高强钢筋在高速公路建设中的应用与发展

任达成

(贵州省公路工程集团有限公司)

1 高性能混凝土的发展

山区高速公路桥梁建设的高墩、大跨径，促使高性能混凝土的发展。高性能混凝土的性能包括高强度、高工作性(流态、可泵性)、高体积稳定性(硬化过程中不开裂、收缩徐变小)及高抗渗性(耐久性)。现在C50、C55高强混凝土在桥梁架设及建筑高层中已经普遍采用，而C60及以上的高强度混凝土已在研究及推广阶段。对于高强混凝土的界定，各个国家的规定不太一致，在国内普遍认为混凝土强度等级超过C50的混凝土为高强混凝土，而美国认为是单轴抗压强度超过8 000 psi(55.16 MPa)，相当于约C65的混凝土为高强混凝土。由于高强混凝土在结构中能够承担更大的抗压强度，承受更大的货载，或可以减小结构尺寸，节约建筑材料等，因而具有很大的发展空间，也是社会及科学发展的必然趋势。

2 高强钢筋的应用

在桥梁结构中，混凝土与钢材是同时受力组合工作的。所以高强度混凝土的发展必须有高强钢材同时发展，否则容易造成配筋量过大、结构尺寸增大及钢筋布置密集无法施工或无法保证施工质量等问题。目前在高速公路桥梁建设中，高强钢材的使用还没有得到大面积的推广，任然使用235 MPa及335 MPa，其原因主要是235 MPa 及335 MPa 钢材的应用比较成熟，各种使用手册、设计规范及标准图都比较全面，在项目业主没有强制规定的情况下，设计部门为了节约大量的结构设计验算工作，除了部分异形结构外，都是套用标准图，直接使用，加快了设计进度、节约设计成本。因此，高强钢材的使用还得有相关政策的引导。

2.1 高强钢筋的特点

高强度钢筋是在钢材中参入微量的稀有金属，成为微合金钢材，其抗拉屈服强度高，普遍认为抗拉屈服强度≥400 MPa 的为高强钢筋，且要求延性指标强屈比(＞1.15)、伸长率(＞7%)。高强度钢筋各国的标注不一致，在国内高强钢筋是指屈服强度为400 MPa 和500 MPa 级的普通热轧带肋钢筋(HRB)和细晶粒热轧带肋钢筋(HRBF)。

普通热轧带肋钢筋(HRB)多采用V、Nb 或Ti 等微合金化工艺进行生产。细晶粒热轧带肋钢筋(HRBF)是通过控轧和控冷工艺提高钢材的性能，其焊接性能较现在使用的普通钢筋略差，所以焊接工艺要求高于普通热轧钢筋。

2.2 高强钢筋的优越性

高强钢筋由于具有较高的抗拉屈服强度，相同断面尺寸的高强钢筋与普通钢筋比较，具有更高的承载能力。在桥梁及建筑结构中有些结构尺寸由于使用普通钢筋，配置的钢筋较多，钢筋布置密集，不易保证混凝土的施工质量，不得已加大结构断面尺寸，增加了结构自重，或钢筋多层布置，减小了抗压区的面积，材料的性能没有得到很好的发挥，浪费了大量的材料、增加了工程成本。如果使用刚强钢筋，则可以解决上述矛盾，或在结构相同几何尺寸下提高了结构的承载能力，节约了大量的钢材、混凝土及施工劳动力等。高强钢筋随着强度的增加价格也随之增加，但相比用钢量的减少，其经济效益是非常可观的。通过分析如果将我国混凝土结构的主导受力钢筋强度提高到400 ～500 MPa，则可以节约钢筋用量30%，这不仅节约了大量矿产资源，也大量减少了钢材生产的能源消耗和碳排放量，保护环境，达到了节能减排的目的，符合国家乃至国际的发展纲要。

2.3 高强钢筋应用的必然性

首先，随着建筑技术的发展，超高、大跨径结构越来越多，与之相适应的建筑材料，强度要求必然提高，高强混凝土、高强钢筋的使用及发展成为必然。其次，由于矿产资源的有限性，节约矿产资源，提高矿产资源的使用效能，也成为必然性，因而加强钢材的使用率，减少钢材的使用量，必须发展及使用高强钢材。第三，由于大气污染，温室效应加剧，全球强制节能减排，因而减少钢材生产的能源消耗及废气排放也成为必然，所以使用高强钢筋是社会发展的必然性。但是在国内由于普通钢材使用具有相关成熟的技术及规范等，养成了使用的习惯性，使用高强钢筋必须有政策引导或强制执行，逐步及并尽快取缔原有普通钢材的生产，使用高强钢材。

3 高强钢筋的发展

我国高强钢筋的使用还处在初级阶段，目前推广使用的强度等级主要是400 MPa、500 MPa 的钢筋，而国外发达国家已经很早就使用了。在日本已经开发了屈服强度685 ～1 272 MPa的超级高强钢筋，并用于高层建筑的建造。随着社会及建造技术的发展，在我国500 MPa 、600 MPa 钢材的使用及生产也将为之不远。

4 结束语

我国目前是钢铁生产大国，但绝不是钢铁生产的强国，主要原因是我国生产的钢材多是低等级的钢材，高强钢材及特殊钢材基本靠高进口，但由于各种原因，有些特殊钢材国外限制出口，导致特殊设备无法生产。我国也是桥梁建设的大国，但随着桥梁跨径的增大，高强混凝土及高强钢筋的使用也成为发展的必然，随着国家政策的引导、建筑技术及建筑材料的发展，高强钢筋的使用及发展在我国将会蓬勃发展、日新月异。