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螺纹钢新国标解读:标准推进热轧带肋钢筋质量提升
2018-10-31 11:48:02 作者:冯超 刘宝石 来源:世界金属导报

    GB/T 1499.2-2018 《钢筋混凝土用钢 第2部分:热轧带肋钢筋》新标准将于11月1日开始实施。根据2017年1月14日国家标准化管理委员会下达的国标委综合函【2017】4号文《关于印发强制性标准整合精简结论的通知》,该标准的属性由强制性转化为推荐性。但该产品作为非常重要的建筑材料,产量一直维持在2亿吨左右,广泛用于房屋、桥梁、道路等土建工程等各个方面。钢筋仍属于工业产品生产许可证管理目录管理的范畴,目前取得生产许可证的企业在500家左右。因此,标准的修订得到了各方面的广泛关注。在标准实施之际,就此次修订的主要内容和一些常见问题进行解答和探讨。


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    修订原则


    伴随着钢筋生产工艺和技术的不断进步,对各项指标的要求不断完善和提升,通过积极采用国际国外先进标准,我国逐步形成了较为科学合理的钢筋标准体系。目前钢筋标准体系是参考ISO标准体系框架建立的,引入了其他国家同类标准的技术内容,并充分考虑了我国钢筋生产和使用的经验和要求,此次修订仍为非等效采用国际标准ISO 6935-2:2015《钢筋混凝土用钢 第2部分:带肋钢筋》。


    钢筋标准的修订,始终坚持围绕技术进步,积极满足用户需求的原则,力争达到科学合理,先进适用。2011年以后,国家发改委、工信部、住建部等部委多次发文,提出推广高强钢筋,淘汰HRB335热轧带肋钢筋。为配合相关政策的执行,此次标准修订积极配合国家相关文件和产业发展政策,促进节能减排,淘汰落后产能。同时随着相关标准的不断增加,也注意与标准体系中其他标准协调一致。


    主要内容


    2.1冶炼方法


    为巩固化解钢铁过剩产能成果,提高钢材有效供给水平,2017年1月24日国家发改委、工信部、国家质检总局、中国银监会、中国证监会联合印发了《关于进一步落实有保有压政策促进钢材市场平衡运行的通知》,其中明确要求“2017年6月底之前依法全面取缔生产建筑用钢的工频炉、中频炉产能”。2017年2月23日,中国钢铁工业协会等印发了《关于支持打击“地条钢”、界定工频和中频感应炉使用范围的意见》,其中也明确早在2002年,原国家经贸委《关于地条钢有关问题的复函》(国经贸产业函〔2002〕156号)中就表明,“地条钢”是指以废钢铁为原料、经过感应炉等熔化、不能有效地进行成分和质量控制生产的钢及以其为原料轧制的钢材。感应炉是利用感应电热效应使金属物料加热或熔化的电炉,根据输入电源频率可分为工频感应炉(50Hz或60Hz)、中频感应炉(150-10000Hz)和高频感应炉(10000Hz以上)三种,钢铁领域应用较多的为工频和中频感应炉(以下简称“中(工)频炉”)。用中(工)频炉熔化废钢生产地条钢、普碳钢、不锈钢等钢坯(锭)及钢材,不仅保证不了质量要求,而且干扰公平竞争的市场秩序,必须坚决予以拆除。


    为落实“坚定不移的淘汰落后产能、严厉打击地条钢”等相关产业政策,标准中增加了7.1条冶炼方法,规定“钢应采用转炉或电弧炉冶炼,可采用炉外精炼”,限制了使用工频炉、中频炉生产钢筋产品。


