我国钢筋质量与国际先进水平的差距

1 我国钢筋生产的发展概况

20世纪50年代我国钢产量很低，生产的钢筋品种有限，国有钢铁企业也只能生产3号光圆钢筋（I级钢筋）和5号螺纹钢筋，屈服强度标准值分别为235、275MPa；20世纪六七十年代开始研制16MnSi（后改为20MnSi，也称II级钢筋）和25MnSi（也称III级钢筋）2种低合金带肋钢筋，实际上研制成功并大量生产的是20MnSi钢筋，而25MnSi钢筋产量有限，两者屈服强度标准值分别为335、375MPa；同时研制并投入生产的还有44Mn2Si等带肋钢筋（也称IV级钢筋），主要用于经热处理或冷拉后的预应力钢筋。

20世纪五六十年代，我国正处于国民经济建设的高潮，钢筋供需矛盾较为突出，为发展冷加工生产，通过对低强度钢筋的冷轧、冷拔、冷据或冷拉等冷加工手段，使钢筋冷作硬化，在牺牲原钢筋塑性的条件下，获得较高的屈服强度。冷加工钢筋主要采用细直径盘条生产冷拔钢丝，其既用作预应力混凝土中、小型构件中的预应力钢筋，也部分用作某些钢筋混凝土构件中的受力钢筋和构造钢筋；另外，通过冷挟后的粗带肋钢筋，用作大、中型预应力混凝土构件中的预应力钢筋，部分用作钢筋混凝土构件中的配筋。

20世纪八九十年代，小规格钢筋产量和规格不能满足工程建设需求，国内中小型企业针对这一形势，开始引进或自制冷轧带肋钢筋设备，轧机数量和产量达到了相当规模。此外，还生产了小规格、断面为矩形的冷轧扭钢筋用作钢筋混凝土楼板中的配筋，填补了原来热轧带肋钢筋没有小规格的空缺，为工程建设所需钢筋规格的配套起到了辅助作用。此外，在20世纪七八十年代所用的预应力钢筋，除为上述的冷拉钢筋、冷拔钢丝外，在大型工程结构中还采用了钢丝、钢绞线，其抗拉强度标准值不超过1670MPa。

20世纪80年代开始研制，90年代正式投入生产的新一代热轧带肋钢筋有2种：一种是以微合金元素（V、Ti、Nb）为基础的HRB400钢筋，另一种是采用余热处理工艺生产的RRB400（KL400)钢筋（包括按英国BS标准生产的钢筋），使我国钢筋在化学成分上进行了更新换代；余热处理钢筋既可用于出口，也可为国内工程选用。在同一时期，引进了相当数量的低松弛高强度钢绞线生产线，使这种高质量的预应力钢筋在公路、房屋、铁路及其他工程领域获得了广泛应用，推动了预应力混凝土结构的发展。

从国我的钢筋发展史可以看出，我国钢筋的生产水平不断提高，普通钢筋从低碳钢、低合金钢向微合金钢发展；预应力钢筋从强度偏低、松弛较大向高强度、低松弛的钢绞线、钢丝发展；同时，冷加工钢筋的发展趋向是：冷拔钢丝、冷拉钢筋从广泛采用到被淘汰出局，而作为细直径的冷轧钢筋和冷轧扭钢筋，仍将是普通钢筋的一种补充，它们的存在与发展，取决于其产品质量、价格和售后服务，它们将通过市场机制与细直径的热轧带肋钢筋进行竞争。

2 普通钢筋的先进水平

工程中广泛采用的是混凝土结构，这类结构需随各种“荷载”，这些荷载将对配置的中的钢筋产生各种效应，如拉、压应力和应变，高周或低周疲劳效应，高温或冷脆效应，物理和化学腐蚀，钢筋再加工效应（焊接、机械连接、弯曲或调直）等。为此，在各国混凝土工程结构设计和施工规范中，均对上述各种荷载效应对混凝土结构的影响作出规定，提出质量要求，并对规定进行细化。

我国《混凝土结构设计规范》GB50010-2002中对普通钢筋提出的要求，是根据《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499-1998和结构设计、施工要求给出的。标准GB1499-1998吸取了国际标准《钢筋混凝土用钢》ISO6935-2：1991[E]的内容，同时也保留了原标准BG1499-1991中部分合理的内容，在钢筋的强度级别上扩展至HRB500，对化学成分的要求仍保留作为附录参照采用；此外，在抗震要求上，吸取了CEB-FIP《模式规范》MC90对强屈比（σ^a_b/σ^a_s）和屈强比（σ^a_s/σ^a_b）的规定，作为标准GB1499-1998的补充规定（这里上标“a”表示试验实测值，σ_b为抗拉强度，σ_s为屈服应力）。

随着钢铁行业和建设行业科学技术的发展，各国的钢筋标准和工程标准也在不断完善，并及时反映出先进合理的内容。我国应及时跟上其技术发展的步伐，吸收先进的适合我国国情的内容，使我国的标准与国际先进标准逐步接轨。

