋了。本质上其当属细晶粒钢筋之列。
4 含钒钢筋的特点及优势
综上所述，采用低合金化改善钢筋的综合性能最为有效。在热轧钢筋中掺入万分之几的钒（V）、钛（Ti）、铌（Nb）作为合金元素，就足以大幅度提高其强度并保持优良的延性及施工适应性（焊接、冷弯、机械连接等）。这应成为我国混凝土结构用钢筋的主要发展方向。
我国攀枝花及承德拥有丰富的钒土资源，发展含钒（V）热轧带肋钢筋具有独特的优势，即使是靠控轧、控冷工艺的细晶粒钢筋（HRBF），少量掺钒（V）也可明显地改善综合性能。而作为结构抗震的主要承载材料的抗震钢筋（HRB400E、HRB500E），需要较高的强度及优良的延性（最大力下的总伸长率及强屈比），则最宜采用含钒（V）的热轧带肋钢筋。
5 设计规范修订的措施
新修订的《混凝土结构设计规范》GB50010-2010体现了对钢筋性能的要求和优化选择。
首先，增加了强度500MPa级的高强钢筋；淘汰235MPa级光圆钢筋，代之以300MPa级钢筋。同时准备合并335MPa级钢筋为300MPa级的带肋钢筋。形成强度等级为300MPa、400MPa、500MPa的系列热轧带肋钢筋，与国际接轨。
对预应力筋，除增加强度为1960MPa级的高强钢绞线外，还增加了粗直径（18mm~50mm）的预应力螺纹钢筋作大跨、重载的预应力配筋。填补强度1000MPa左右的空缺，列入中强度预应力钢丝作中小跨度及轻载构件的预应力配筋。同时淘汰性能较差的刻痕钢丝。
其次，明确提出对钢筋延性的要求：钢筋不仅按强度分级，而且按延性分级。表现为提出钢筋最大力下总伸长率鋑t(均匀伸长率)的指标；以及对抗震钢筋强屈比（ft/fy）的限值。这对于在偶然作用下避免构件断裂和结构倒塌，保证安全具有实际意义。
其次，明确提出对钢筋延性的要求：钢筋不仅按强度分级，而且按延性分级。表现为提出钢筋最大力下总伸长率鋑t(均匀伸长率)的指标；以及对抗震钢筋强屈比（ft/fy）的限值。这对于在偶然作用下避免构件断裂和结构倒塌，保证安全具有实际意义。
（来源：钢铁产业）
现货资源
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|---|---|---|---|---|---|---|
| 螺纹钢 | 12-32 | HRB400E | 长治市创发商贸有限公司 | 首钢长钢(首钢长钢) | 0 | 详情 |
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