混凝土用含镍铬耐腐蚀钢筋技术规程地方标准编制说明

混凝土用含银铭耐腐蚀钢筋技术规程地方标准编制说明

1项目背景及目的意义

L1项目背景

钢筋锈蚀引起钢筋混凝土结构的过早破坏已经成为世纪各国普

遍关注的一大灾害。据美国报道，仅就桥梁而言，57.5万座钢筋混

凝土桥，一半以上出现钢筋腐蚀破坏，钢筋混凝土腐蚀破坏的修复

费，一年要2500亿美元，其中桥梁修复费为1550亿美元，是这些桥

初建费用的4倍。加拿大早期大量使用除冰盐，使钢筋混凝土桥梁等

破坏严重。欧洲、澳大利亚、韩国、海湾国家等，都有以氯盐为主

的钢筋腐蚀破坏问题，其中英国修复费为每年50亿英镑。

在我国由于钢筋易受腐蚀，影响了钢筋混凝土的握裹力，降低

了使用性能和建筑使用的寿命，提高了建筑的维护费用。房屋、港

口等钢筋混凝土迫切期待低成本高性能耐候钢筋的开发生产。交通

部等单位曾对华南地区码头调查的结果，有80%以上均发生严重或较

严重的钢筋锈蚀破坏，出现破坏的码头有的距建成的时间仅5〜10

年。造成严重经济损失。

由于钢筋腐蚀带来巨大损失，已经引起各界广泛重视，纷纷开展

建筑结构的抗腐蚀各种研究研究。虽然钢筋混凝土结构的耐久性问

题的解决是一项综合性技术问题，但是至今钢筋品种本身的研究开

发依然相对落后，还没有有关适合中国国情的耐蚀钢筋品种出现。

面对我国可持续发展的需要和资源相对紧缺现实，开发低成本高性

能的耐蚀钢筋，已经成为各界共识。迫切需要从政府及相关部门在

政策和资金上给予支持，以适应循环经济和可持续发展的要求。

1.2国内外耐腐蚀钢筋的发展概况

早在20世纪初，欧美等国就开始对钢的耐大气腐蚀性进行研究。

1916年，美国材料试验学会和英国钢铁协会等部门曾对钢材的耐候

性进行大规模系统的大气暴露试验。在此基础上，1920年，美国钢

铁公司开始大规模研究耐候性的规律，用3万片试样在不同环境、

不同条件的4个地区进行暴晒试验，发现钢中Cu、P、Cr、Ni元素

适量的组合可获得优良的耐候性。在1933年首先研制成功了耐腐蚀

高抗拉强度的含Cu低合金钢一CortenA型(lOCuPCrNi)钢，并在

20世纪60年代不涂漆直接用于建筑和桥梁，其中应用最普遍的是高

P、Cu并加Cr、Ni的CortenA系列和以Cr、Mn、Cu合金化为主的

CortenB系列。在耐候钢的发展过程中，相继出现了各种各样的牌号,

有些是Corten钢的变种，在钢中加入Ti、Ni等碳化物形成元素，

可以提高钢的强度，例如加Ni钢有日本的Riverten,腐蚀率为碳钢

1/3〜1/5。表1国外相关产品的耐腐蚀性能

钢种成分系列生产厂家与碳素钢相比耐大气腐蚀性能

CortenACu-P-Cr-Ni美国钢铁公司5-8倍

CortenBCu-Cr-Ni-V美国钢铁公司4

CortenCCu-Cr-Ni-V美国钢铁公司4

SMA钢Cu-Cr-Ni-V日本新日铁6

一类YAW-TENCu-P日本新日铁6

建筑结构用钢筋的功能化，包括抗震、耐火、耐腐蚀等，是钢

筋发展的一个重要方向。考虑到建筑物的耐久性，即使用寿命成本，

对钢筋的耐腐蚀性能提出了要求，特别是对一些腐蚀环境下的建筑

物，如海港、码头、跨海大桥、海洋工程建筑物等。欧美一些发达

国家为了使建筑物使用寿命达到100年的设计要求，开发使用了不