    2.2分类和牌号


    2.2.1取消了HRB335钢筋


    修订过程中,标准编制组和秘书处向建筑、公路、铁路、水利、电力等规范编制单位进行广泛征求意见,并组织各部委、行业、生产企业专家召开讨论会。在经多次讨论和论证后,认为国家有关部委发布多个文件,要求淘汰HRB335牌号,应坚决执行。国发[2009]38号文《国务院批转发展改革委等部门关于抑制部分行业产能过剩和重复建设引导产业健康发展若干意见的通知》中提出“尽快完善建筑用钢标准及设计规范,加快淘汰强度335MPa以下热轧带肋钢筋,推广强度400MPa及以上钢筋,促进建筑钢材升级换代。”《钢铁产业调整和振兴规划》“(六)调整钢材品种结构,提高产品质量”中关于:“修改相关设计规范,淘汰强度335MPa及以下热轧带肋钢筋,加快推广使用强度400MPa及以上钢筋,促进建筑钢材的升级换代。”《产业结构调整指导目录(2011年本)》(2011年第9号令)、《产业结构调整指导目录(2013年本)》(2013年第21号令),在“落后产品”一章中明确提及HRB335。《关于加快应用高强钢筋的意见》(建标[2012]1号) 提出:(1)加速淘汰HRB335,优先使用HRB400,积极推广HRB500 。(2)2013年底,在建筑工程中淘汰HRB335。因此,本标准在第一次审定会形成的报批稿淘汰了该牌号,并于2012年7月上报国家标准化管理委员会。


    报批过程中,住房和城乡建设部提出应保留335MPa小直径热轧带肋钢筋。并提出了以下理由:一是建筑结构不同部位构件对钢筋品种需求不同,按照《混凝土结构设计规范》要求,梁柱纵向受力钢筋,受强度影响较大,应用高强钢筋节材明显,小型构件和构造配筋不以强度为控制条件,采用低强度钢筋即可满足要求。二是取消335MPa带肋钢筋,尚无合适钢筋品种作为小型构件和构造配筋,因最小配筋率要求,采用高强钢筋,无法实现减量化,并可能导致HPB300光圆钢筋大梁用于构造配筋,引起非结构裂缝增加。三是低强度钢筋较高强钢筋具有价格优势且延性好。四是美国、日本、韩国、俄罗斯、澳大利亚等发达国家受力钢筋采用高强钢筋的同时均保留了低强度带肋钢筋作为构造配筋,以体现科学合理使用钢筋的原则。秘书处综合各方意见,也考虑对GB1499.2标准报批稿进行补充,如“增加HRB335牌号,并限制其直径范围为6-14mm”。但在标准最终报批时,仍严格按照国家相关产业政策的要求,取消了HRB335钢筋。


    住建部等相关部门认为不应轻易淘汰HRB335这个牌号,在GB 50010-2010《混凝土结构设计规范》(2015年局部修订)中依旧保留了16mm 以下的HRB335, 并要求“主要用于中、小跨度楼板配筋以及剪力墙的分布筋配筋,还可用于构件的箍筋与构造配筋。”


    2.2.2增加HRB600钢筋


    目前,我国处于工业化和城镇化快速发展时期,作为建筑结构的主体材料,钢筋和线材一直在建筑用钢中消费量最大。根据相关统计资料,如应用400MPa级的钢筋,相对于HRB335可以节约12%的钢筋用量。据测算,节约1000万吨钢材,相当于节约1800万吨铁矿石,节约650万吨标准煤,同时可减少大量废气和粉尘排放(每生产1吨钢排放2吨的CO2),由此推断应用500MPa、600MPa级及更高强度的钢筋,也可以达到节能减排的效果。


    在美国、加拿大、韩国、伊朗、日韩等国家,400MPa级钢筋的用量已达到70%以上,500MPa级钢筋的用量也达到25%;德国、法国、英国等国家,500MPa级钢筋的比例已达到70%以上,并且对600MPa级钢筋提出了需求。随着冶金技术的进步和开发水平的提高,我国600MPa级的生产已经具备条件,标准中增加600MPa级高强度热轧带肋钢筋成为行业的呼声和钢铁材料的发展方向。《钢铁产业调整和振兴规划》“(四)加大技术改造力度,推动技术进步”中也明确提出了:“……推广高强度钢筋使用和节材技术……”。


    综合以上原因,本次修订增加了屈服强度特征值为600MPa级别的钢筋,但考虑实际生产和应用情况,只包括普通热轧钢筋HRB600一个牌号,不包括抗震和细晶粒的牌号。由于HRB600钢筋的焊接性能系统研究仍有不足,本标准建议对HRB600钢筋的连接采用机械连接。因HRB600钢筋在应用过程中应考虑弯曲,HRB600钢筋的冷弯试验条件与HRB500相同,即弯曲角度180°,弯芯直径6d-8d,试验条件没有放宽。


