新型冷轧带翼变形钢筋

国家级新产品——新型冷轧变形钢筋

深圳康平金达科技有限公司□郑康平

苏州国金新材料有限公司□丁力

1、引言、

我们研制成功的冷轧变形钢筋，具有强度高，强屈比高，延性好，与混凝土握裹力大等优点，是一种节能，节材，效益显著的高科技新型建材。

它可以获得不同等级的延伸率，甚至与热轧母材近似，也就是在强度大幅度增高的同时，按需保留了材料的韧性。可用的强度提高了，II型[1]产品提高了2倍，III型产品提高了3倍；相应的延伸率分别达到12%（II型），14%（III型）。该产品是基于突破性发现即冷轧微变形（V.Z）发明工艺，也是我公司的自主知识产权（ZL91100497.1发明）。产品和工艺经国家审查评定，公告列为国家级重点新产品。

目前该技术的II型产品已开始在深圳、广东市场推广[2]。II型产品的生产和销售也将在江苏及整个长三角市场推广和应用。冷轧变形钢筋除了产品性能的优势之外，还有应用中的一些优点，如：因是按需供料，故无须现场堆放场地，省去了现场制作的放盘，冷拉、除锈、切断、弯钩等工序，省去了二次运输，因此非常有利于文明施工。III型产品已通过实验阶段。它将给建筑钢材市场带来革命性的变革。

2、冷轧变形钢筋

2.1原材料

冷轧变形钢筋是以I级盘园钢筋作母材，即为HPB235普碳钢，成本低。

2.2外形优势(增强抗裂缝抗震能力)

中间厚两边稍薄带有翼边的小螺距S形，即三维空间宽、厚、粗、长的连续螺旋体，翼边也是这样，这种特殊的外形，使钢筋和混凝土之间不仅是摩擦和粘连，而是粘结锚固，按照我公司于2005年10月委托上海同济大学所作“冷轧变形钢筋与混凝土粘结锚固性能”试验研究报告结论：冷轧变形钢筋的优越的锚固性能表现在其特有的明显的锚固延性，各类钢筋的粘结锚固延性依次为；冷轧变形钢筋(Ⅱ)> 冷轧变形钢筋(I)>光园钢筋>带肋钢筋一一因此，冷轧变形钢筋的粘结锚固强度有最高的安全储备，带肋钢筋的粘结锚固延性最差。

2.3技术性能优势

2.3.1较高的承载力(超载)

我公司于2005年1月委托南京东南大学和2005年2月委托上海同济大学所作“冷轧双翼变形钢筋混凝土双向板受力性能试验研究报告”结论分别是——

冷轧变形钢筋混凝土双向板具有较高的承载力，在破坏时，双向板能形成明显的塑性铰接，没有发生钢筋断裂的现象具有较好延性。

当钢筋抗拉强度设计值取为400N／mm2时，板的承载力检验系数

Y u=1.58～1.87，仍大于<<混凝土结构工程施工质量验收规范>>GB50204-2002的规定值。

在使用荷载范围内(按荷载标准组合计算的荷载)，板也不会开裂,板跨度中点的挠度也小于<<混凝土结构设计规范>>。

采用冷轧变形Ⅱ型双翼钢筋的混凝土板开裂后，不会发生突然破坏，应力重分配能力强，整个结构的极限承载力较高。

最小配筋率对普通钢筋混凝土板受力性能影响较大，小于规范规定值会发生脆性破坏，

而变形钢筋混凝土板的配筋率小于最小配筋率时也不会发生突然破坏。

2.3.2先进的技术指标：按广东省标准DBJ/T15-7-2007[3];