下面重点介绍国际标准《钢筋混凝土用钢》ISO6935-2003新版本的规定以及欧洲《混凝土结构设计》规范EN2-2002中有关钢筋方面的内容，这些内容与欧洲钢筋标准EN10080相关。

国际标准ISO6935-2003是为世界各国参照采用的，它既考虑到发达国家的先进性，也顾及到发展中国家的迟后性。因此，在钢筋强度及其他力学性能指标上具有概括性和包容性。该标准对钢筋的规定有下列4个显著特点：

（1）将外形不同的光面钢筋和带肋钢筋分为2个独立的部分，各国可根据自身情况，对生产或不生产光圆钢筋作出选择；因为光圆钢筋的直径范围为Φ6～Φ22mm，带肋钢筋的直径范围为Φ6～Φ40mm（允许生产大于Φ40mm的钢筋），在规格上后者可包括前者。

钢筋外形与混凝土之间的粘结性直接相关。该标准允许带肋钢筋外形多样化，在满足肋的有关尺寸要求下，钢筋外形由钢厂自己选择。

（2）以钢筋外形（牌号简明的标志：PB表示光圆钢筋、RB表示带肋钢筋）和屈服强度为准划分钢筋级别：光圆钢筋是PB240、PB300、PB420；带肋钢筋是RB300、RB400、RB500。

（3）对光圆钢筋，提出了强屈比和均匀伸长率（A_gt)的要求，并依据这些要求对钢筋的延伸性由低到高划分为A、B、C、D4级。对带肋钢筋，提出了上屈服应力和抗拉强度的最小值和最大值（适用于部分有抗震和焊接要求的钢筋），同时适当提高了部分钢筋的断口伸长率A_5.65，且仍保持均匀伸长率A_gt不小于2.5%的规定。

（4）对钢筋的生产工艺作了明确规定，如带肋钢筋，用于抗震（牌号尾部可用E表示）且易于焊接（牌号尾部用W表示）的钢筋应采用没有后处理的热轧工艺；其他钢筋则可采用先热轧后控冷回火工艺或冷加工工艺。

国际标准ISO6935-2003规定带肋钢筋的力学性能见表1。该标准封面上作了下列公告；“本文件不是一本ISO国际标准，它仅提供作为评审之用，这个文件会在不在意的情况下就作出改变，因此不可将其当作国际标准”。所以要注意上述声明，同时也应认为，它是一本锐意前进的、有参考价值的标准文件草案

表1  国际标准规定的屈服应力、抗拉强度和伸长率

注：1-单项试验结果不应小于表中95%的特征最小值；2－表中规定值可作为供需双方协议保证的最小值；3－每个试样抗拉强度与屈服应力之比不应小于1.05；4-产品的典型试验应证明在最大拉力下的均匀伸长率A_gt不小于2.5%，5－无明显屈服应力的钢，可用R_p0.2定义为屈服应力。

欧洲标准化委员会（CEN）从20世纪90年代开始组织编制各类结构用欧洲规范。在欧洲规范2《混凝土结构设计》的第1部分“建筑一般规定”（prEN1992-1-1，July 2002）中，根据混凝土结构设计要求，对钢筋混凝土结构用普通钢筋的力学性能作出了全面规定，其主要内容为：

表2和表3为该规范提供的带肋钢筋性能，该规范似乎不提倡用光圆钢筋，其性能在结构内的钢筋处于-40～100℃是有效的。在工地上实施任何弯曲的焊接，其温度的进一步限制范围应按EN13670的许可。

欧洲规范2还指出：如果钢筋有足够的粘结强度，而相对肋面积f_R值低于规定值时，则该值可放宽。为确保粘结强度，当采用CEB/RILEM梁试验，粘结应力应满足下列公式要求：

τm ≥ 0.098（80－1.2D）   （1）

τr ≥ 0.098（80－1.2D）   （2）

式中，D为钢筋公称直径，mm;τm为在滑移0.01、0.10和1.00mm条件下的粘结应力平均值，MPa;τ_r为滑移破坏时的粘结应力，MPa。

表2中定义了A、B、C3个延性等级，其与结构分析有关：在静力设计中，采用非线性或塑性分析方法时，应采用延性等级为B、C的普通钢筋；在抗震设计中，在主要抗震构件临界区域的配筋，也应采用延性等级为B、C的普通钢筋。

但需指出的是，在国际标准ISO6935－2中给出的符号“E”，在条文中未作出解释。但是，从澳大利亚和新西兰两国共同制订的标准《钢配筋材料》AS/NZS4671：2001中对3种延性等级用的符号表示为：L（Low）为低延性，N（Normal）为一般延性，E(Earthquake）为抗震延性。由此可推测国际标准采用“E”的用意。这里将上述两国标准中钢筋性能列于表4中，以供比较。

表2  钢筋的性能

注：上限值为βf_yk的疲劳应力幅和最小的相对肋面积，需采用的国家可纳入国家标准的附录。在表C.2N中推荐给采纳国家的国家标准附录用的推荐值β＝0.6。　

表3  钢筋的性能

　