    2.2.3将具有抗震性能的钢筋(带E牌号)作为钢筋牌号单列


    针对我国地震多发的情况,GB 1499.2-2007中对抗震钢筋的性能提出了明确的要求,即“钢筋实测抗拉强度与实测屈服强度之比R0m/ R0el不小于1.25。钢筋实测屈服强度与标准中表6规定的屈服强度特征值之比R0el/ ReL不大于1.30。钢筋的最大力总伸长率Agt不小于9%。”


    具有抗震性能的钢筋性能不同于普通钢筋,表面轧制标志不同,实际上是不同的产品,从《产品质量法》要求角度不允许抗震钢筋降级作为普通钢筋使用,且“抗震钢筋”应用时有相关强制要求。单列抗震钢筋牌号,在应用过程中便于区分抗震钢筋和普通钢筋,有利于抗震钢筋产品的推广应用。标准中也规定对于带E的牌号,可只检验Agt。对于非带E的普通钢筋牌号,可以检测A,也可以检测Agt,但仲裁的时候应采用Agt。


    2.3重量允许偏差


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    根据中国钢铁工业协会的建议,我国作为钢筋使用量最大的国家,标准制定应起到导向作用,同时协调考虑重量偏差与内径允许偏差的对应关系,对重量偏差进行了调整。将重量偏差规定数值由整数修改为保留小数点后1位,分别为±4.0%(规格6-12mm)、±5.0%(14-20mm)、±6.0%(22-50mm)。调整后,与国际标准相比较,我国重量偏差的要求整体高于国外标准,见表1。如按内径下限,并考虑到相对肋面积,计算出来的重量偏差对应内径见表2。由此可见,重量偏差提升为±6%,一定程度上提高了对钢筋内径的下限要求。


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    国内外标准对重量偏差的测量,有按单支测量,有按单支和分组测量。BS 4449-2009按单支测量重量偏差,要求每支试样均需满足,不进行复验。ISO 6935-2:2007按单支测量。JIS G 3112-2010、KSD 3504-2009、CNS 560-2006可按单支测量也可分组测量,单支测量的偏差范围大于分组测量,单支测量不合可复验。没有对分组测量的复验。G30.18-2009不限制正偏差,仅限制负偏差。本标准采用分组测量,本身可尽量避免因单支测量造成的测量误差,在测量误差可忽略的情况下,没必要进行复验。因此重量偏差既不属于序贯试验,也不属于非序贯试验,本标准规定按组测量重量偏差不允许复验。


    同时应注意8.4.1条规定,测量试样总重量时,应精确到不大于总重量的1%。这是对测量衡器的要求,不是放宽了重量偏差要求。同时在测量重量偏差时,要按照标准8.4规定,“试样应从不同根钢筋上截取,数量不少于5支”,而不能从一支钢筋上取样。


    2.4金相组织检验


    GB/T 1499.2-2007的3.1条“普通热轧钢筋”的定义规定:“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他组织(如基圆上出现的回火马氏体组织)存在”。这一规定的一个重要作用就是能从金相组织上和GB 13014-2013《钢筋混凝土用余热处理钢筋》加以区分。GB 13014-2013中3.1条“钢筋混凝土用余热处理钢筋”定义规定:“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”。同时,GB 13014-2013附录A中规定了“宏观金相”。但在GB/T 1499.2-2007在执行过程中,出现了回火马氏体如何判定等问题。为了更易于对金相组织进行检验和判定,中冶建筑研究总院有限公司、钢铁研究总院共同承担了热轧钢筋金相组织的试验和研究工作。


    根据研究结果,此次修订修改了普通热轧钢筋和细晶粒热轧钢筋的定义,将定义中金相组织的内容删除。但增加了7.8条金相组织,规定“钢筋的金相组织应主要是铁素体加珠光体,基圆上不应出现回火马氏体组织。钢筋宏观金相、截面维氏硬度、微观组织应符合附录B的规定。如供方能保证合格,可不做检验。” 三种方法中,只有B.3“微观组织”为仲裁方法,B.1“宏观金相”和B.2“截面维氏硬度”属于辅助检测方法,尤其是出现不封闭环的时候。虽然按照这两种方法可以进行判定,但仲裁应以“微观组织法”为依据。


    2.5疲劳试验


    此次修订增加了钢筋疲劳性能试验的要求,考虑到疲劳试验耗时较长,为保证生产过程的连续性,规定疲劳检验仅作为型式检验。与晶粒度、连接性能相同,型式检验仅在原料、生产工艺、设备有重大变化及新产品生产时进行检验。


