采用高强材料降低结构成本的分析(共7页)

1、第 PAGE 12 页 共 NUMPAGES 12 页关于(guny)在我项目利用(lyng)高强材料降低结构成本的分析高强混凝土，高性能钢精(gngjng)是建设部在建筑结构中大力推行的几大技术之一，这三项技术的实施具有很大的社会经济效益和企业效益。国内外工程实践充分表明，应用高强钢筋和高性能混凝土，节能、节材、节地和环保的潜力巨大。在我项目中是否适用此类材料，我们对相关材料性能，国内发展状况及其经济数据进行了调查分析，调查结果如下。A，高强混凝土高强混凝土具有高强度、高耐久性、高工作性、高流动性等多方面的优越性能。 在一般情况下,混凝土强度等级从C30 提高到C60 ,对受压构件可节省混凝

2、土30 %40 %,受弯构件可节省混凝土10 %20 %,同时由于梁柱截面减小,不但改变了建筑上肥梁胖柱的不美观问题,而且可增加使用面积和有效空间,因而可获得较大的间接经济效益。在建设阶段通过节约混凝土用量,可以节约土地、煤、水、矿石、砂等能源和资源的消耗量,从而减少有害气体和废渣的排放,使用阶段可减少养护维修费用,实现节能,带来可观的社会效益。在高性能混凝土的发展过程中,有许多材料与工程方面的难题需要解决,同时施工中还要解决一系列的技术问题。1) 低水灰比,大坍落度。高性能混凝土一般要求低水灰比,水灰比一般都不大于0. 4 (水灰比很低约为0. 4 时,水灰比变化很小就能使混凝土强度不成比例

3、地提高) ,但由于混凝土在低水灰比的情况下,坍落度很小,甚至没有坍落度,其成型和捣实都很困难,无法在现浇混凝土施工中应用。因此高性能混凝土拌合物的工作性比强度还要重要,是保证混凝土现浇质量的关键,如果用坍落度来表示,则其坍落度大于180 mm ,要求免振时,坍落度大于250 mm ,同时该拌合物应具有体积稳定、不离析、不泌水等特性。2) 坍落度损失问题。高性能混凝土的坍落度在掺加超塑化剂后的流动度可大大提高,可以由初始坍落度5 cm 增加到20 cm ,但这种大坍落度只能保持十几分钟,此后坍落度逐渐减少,至1 h 左右便可能减少到初始坍落度,这种超塑化剂只能在工地添加拌制成流动混凝土,否则会因

4、坍落度减少给工程施工带来困难并影响工程质量。而现代城市混凝土施工一般采用商品混凝土,混凝土从搅拌站运送至工地需要较长的时间,混凝土在运输的过程中坍落度随时间的增加而减少,从而增加了高强混凝土施工难度。3) 混凝土足够的流动性问题。高性能混凝土的特点是流动性大、水灰比小,为保证混凝土具有足够的流动性,就要求有较大的胶凝材料总用量,但随着浆集比的增大,混凝土的弹性模量会有所下降,混凝土的收缩也会有所增加。从耐久性的角度来看,必须有足够的浆体浓度和数量,得到良好的工作,才能保证混凝土的耐久性。当胶凝材料用料太小时,不可能保证良好的工作性,使混凝土离析、分层,硬化后混凝土的薄弱界面数量将急剧增多,最终

5、大大削弱混凝土抵抗腐蚀性介质侵蚀的能力。因此,没有足够的胶凝材料总用量,就不可能使混凝土耐久。很好地解决混凝土的流动性问题,就能保证混凝土的流动性问题,就能保证混凝土的可泵性与耐久性。高性能混凝土与普通混凝土使用基本相同的原材料(如水泥、砂、石) ,同时必须使用外加剂和矿物(kungw)细掺料。但由于高性能的要求和配置特点,原材料对普通混凝土影响不明显的因素,对高性能混凝土就可能影响显著,高性能混凝土对材料的要求如下:1) 水泥此用于高性能混凝土的水泥的流动性能比强度更重要(zhngyo)。高性能混凝土所用水泥最好是强度高且同时具有良好的流动性能,并与目前使用的高效减水剂有良好的相容性。我国一

