建设部高强钢筋推广培训会议GB14992宣讲教材-王丽敏

GB1499.2宣讲教材全国钢标准化技术委员会副主任高强钢筋生产技术指导组组长王丽敏20137231基本概念与要求3国内外钢筋标准主要技术指标的分析2主要技术指标的演变５相关问题的说明４修订基本内容21.1定义1.1.1高强钢筋高强钢筋是屈服强度达到400MPa及以上热轧带肋钢筋。注：1）这里指的高强钢筋与冷轧或预应力钢筋不同。应理解为强度高，但塑性不低的钢筋产品。冷轧钢筋（CRB550、650、800、875，Agt≥2%，强屈比≥1.03）预应力钢筋（PSB785、830、930、1080，Agt≥3.5%，强屈比未规定，松弛≤3）2）不是指500MPa以上钢筋。1基本概念与要求31.1定义1.1.2普通热轧钢筋按热轧状态交货的钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其它组织（如基圆上出现的回火马氏体组织）存在。1.1.3细晶粒热轧钢筋在热轧过程中，通过控轧和控冷工艺形成的细晶粒钢筋。其金相组织主要是铁素体加珠光体，不得有影响使用性能的其它组织（如基圆上出现的回火马氏体组织）存在，晶粒度为9级或更细。1基本概念与要求41基本概念与要求1.1定义1.1.4马氏体和回火马氏体马氏体（M）：最初是在钢（中、高碳钢）中发现的：将钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织。碳溶于α-Fe的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无扩散型相变转变成的亚稳定相。（特点是高强度高硬度，低碳钢一般为板条状。）回火马氏体:马氏体在80℃-250℃回火后得到的组织。该组织仍为亚稳定相，仍为高强度高硬度。51基本概念与要求普通混凝土用与预应力混凝土用钢筋微合金强化与细晶强化1.2.1按在结构中作用1.2.2按强化机理1.2.3按轧制工艺1.2.4按钢筋外形热轧.冷轧与热处理光园与带肋1.2.5按交货状态直条与盘条1.2分类61基本概念与要求1.2分类1.2.1按在结构中作用普通混凝土用钢筋混凝土抗压强度很高，抗拉强度很低。因此，要在受拉区配置钢筋，来承受拉力。这样就有了钢筋混凝土。与预应力混凝土区别是用在普通钢筋混凝土中的钢筋就是非予应力钢筋。钢筋混凝土的最大缺点就是钢筋受力发生变形，变形稍微大一点就导致混凝土构件破坏，使钢筋混凝土构件中的钢筋强度得不到充分发挥。71基本概念与要求1.2分类1.2.1按在结构中作用预应力混凝土用钢筋人们就在制造混凝土构件前就将钢筋拉伸一定长度，让混凝土构件在工作前就预先具备一定应力，当混凝土构件受力工作时就不产生变形了，只有外部施加的应力超过预先给予钢筋的应力才产生变形。这样混凝土的变形就大大的缩小了，也就是钢筋混凝土构件中的钢筋强度得到了充分发挥，提高了构件刚度,推迟裂缝出现的时间,增加构件的耐久性。这就是预应力钢筋混凝土构件。用在予应力混凝土中的钢筋是予应力钢筋，用在普通钢筋混凝土中的钢筋就是非予应力钢筋。它们的区别在于施加了予应力和没有施加予应力。81基本概念与要求1.2分类1.2.2按生产工艺热轧钢筋的热轧工艺主要采取连续式、半连续式、横列式和高速线材轧机生产。随着对生产效率要求的提高，生产技术装备的进步，横列式轧制工艺逐渐被淘汰，目前生产厂家主要是连续、半连续轧制生产。直径在10mm以上的钢筋主要采用连续棒材生产线生产方式；直径10mm以下的钢筋，可以在高速线材生产线上进行生产。控制控冷：控制轧制控制冷却工艺也称为热机械控制工艺(TMCP)，包括控制轧制和加速冷却两个工艺过程，可以联合或单独采用，能够有效细化微观组织，在改善材料强度的同时又改善低温韧性。91基本概念与要求1.2分类1.2.2按生产工艺冷轧冷轧是提高钢的强度的有效途径，通过对钢筋实现大量的塑性变形，使内部组织发生畸变，晶体被破碎形成亚结构，位错密度增加，因而提高了钢材强度。钢筋的冷轧是早期高强度钢筋的生产方法。