设计强度国内第一，fy=400Mpa，目前国内其它标准的最高设计强度fy=360 Mpa。

延伸率最高，A≥12％，通常冷轧钢筋的延伸率为A≥4.5-8％。钢筋的韧性大幅度提高，建筑安全性提高。

最小含钢率为0．15％，而目前国内冷轧钢筋的最小含钢率为0．20％，大量节约钢材。

握裹力好，根据同济大学的试验，拔出能量高出传统钢筋4倍以上。钢筋混凝土不产生裂纹。

主要是钢筋的σs、σb、和延伸率δ5进化数据处理，用随机变量概率来表达产品的性能，科学的制定新规程。

表2.Φ8mm钢筋的力学性能统计值

2.3.3节材优势

节材率高：代替盘元(Q235)，节材54-62％。

代替螺纹钢(20MnSi)节材36％。

替换普通盘元钢筋；钢筋直接代换：冷轧变形钢筋设计强度400 N／mm2

盘元钢筋设计强度210 N／mm2

400／210=1.9，1／1.9=0.52，1-0.52=0.48

附加效益：减去盘元钢筋两头弯省9％=0.09

钢筋调直省3％=0.03

三项节省量相加0.48+0.09+0.03=0.6 1-0.6=0.4％1/0.4=2.5倍

即1吨冷轧带翼钢筋可替换2.5吨盘元钢筋。

替换螺纹钢筋；钢筋直接代换：冷轧变形钢筋设计强度400 N／mm2

螺纹钢筋设计强度300N／mm2

400／300=-1.33，1／1.33=0.75，1-0.75=0.25

附加效益：螺纹钢筋切园缺损率0.03

即1吨冷轧变形钢筋可替换1.39吨螺纹钢筋

2.4节能优势

每生产1吨冷轧变形钢筋仅耗电40度，与热轧钢筋吨钢耗电680度，冷轧带肋钢筋吨钢耗电110度相比较，是真正的节能产品。

3、冷轧变形钢筋的科技含量

3.1轧钢生产的创新

热轧钢采用多道次压延减径成型，关键是“压延”

冷轧带肋钢筋是先拉伸减径，再压延刻痕，再(加温)调直，

以上都是常规的办法

生产冷轧变形钢筋采用的是“搓轧”，在轧钢上搓轧不是单纯的压延，要用特殊的孔型，封闭的搓、挤压、扭转同时进行一次成型，搓轧时利用抗变形功率和速率来控制变形量和变形距离，搓轧时钢筋原子晶粒细化，晶间引力场塑性变形区几率加大。

3.2创造了V-Z新工艺，也就是“徽变形、再结晶”工艺

微变形，可以控制调节变形量，在冷轧后仍是Q235铁素体，珠光体未变，晶粒细化，晶粒数量呈几何级数增加，金属原子进入沉淀、弥散、结合破碎晶粒消除内应力，使钢筋的潜力得到巨大的释放，使“冷轧带翼钢筋”的性能得到进一步提高。

再结晶，钢筋原子晶粒细化和金属原子再结晶，晶同引力场加大。

一般的冷轧，钢筋过度变形，晶粒破碎、晶核突出金属原子引力场断裂，晶格畸变，形成残余应力，造成钢筋脆断。

3.3发现了“场”结构的力学结构模型

冷轧变形钢筋(目前是“双翼”，今后可以生产“三翼、”“四翼”)承载后，荷载沿螺旋翼面迅速分布到钢筋的全长上去，使载荷呈均匀分布状态，载荷在翼面上分布的同时，分解为垂直和水平两个分力，在旋转的螺旋面上形成垂直钢筋和平行于钢筋的两个应力辐射场。

垂直钢筋长度的辐射场形成了砼构件的刚度，平行于钢筋的辐射场是沿钢筋中心线左、右相反形成的辐射场，左右翼对称，受力相反，并随节距前后调换辐射方向，沿翼钢筋的根园直径组成减载释重的对冲剪应力，根园截面和相应的节距组成铰合体，承受和吸引剪应力，使水平分力荷重消失，60％以上的荷重是这个对冲剪应力吸收了，从而使钢筋处于很小的受力状态，钢筋在全长上是整体均匀受力的结构体，钢筋横截面没有危险断面，钢筋能量充分释放、无脆断，因此表现出超载、抗裂良好的塑性。这是冷轧变形钢筋在南京东南大学，上海同济大学作载荷实验时，能承受l0倍受力的原因，

4、采用冷轧变形带翼钢筋的社会效益

4.1每生产1吨冷轧变形钢筋可节省资源。

4.2每生产1吨冷轧变形钢筋可节省标准煤。

4.3每生产1吨冷轧变形钢筋可节省运力。