表4  澳大利亚/新西兰标准规定的钢筋力学性能

注：1-等级250N可提供光圆钢筋；2-直径小于Φ5mm的500L钢筋，仅要求R_ek,L≥500MPa。

3 如何提高我国的钢筋质量

钢筋质量的提高，主要靠钢筋的原材料、冶炼和轧制工艺，质量的提高既要考虑成本，还应兼顾国家资源，这些因素是提供我国整体钢筋质量的关键。此外，还应重视结构抗震对钢筋性能的要求，据初步统计，全国近2900个县级及县级以上城镇中，不需抗震设防的城镇为380个，就是说需抗震设防的城镇约占87%。

钢筋质量应反映混凝土工程结构的需求，两者的沟通是通过各类混凝土结构设计、施工验收规范与钢筋生产标准之间的协调来实现的，是钢筋标准与结构规范之间的配合，只要钢铁、建筑行业相互真诚磋商，一定能避免矛盾，并取得共识。鉴于此，提出以下建议：

（1）我国钢筋标准的修订，应与结构规范的修订相配合。如果钢筋标准的修订过分超前，其客观效果将被架空。因为在标准与规范不接轨的情况下，市场供需双方仍会采用原标准进行交易。20世纪90年代推广新III级钢筋就遭遇过这种情况，应引为戒。

（2）我国不必照搬国际标准ISO6935的规定，何况ISO自认为尚不成熟；其落后于我国生产水平的内容更不该吸取，如过大的含碳量（0.25%～0.27%）和碳当量（0.55%～0.57%），以及断口伸长率A_5.6与均匀伸长率Agt之间的不匹配等，这些属于低水准的规定。

（3）ISO标准在带肋钢筋适用范围中所阐述的钢筋分类与轧工艺可以作为参考，即适用于可焊、抗震的钢筋（牌号后面带WE）应采用无后处理的热轧工艺，这就是说，我国GB标准钢筋牌号的质量优于ISO标准的质量：GB（HRB×××）“≥”ISO（RB×××WE)

显然，我国钢筋标准GB1499-1998对热轧带肋钢筋所采用的“HRB”鲜明地反映了生产工艺，同时也潜在地反映了钢筋质量不仅可达到“WE”水平，而且在某些化学成分、力学、工艺性能等方面还具有某些优良品质。所以，我国钢筋标准在一定时期内不必对生产者和应用者均已熟悉的牌号“HRB”进行修改，因为它是优质钢筋品牌的标志。

（4）我国热轧带肋钢筋分为HRB335、HRB400和HRB500，除HRB500未正式生产外，HRB335、HRB400的各种焊接方法和适就范围已在行业标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18－2003中作了肯定的结论和明确的规定。该规程还对较难焊的余热处理钢筋RRB400以及冷轧带肋钢筋CRB550的限定适用范围作了规定。显然，作为钢筋标准要规定出具体的焊接工艺和适用范围似乎不可能，但是对影响焊接的化学成分和焊接后的力学性能的规定，应是钢筋标准份内之事。

（5）为混凝土结构抗震和内力重分布等需要，提出了对钢筋延性的要求，在具体制订延性指标均匀伸长率A_gt时，应进行实际的统计。对HRB335、HRB400钢筋，已积累了相当的数据，随着生产厂家的增多，还应继续补充；对HRB500钢筋，应在小批量生产基础上进行统计。从已有统计数据看，大多数钢厂生产的钢筋A_gt可达到10%或更大。因抗震需求，还应对强屈比、屈强比进行统计。以我国自己的数据为依据，与国际上有关标准的规定作比较，来确定我国标准、规范中适用的取值，这些取值的量必须以基于某一保证率的分位数表达。

为了市场供需方和设计、施工者的方便，也结合我国热轧带肋钢筋的实际生产水平，只要给出一种抗震要求的延性指标即可。

（6）加入微合金元素是实现钢筋晶粒细化、截面均相化的最有效手段，当然也不排除其他方法。应加快对实现碳素钢晶粒细化的带肋钢筋生产工艺的研究，如果在性能上达到热轧带肋钢筋的水平，它将可顶替余热处理钢筋，并部分替代加入微合金元素的热轧带肋钢筋。

有信息表明，在强度级别较高（400～550MPa）、直径较粗的带肋钢筋中，加入微量合金元素是必须的。

（7）热轧光圆钢筋的强度低、粘结力差，在钢筋混凝土受弯构件中一旦产生裂缝，尤其是温度收缩裂缝，其裂缝宽度展开较大；而且，其直径通常不大于20mm。鉴于上述情况，国际上主要的发达国家对其采取限制使用乃至有淘汰的趋势。国内已有人提出取消HRB235光圆钢筋（I级钢筋）的建议，这个倾向值得大家关注。

（8）结构设计要明确规定“设计使用年限”，如50年、100年等，因此对混凝土结构组成材料－混凝土、钢筋也应有相应要求。在恶劣环境下，钢筋易锈蚀，因此，除在设计规范中提出采用环氧涂层钢筋外，已有人提出采用耐锈钢筋或镀锌钢筋，以提高钢筋抗腐蚀能力，该动向值得钢铁行业重视。（轧钢）