冷轧虽然能够明显提高钢筋的强度，但对钢筋的塑性损害很大。目前我国部分企业生产冷轧钢筋用于生产钢筋网。101基本概念与要求1.2.2按生产工艺热处理调质处理：由热轧钢筋经过淬火、回火调质处理，以得到的高强度钢筋称为热处理钢筋，热处理钢筋具有强度高、韧性好等特点，是较好的预应力钢材。主要用于生产高强钢筋。用这种工艺可生产强度为600MPa的钢筋，也可生产1325～1470MPa级的预应力高强度钢筋。例如通过恰当的控制加热、冷却等参数，使钢筋的强度提高、保持塑性，组织（从芯部到表面）仍为珠光体+铁素体，无淬火组织出现（图为：HTB600组织）。（离线）111基本概念与要求1.2.2按生产工艺热处理余热处理：热轧后利用热处理原理进行表面控制冷却，并利用芯部余热自身完成回火处理所得的成品钢筋。其基圆上形成环状的淬火自回火组织。GB13014（新修订的牌号为：RRB400、RRB400W、RRB500）需要注意的问题：焊接后热影响区强度变化、螺纹加工有一定困难。121基本概念与要求1.2分类1.2.3按强化机理微合金强化一般是在低碳钢中添加微量钒、钛、铌等合金元素，通过这些微量元素的碳、氮化合物的沉淀析出，达到细化晶粒强化和沉淀析出强化的目的，从而在不增加碳含量甚至降低碳含量的情况下，较大幅度地提高强度，并获得良好的综合性能。微合金强化-铌微合金化一般加入量在0.05%的范围内，结合低温变形的控轧和控冷工艺，依靠细晶强化，显著提高了钢的强度，同时也改善了钢的韧塑性。但是，含铌钢对生产工艺的要求低温大变形。目前，钢筋生产过程中一般是升温轧制，钢筋在终轧机架的出口温度高达1100℃以上，因此实现困难。通过工艺控制，在小规格钢筋(直径12～25mm)应用效果较好。在20MnSi的基础上，添加微量Nb，一般在为0.02～0.03%。131基本概念与要求微合金强化-钒微合金化微合金化钢筋强化中，钒合金化方式应用最广，强化机理是析出强化和细晶强化相结合，性能也最稳定，其中还可以细分为钒铁、氮化钒等合金化方式，而氮化钒合金化利用了成本较低的氮元素，变废为宝，并且避免了钒含量过高对碳当量的影响，实践中得到更多的采用。国内外大量研究结果表明,钒氮微合金化技术主要是通过钢中增氮后对钒的析出动力学的影响，优化了钒的析出状态，增加了钒的析出强化效应，以及由此带来的细晶强化效应等作用，从而改善钢的性能。V与C和N结合形成V(C,N)颗粒之后，析出强化效果将明显增强。资料显示，常规冶炼条件下采用FeV50添加0.1%V所达到的效果与采用钒氮合金方式添加0.05%V的效果相当，V用量可节省50%。V含量较低时强化效果不明显，过高时会提高淬透性，易出现异常组织。因此，其含量以0.14-0.20%为佳。141基本概念与要求1.2分类1.2.3按强化机理微合金强化-钛微合金化钛是最早在钢中得到应用的微合金化元素。TiC在钢中有很强的沉淀强化作用，微量的Ti(0.04～0.20％)可显著提高钢的强度。但是，Ti与钢中的O、S、N有很强的结合力，在形成TiC之前，Ti将首先与钢中的O、S、N等元素形成Ti的氧化物、硫化物和氮化物，导致了钢中钛含量的稳定控制比较困难，从而引起钢强度水平的大幅波动。TiN也在钢液凝固过程中析出，容易变成粗大的夹杂物。故目前基本不采用。151基本概念与要求1.2分类1.2.3按强化机理细晶粒强化（超细晶粒）在“973”超细晶粒钢项目研究成果的基础上，我国开展的高强度细晶粒钢筋的生产技术研究。通过在Ar3（奥氏体-铁素体转变）附近进行变形，利用形变诱导相变(DIFT)技术，可获得超细晶粒组织，在普通碳素钢的基础上，依靠细晶强化使钢的强度的增加。特点：塑性好，强度高。存在的问题：（1）强屈比相对低（抗震要求）（2）焊接时晶粒长大，强度下降。（3）要求低温大变形，对设备有要求。161基本概念与要求1.2分类1.2.4按钢筋外形热轧光园钢筋：经热轧成型，横截面通常为圆形，表面光滑的成品钢筋。GB1499.1规定HPB300.热轧带肋钢筋：经热轧成型，横截面通常为圆形，且表面带肋的混凝土结构用钢材。