热轧带肋钢筋也称为螺纹钢,是我国钢材品种中消费量占比最大的产品,主要用于钢筋混凝土建筑的骨架。热轧带肋钢筋在混凝土中主要承受拉、压和弯曲应力,由于表面肋的作用,能和混凝土之间形成握裹力,更好地与混凝土组成复合结构,承受外力作用。
钢筋产品从无到有,从弱到强
1949年新中国成立时,经济基础薄弱,面临着“一穷二白”的落后局面。当年,我国钢产量只有15.8万吨,占世界钢产量比例不足1%。建国初期我国没有螺纹钢统计类别,螺纹钢的生产统计归为型材类别。据文献记载,1971年我国低合金钢筋产量约30万吨,1978年我国螺纹钢产量为42万吨。70年代以前的钢筋基本以3号钢(235MPa)为主。到2020年,我国钢产量达到10.53亿吨,占世界钢产量的57%,其中钢筋产量达到2.66亿吨,400MPa级钢筋用量超过80%。经过70多年的发展,我国螺纹钢产量实现了从无到有,强度等级实现了从弱到强。
标准促进钢筋质量提升
在钢筋产品发展进程中,标准一直扮演着非常重要的推动角色,每次标准修订,都伴随着技术进步和质量提升。我国钢筋标准先后经历了3个阶段共10个版本的演变。
第一阶段:重工业部标准阶段。新中国成立以后,随着钢铁工业的发展和工程建设的需要,我国制定了第一版螺纹钢标准——重111-55《钢筋混凝土结构用热轧螺纹钢筋》,这一版标准是在前苏联标准GOST
5781《混凝土结构用热轧钢筋》的基础上制定的。当时的牌号主要包括3号钢、5号钢,外形以圆形为主。
第二阶段:冶金部标准阶段。重111-55标准实施了8年,为更好地满足建设领域的应用需求,将我国科技研发成果尽快推广,YB 171-1963《钢筋混凝土结构用热轧螺纹钢筋》发布,标志着我国钢筋标准进入YB时代。这一版标准在牌号上形成了0号钢、3号钢、5号钢、18MnSi、25MnSi牌号系列,外形上形成了圆钢、螺旋式螺纹钢筋、人字式螺纹钢筋系列,该版标准的发布对钢筋产品质量提升起到了积极的促进作用。YB 171共进行了1965版、1969版两次修订,主要都是围绕牌号、成分、尺寸、外形等方面进行优化,在1969版形成了3号钢(只适用于光圆钢筋)、16Mn、44Mn2Si、45Si2Ti、40Si2V、45MnSiV中低合金钢产品系列,1969版标准为逐步建立我国特色的钢筋牌号体系打下了基础。
第三阶段:国家标准阶段。GB 1499-1979《钢筋混凝土用钢筋》的发布标志着钢筋标准进入国标时代。该标准是在YB 171-1969基础上的修订,YB 171-1969实施近十年时间,在实施过程中发现的主要问题包括16Mn钢筋的化学成分和强度不对应,有10%左右不达标,而该牌号的产量占到螺纹钢筋产量的90%以上,对生产和使用影响较大。另外,钢筋的外形和标志问题也相对陈旧落后,对钢筋的性能、使用和外贸都产生了较大影响。在此基础上,国标对牌号进行了调整,增加了5号钢、20MnSi、25MnSi、40Si2MnV、45SiMnV、45Si2MnTi、35Si2MnV、35SiMnV、35Si2MnTi等牌号系列。
1984版标准是在80年代初,按照国务院、原国家标准局有关采用国际国外先进标准的指示精神,在参考美国、日本、德国以及英国、苏联等国外先进标准(此时ISO尚未制定钢筋的国际标准)的条件下修订完成的。GB 1499-1984 《钢筋混凝土用钢筋》的重大变化就是增加了国际流行的“月牙肋”外形。
1991版标准的修订主要是考虑到GB 1499-1984版将不同强度级别、不同品种、外形也不同的钢筋纳入一个标准中,因而显得内容庞杂、条理欠明、使用不便,这种编写形式己远远不能适应生产和应用实际。因此该标准在1991年修订时被拆分成GB 1499《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》、GB 13013《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》和GB 13014《钢筋混凝土用余热处理钢筋》共三个国家标准,并形成了335、400、540强度系列等级,为钢筋标准向国际化、系列化发展铺平了道路。
1998版标准将对应强度级别的牌号作为资料性附录,牌号上取消了540级钢筋,形成了335、400、500强度等级系列,在外形方面取消了沿用四十多年的等高肋外形,只保留了月牙肋,与国际国外先进标准保持了统一,进一步促进了我国钢筋标准的国际化。
2007版标准修订时,将GB 1499标准拆分成两部分,即GB/T 1499.1《钢筋混凝土用钢 第1部分:光圆钢筋》,GB/T
1499.2《钢筋混凝土用钢 第2部分:带肋钢筋》。这一版的主要变化包括:增加了“973”与
“863”的科技攻关新成果的细晶粒钢筋,同时增加了对抗震等级要求较高的混凝土结构用抗震钢筋。
2018版标准是在《钢铁产业振兴规划》等多项国家文件的要求下,对标准进行升级换代,在牌号方面正式淘汰了335级别钢筋,形成了400、500、600强度系列等级,在保证性能方面增加了要求采用电弧炉冶炼、要求对金相组织进行检验等,较大幅度提升了钢筋质量,实现了钢筋产品的第二次升级换代。
重大工程应用
钢筋混凝土建筑涉及到国家基础建设的方方面面,作为混凝土骨架材料的钢筋产品,在房屋建筑、水利、公路、铁路、能源、市政等工程领域都有着十分广泛的应用。在钢筋产品几十年的发展过程中,为国家基础建设工程的快速发展和多项国家重大工程的顺利投入使用发挥了不可替代的重要作用。
长江三峡工程。三峡大坝工程包括主体建筑物及导流工程两部分,全长约3335米,坝顶高程185米,于1994年12月14日正式动工修建,2006年5月20日全线修建成功。三峡枢纽由大坝、电站、船闸和升船机组成,大坝为混凝土重力坝,电站为坝后式厂房。主体工程混凝土总量约2800万立方米,金属结构约25万吨,钢筋约46万吨。
北京大兴国际机场航站楼。北京大兴国际机场旅客航站楼及综合换乘中心(下称“航站楼”)建筑面积143万平方米,于2016年3月开始建设,2019年6月建成。北京大兴国际机场航站楼核心区工程建筑面积约60万平方米,地下2层,地上局部5层,主体结构为现浇钢筋混凝土框架结构,局部为型钢混凝土结构,屋面及其支撑系统为钢结构,屋面为金属屋面,外立面为玻璃幕墙。主体结构钢筋用量约24万吨。