6、般采用42. 5号硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥。高强混凝土的水泥用量不应大于550 kg/ m3 。2) 粗骨料采用金属矿石粗骨料,可获得强度(qingd)更高,耐久性和延性更好的高性能混凝土。对强度等级为C60 的混凝土,其粗骨料的最大粒径不应大于31. 5 mm;对高于C60 的,其粗骨料的最大粒径不应大于25 mm。3) 矿物细掺料(包括硅灰、粉煤灰、磨细矿渣、天然佛石岩、磨细石灰石粉、石英砂粉等) :矿物细掺料掺在水泥中的掺量,火山灰质硅酸盐水泥中火山灰质材料占20 %50 % ,矿渣硅酸盐水泥中矿渣占20 %70 % ,粉煤灰硅酸盐水泥中粉煤灰占20 %40 %。水泥和矿物掺合料的总量

7、不应大于600 kg/ m3 。4) 外加剂:主要指无需取代水泥而外掺小于5 %的化合物。用于高性能混凝土的外加剂有减水剂、缓凝剂、引气剂等。外加剂的掺量都很少,使用外加剂时应当延长搅拌时间,以得到均匀的混凝土拌合物。目前在我国制备高性能混凝土采取的主要措施如下:1) 合理利用高效减水剂,采用优质骨料、优质水泥,利用优质掺合料,如优质硅灰、磨细粉煤灰和矿渣。采用高效减水剂以降低水灰比是获得高强及高流动性混凝土的主要技术措施;2) 采用52. 5 ,62. 5 ,72. 5 号的硫铝酸盐水泥,铁铝酸盐水泥及相应的外加剂制备高性能混凝土;3) 以矿渣、碱组分及骨料制备高性能混凝土;4) 采用复合高

8、效减水剂,用52. 5 号水泥320 kg/ m3 ,水灰比0. 43 ;用42. 5号水泥480 kg/ m3 ,水灰比0. 32 。高强混凝土在陕西高层建筑的应用实例从目前的资料看只有渭南电信生产楼和信息大厦。另外由于其他一些条件限制，虽然陕西建筑科技大学的黄永刚等在实验室里通过实际检验也证明利用陕西的一些现有资源条件利用陕西省的地方材料，完全可以配制出C60级高性能混凝土此外，由于高性能混凝土中掺入了大量粉煤灰，混凝土的后期强度仍有大幅度提高(60 d强度可较28 d强度提高10%以上)，但是高强混凝土的一些特性目前只能是现场搅拌，故其应用受到限制，多数用于桥梁，隧道等工程，以及基础灌桩

9、材料方面。但是从长远来看，高强混凝土在民用建筑中的采用是个趋势。结论(jiln)：高强度混凝土在我开发的新项目中暂时不可用B，冷轧带肋钢精(gngjng)一,基本概念冷轧带肋钢筋是用热轧盘条经多道冷轧减径，一道压肋并经消除内应力后形成的一种带有二面或三面月牙形的钢筋。1968年由德国、荷兰、比利时研制成功，1973年起在欧州（德国、奥地利、意大利、美国、英国(yn u)等）就得到了大量发展应用。并有国家标准。国际标准化组织（ISO）也制定了国际标准。作为一种建筑钢材，纳入了各国的混凝土结构规范，在这些国家，冷轧带肋钢筋已广泛用于建筑工程、高速公路、机场、市政、水电管线中。 冷轧带肋钢筋的强度级

10、别各国大致相同，均在550N/mm2上下，规格49mm。用于普通钢筋混凝土结构，如现浇的楼板、基础底板的受力筋与分布筋，剪力墙的分布筋，梁柱的箍筋等。国际标准ISO105441992（E）规定的钢筋力学性能如下：屈服强度500N/mm2，抗拉强度550N/mm2，伸长率（标距5倍直径）为12%（注：我国设定的延伸率10 8%代替512%）。拉伸性能至少应有试验总数的 90%等于或大于规定特性值，单项试验结果应不小于规定特性值的95%。二、冷轧带肋钢筋的技术性能 冷轧带肋钢筋在预应力混凝土构件中，是冷拔低碳钢丝的更新换代产品，在现浇混凝土结构中，则可代换级钢筋，以节约钢材，是同类冷加工钢材中较好

11、的一种。其性能及应用效果如下：我国国家标准冷轧带肋GB1378892中LL550级的力学性能指标是参照国际标准及发达国家标准制订的，抗拉强度550N/ mm2，伸长率按德国标准化_10 8%（相当于_5为1213%），从这两项指标对照，我国冷轧带肋钢筋的标准并不比国际标准低。冷轧带肋钢筋有如下优点：1、钢材强度高，可节约(jiyu)建筑钢材和降低工程造价。LL550级冷轧带肋钢筋与热轧光圆钢筋相比，用于现浇结构（特别是楼屋盖中）可节约35%40%的钢材。如考虑不用弯钩，钢材节约量还要多一些。根据目前钢材市场价格(jig)，每使用一吨冷轧带肋钢筋，可节约钢材费用800元左右。2、冷轧带肋钢筋与混