171基本概念与要求1.2分类1.2.5按交货状态直条:钢筋经剪切后，以直条状态交货，通常为定尺交货。盘条:钢筋以盘卷状态交货，通常直径不大于10mm的钢筋为盘状交货，且为高线轧机生产。181基本概念与要求1.3.1力学性能1.3.2工艺性能1.3.3粘结锚固性能抗拉强度与屈服强度的比（Rm/Re）五大基本性能1.3.4连接性能-焊接-机械1.3.5长期使用性能-疲劳性能-耐腐蚀性能-低温、高温性能1.3基本性能要求191基本概念与要求1.3.1力学性能钢筋力学性能包括强度与延性。强度包括屈服强度ReL与抗拉强度Rm，他们是结构安全的保证。屈服强度ReL：当金属材料呈现屈服现象时，在试验期间到达塑性变形发生而力不增加的应力点。分上屈服强度和下屈服强度。下屈服强度：在屈服期间，不计初始瞬时时效的最小应力。抗拉强度Rm：相应最大力Fm对应的应力。1.3基本性能要求201基本概念与要求1.3.1力学性能1.3基本性能要求21对于没有明显屈服强度的钢筋，下屈服强度特征值ReL应采用规定塑性延伸强度Rp0.2。图解：e延伸率ep规定的塑性延伸率R应力Rp规定塑性延伸强度问题讨论：明显屈服与没有明显屈服1基本概念与要求1.3.1力学性能延性包括断后伸长率A与最大力总延伸率Agt。延性大小主要取决于钢筋的塑性变形能力。断后伸长率A：断后标距的残余伸长（Lu-L0）与原始标距（L0）之比的百分率。最大力总延伸率Agt：最大力时原始标距的塑性延伸与引伸计标距Le之比的百分率。GB1499.2规定：伸长率类型可从A或Agt中选定，但仲裁检验时应采用Agt。1.3基本性能要求221基本概念与要求a）钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R°m/R°eL不小于1.25。b）钢筋实测屈服强度与规定的屈服强度特征值之比R°eL/ReL不大于1.30。c）钢筋的最大力总延伸率Agt不小于9%。1.3.1力学性能钢筋的抗震性能除了满足其他要求外应满足如下要求：1.3基本性能要求231基本概念与要求1.3.2工艺性能弯曲、反弯是衡量钢筋加工工艺性能的重要指标，钢筋产品标准中均有针对二者的试验检验方法。时效也是指力学指标随时间的变化。对于HRBF钢筋，时效是重要的考核目标。对力学性能有争议时，仲裁应在失效后试样上进行。1.3基本性能要求241.3.3钢筋与混凝土的粘结锚固性能钢筋的锚固性能与其外形有关。光圆钢筋的锚固性能较差，使用时必需弯钩，增加了钢筋用量和施工成本，故很少作为主要受力钢筋。非光圆钢筋的锚固性能主要与相对肋高(或槽深)、肋面积比、相对肋面积等参数有关，钢筋外形按粘结锚固性能优劣排序为螺旋肋、等高肋、月牙肋、刻痕(钢丝)混凝土构件的裂缝形态也与粘结锚固性能有关，锚固性能好的钢筋混凝土构件其裂缝细而密，反之则呈现宽而稀的裂缝。1基本概念与要求1.3基本性能要求251.3.4连接性能1.3.4.1焊接性能焊接是普通钢筋主要的连接方式之一。HPB300、HRB335、HRB400均为可焊钢筋，且有成熟的焊接工艺，质量可以得到保证。HRBF钢筋对焊接工艺要求较高。GB1499标准特别强调了“HRBF钢筋的焊接性能应进行专门的试验”，新修订GB1499加入HRB600规定为只允许进行机械连接。这一点应引起钢筋生产企业、用户的注意。生产企业在开发新型钢筋的过程中应注意焊接性能，对于不宜焊接的钢筋，应事先向用户声明。1.3基本性能要求261基本概念与要求1.3.4连接性能1.3.4.2机械连接机械连接操作简单、质量稳定、现场无污染，对大直径钢筋连接具有明显的优势。为保证机械连接的性能，钢筋的外形(错台、不圆度)及尺寸偏差应尽量控制。带肋钢筋应尽量取消的纵肋。大直径的RRB、HRBF钢筋，如钢筋表里硬度相差太大，也会影响机械连接的加工及性能。日本已将精轧螺纹技术用于生产无纵肋的粗直径带肋钢筋，可为我国借鉴。1基本概念与要求1.3基本性能要求271.3.5.1疲劳性能影响钢筋疲劳性能的主要因素是应力幅，在现行《混凝土结构设计规范》GB50010中