    钢筋进行疲劳性能试验,并非普遍意义所指的应对地震的高应变低周疲劳,而是指低应变高周疲劳。首先,疲劳指在某点或某些点承受扰动应力,且足够多的循环扰动作用之后形成裂纹或完全断裂的材料中所发生的局部、永久结构变化的发展过程。在结构中,有处于静载荷或动载荷下。静载荷的疲劳破坏取决于整体结构,动载荷的疲劳破坏则由应力或应变较高的局部开始,形成损伤并逐渐累积,导致在较低的载荷下即可发生破断性破坏。由于钢筋混凝土结构应用范围广泛,房屋建筑、铁路、公路、桥梁、海港、水电站等各种工程结构中,动静载荷的情况下均需用到,因此无论抗震或非抗震钢筋,均有必要进行疲劳试验。


    对钢筋疲劳试验的试验条件,铁路用钢筋有其特殊要求:根据试验推导出S-N曲线、500MPa级钢筋疲劳强度高于400MPa级、按BS 4449-2005的疲劳试验条件进行。由于本标准为产品标准,在本标准中根据S-N曲线提出检测依据即可,不需要对产品进行S-N曲线推算试验。本标准规定为“根据需方要求,可进行疲劳性能试验”,疲劳试验条件采用GB/T 28900《钢筋混凝土用钢材试验方法》标准,该标准疲劳试验不同于BS 4449-2005条件,但满足500MPa级钢筋疲劳强度高于400MPa级要求。铁路等行业也可以依据本标准,作为疲劳试验的依据。


    2.6表面标志


    直径大于10mm的钢筋,2007版标准中规定采用C4、C5等标志,对于不大于10mm的钢筋,规定可不轧制标志而采用挂牌的方式。随着生产技术的提高,本次修订为了便于应用,将钢筋轧制标志的规定进行了统一,即10.1.1条规定“钢筋应在其表面轧上牌号标志、生产企业序号(许可证后3位数字)和公称直径毫米数字,还可轧上经注册的厂名或商标。” 这样即不会产生混淆,又简便易操作。


    由于企业代号不是商标,所以名称缩写不具有唯一性,容易引起混乱。在最新国际标准(ISO 6935-2:2015)资料性附录及欧盟标准(EN 10080:2005)中都是以具有唯一性的企业数字代码作为标识。若将许可证编号作为唯一标识,将能够有效地预防假冒现象的发生,有助于钢筋产品质量控制与提升。经过向质检总局生产许可证处申请,同意将许可证号(后三位数字)作为钢筋生产企业的唯一代码用作标识。另外,应注意注册的厂名或商标不是必须轧在钢筋上的,牌号标志、生产企业序号(许可证后3位数字)和公称直径毫米数字这三个标志必须轧上,但顺序可以任意组合,不必依次轧制。


    2.7数值修约


    GB/T 228.1《金属材料 拉伸试验 第1部分:室温试验方法》中也规定了数值修约,且其修约间隔与YB/T081《冶金技术标准的数值修约与检测数值的判定》不同。GB/T 228.1中已经明确写明“试验测定的性能结果数值应按照相关产品标准的要求进行修约。如未规定具体要求,可按本标准修约”。 因此,本标准应按YB/T 081修约。


    2.8手工法测Agt


    当按照GB/T 28900-2012《钢筋混凝土用钢材试验方法》标准5.3条采用手工法测量Agt时,Ag应采用如下公式进行计算:


    Ag=【断后标距长度-原始标距长度(即100mm)/原始标距长度(即100mm)】×100


    3 结论


    总体而言,此次修订充分考虑了我国带肋钢筋产品的整体应用情况,淘汰了低强度等级的335MPa级别钢筋,增加了600MPa级别的高强度钢筋,列入抗震级别牌号;加严了重量偏差的要求并明确重量偏差不能进行复验;增加了钢筋疲劳性能、金相检验的有关规定,技术要求有了明显提高,指标科学合理可操作性强,充分反映了热轧带肋钢筋生产和应用的实际情况,体现了我国建筑用钢筋的技术水平和发展方向。但在应用过程中仍存在一些问题,如标准体系中标准之间的配合、试验方法的配套等,仍需在应用实践中不断完善。

 

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