12、凝土之间的粘结锚固性能良好。因此用于构件中，从根本上杜绝了构件锚固区开裂、钢丝滑移而破坏的现象，且提高了构件端部的承载能力和抗裂能力；在钢筋混凝土结构中，裂缝宽度(kund)也比光圆钢筋，甚至比热轧螺纹钢筋还小。3、冷轧带肋钢筋伸长率较同类的冷加工钢材大。三、生产应用中的几个具体问题1、关于保证钢筋质量和提高合格率问题：所有冷轧带肋钢筋都宜采用高速线材轧制。而且应用于冷轧带肋钢筋的母材为专用线材，一是根据轧制的成品确定选用的线材直径，二是钢材的相关化学成分要保证，毕竟冷轧带肋钢精是高强度螺纹热轧钢精没有小规格产品情况下的一种代用品，尤其在塑性方面作出了一定的牺牲，因此在化学成分方面比普通高线规

13、定的范围要窄，这点一定要注意2、加强检测保证工程质量为了保证不合格钢材不用在工程上去，应注意钢材的检测：一是不得采用冷拔刻痕工艺生产的伪劣产品；二是未通过生产许可证和使用认可证检查的企业的产品不准使用；三是加强生产厂家建立一质保体系，不合格品不得出厂。关于生产厂家的要求，现在在全国实行了生产认证制度，现在陕西省取得全国工业品生产办公室颁发的许可证的厂家不到十家，供应单位要从这些范围中选取。关于冷轧带肋钢筋的连续板能否考虑内力重分布的问题结论是肯定的，LL550级冷轧带肋钢筋配筋的连续板设计计算时可以考虑塑性内力重分布，理由有二：a、正如前述，LL550级冷轧带肋钢筋的伸长率_10 8%（比现在

14、正在使用的冷轧扭钢筋_10 4.5%要大得多），其最大均匀伸长率在2%以上。b、据规程编制组对二跨连续板的试验，结果表明冷轧带肋钢筋混凝土连续板具有较好的塑性性能，有明显的内力重分布现象（需要说明该试验构件中所有的冷轧带肋钢筋还不是专用盘条轧制的，否则试验结果将更为理想）。基于上述理由，正在修订中的冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程JGJ9595将对有关条文作出修改，增加连续板设计时考虑塑性内力重分布的内容。4、关于箍筋的应用按冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程JGJ9595和规范GBJ1089的96年局部修订稿的规定，LL550级冷轧带肋钢筋可用作箍筋。采用冷轧带肋钢筋会不会影响钢筋砼框架的延性？框

15、架结构在地震效应作用下，梁、柱会有较大的弯曲变形，但剪切变形比起弯曲变形来要小得多，因此在梁、柱配筋时，对纵向受力钢筋的塑性要求应比箍筋的塑性要求更重要。即要求纵向钢筋的伸长率应较箍筋更大一些。在规范中既然规定级钢筋适宜用作纵向受力钢筋，级钢筋的伸长率为_5 14%，LL550级冷轧带肋钢筋仅比级钢筋略小一点（前面已谈到_10 8%，相当于_12 1213%），用作箍筋，其塑性当能满足梁、柱的剪切变形要求。在规范中规定梁、柱端部箍筋要加密，其目的是保证在地震和垂直荷载作用下框架梁塑性铰区和柱端部有足够的受剪承载力，同时也增加箍筋对砼的约束作用，以保证梁铰机构的实现，保证柱端的延性，防止(fng

16、zh)柱纵向钢筋压屈。从这些目的看，是要求箍筋有足够的数量和密度，以提高梁柱的抗剪承载力弯曲延性。采用LL550级冷轧带肋钢筋作箍筋在保证最小配筋率、最大间距的条件下是可以达到上述目的的。从国外大量(dling)应用的实践看也说明LL550级冷轧带肋钢筋可以用作框架梁、柱的箍筋。5、裂缝宽度(kund)验算钢筋砼结构构件不论用什么钢筋配筋都是允许出现裂缝的，但对裂缝的宽度有限制，因此规范规定钢筋砼结构构件设计时应进行裂缝宽度验算。规程JGJ9595也给出了裂缝宽度计算公式。为减少设计人员麻烦，规程中还明确规定：“对在室内正常环境下的钢筋混凝土受弯构件，当混凝土强度等级不低于C20，钢筋直径不大

17、于是10mm且混凝土保护层厚度不大于25mm时，可不作最大裂缝宽度验算”。这样一般情况下用LL550级配筋的楼板都不必进行裂缝宽度验算。规程编制组曾进行过74个梁、板试件的试验，结果表明冷轧带肋钢筋砼构件有较好的钢度，裂缝也较、级钢筋配筋的裂缝小。所以用冷轧带肋钢筋在楼板中等强代换级钢筋，原设计裂缝如果满足要求，则代换后肯定也能满足要求，不必再去验算，当然这种等强代换必须满足最小配筋率的要求。四、应用前景在住宅和各类公共建筑的现浇混凝土结构中，LL550级冷轧带肋钢筋可以有如下用途：1、现浇楼板、屋面板的主筋和分布筋。钢筋直径一般为510mm，由于现浇楼板的刚度一般较大，若以冷轧带肋钢筋代换级

18、钢筋时，一般只需等强代换，不必作裂缝宽度验算。需要指出，按规程JGJ9595的规定，LL550级冷轧带肋钢筋调直后的抗拉强度设计值可取得360N/mm2，为此工地现场对调直后钢筋抽样检验时，直条钢筋的抗拉强度必须达到550N/mm2。2、剪力墙中的水平和竖向分布筋。c由于LL550级冷轧带肋钢筋的伸长率较大，因此用于剪力墙，能满足抗震要求。这一点国外数十年的应用实践当可证明，在钢筋焊接网混凝土结构技术规程JGJ/T11497中，已作出了明确规定。3、梁柱中的箍筋，当箍筋按受力箍筋计算时，其抗拉强度设计值按310N/mm2取值。4、圈梁、构造柱的配筋。此外，LL550级冷轧带肋钢筋尤其是焊接网片

19、，适用于高速公路路面、机场跑道、大直径排水管、排水渠、隧道等。结论：我们调查了西安的相关生产单位和建设单位，证明当前在民用建筑中已经广泛采用，因此冷轧带肋钢精在我项目中是可以用的，具体的规范可以参见冷轧带肋钢筋混凝土结构技术规程(JGJ95-2003J254-2003)/中华人民共和国行业标准 C,三级螺纹钢在热轧带肋钢筋方面，GB1499标准已向国际先进标准看齐，规定了400MPa、500MPa级别钢筋的要求，我国2006年HRB400钢筋的产量已达1000万吨以上，现正进一步扩大应用范围(fnwi)。一些企业也开始研制HRB500钢筋，还有一些企业长期批量按英标生产出口460MPa级钢筋以

20、及加标、日标、美标、新加坡标准等钢筋。(HRB400），比普通螺纹钢强度提高20%左右(zuyu)，而价格增加不多，是国家大力推广使用的优良产品。特点如下： 1、强度高，安全(nqun)储备大。新级螺纹钢与级螺纹钢的强度对比如下：名称牌号屈服点抗拉强度延伸率级钢HRB335335Mpa490Mpa16%级钢HRB400400Mpa570Mpa18% 2、在化学成份中，由于新级螺纹钢的碳当量低，焊接性能良好。 3、强屈比高，符合抗震性能要求。尤其适合在高层建筑和抗震性能要求高的工程。 4、冷弯性能优良，反弯检测角主正弯90度后再反弯，更符合和满足建筑施工中的加工要求。 5、由于钢筋总量减少了16%左右，有效解决了施工中钢筋配置过密的问题，易于混凝土浇灌。同时也减少了钢筋运输、现场加工的费用。 用其代换级螺纹钢，可节约钢筋16%左右，节省10%以上的用钢资金；用其代换12毫米以下的小直径级钢筋，可节约42%的用钢，节省40%以上的用钢资金。同时还可以改善砼结构的抗震性能，经济效益与社会效益十分显著，已成为我国建筑用钢发展的必然趋势。由于三级螺纹钢是一个非常成熟，且质量控制是比较容易的产品，各个大型以上钢铁生产企业基本都能生产，在建筑工地已经广泛大量采用，因此在此不在做深入讨论。结论：三级螺纹钢在我项目中可以采用。 D，在高山流水幸福快车项目采用高强钢材的经