锈钢钢筋，见表2、表3。钢筋中添加Cr、Ni、Cu等元素是提高钢筋

本身耐蚀性的有效方式。与普通钢筋相比，不锈钢钢筋不仅具有优

良的耐腐蚀性能，还具有高强度、高塑性、优良的高温和低温性能

以及良好的疲劳性能。研究结果显示不锈钢塑性能量消耗是普通碳

钢的2倍以匕具有良好的抗震性能。不锈钢优良的高温性能满足

耐火钢筋的要求。优良的低温韧性可确保低温环境下结构的安全

性。混凝土中的pH值是碱性或近中性，在此环境下不锈钢不会发生

一般的腐蚀。不锈钢钢筋的主要缺点是高成本，但从全寿命成本的

角度考虑，其维护费用大大降低，因此，不锈钢钢筋的使用是解决

建筑物长寿命的一条经济有效途径。

表2欧洲各国不锈钢钢筋指标要求

国别FranceG.BItalyGermany

标准NFA35-014BS6744DM09/01/96DIM488

Rm/MPa—->540>550

>500>500

RpO.2/MPa>430>500

or>650or>650

Rm/RpO.2>1.10>1.10-—

目前国家标准中没有耐腐蚀钢筋这一牌号，但是沿海地区诸如

广东、福建、浙江等发达地区某些港口、隧道已经开始要求使用耐

腐蚀钢筋，开始推广耐腐蚀钢筋并制定相应的地方标准和准各工作。

广西没有针对耐腐蚀钢筋的相关标准，产品生产、市场管理缺乏有

效的标准规范，推广应用耐腐蚀钢筋有诸多不便。在广西研究开发

耐腐蚀钢筋产品地方标准是可行的，也是非常有必要的，符合国家

节能减排的总体要求，具有一定的社会效益和经济效益，也是社会

发展和提升广西城市形象的需要。

银、铭是国家的战略资源，而广西盛隆冶金有限公司利用国外

红土银矿资源冶炼银合金，并且深层次开发出含银格高强度、耐腐

蚀建材，但生产耐腐蚀钢筋其化学成分、力学性能、检验等缺乏相

应的技术规程，因此使得广西盛隆冶金有限公司具有良好的原料和

生产耐腐蚀钢筋条件不能得到发挥。

我省XX冶金有限公司联合钢铁研究总院，刻苦攻关，完成含银

铭建材的开发，并申报国家发明专利4项，目前获得专利授权两项,

其余在公示期，同时将科研成果直接应用到生产中，目前含银铭

HRB400、HRB500建材已经顺利下线，含银格耐腐蚀HRB500a也开发

成功。因此，基于含银铭建材特有的耐腐蚀性能，故计划申报《混

凝土用含银铝耐腐蚀钢筋技术规程》，并在合适时期申报国家标准。

1.4本技术规程的意义及创新点

《混凝土用含馍铭耐腐蚀钢筋技术规程》的制定，对于省内开

发和推广应用各种新型高强度抗震耐腐蚀建筑用钢筋，有着十分重

要的创新性意义和作用:

(1)本规程在国内首次明确了提出了低银格耐腐蚀钢筋成分体

系和耐腐蚀钢筋的检验标准，以及适用环境-适用于耐久性设计的混

凝土结构，细化了使用环境与成分体系的关系。本规程的各项指标

达到国际和国外同类标准水平。与国外普遍采用不锈钢筋相比，可

以节约银络资源，大幅度降低生产成本。

(2)本规程的制定有利于广西在国内率先推广应用含银铭耐蚀

钢筋提供了示范作用。

(3)对于省XX冶金有限公司结合低银格红土矿冶炼，开发各

种新型高强度抗震耐腐蚀建筑用钢筋有推动和促进作用。

2项目来源

《混凝土用含银铭耐腐蚀钢筋技术规程》编制项目由XX市质量

技术监督局、省XX冶金有限公司、钢铁研究总院提出，省质量技术

监督局批准立项，并列入《关于下达20XX年第十五批省地方标准制

定(修订)项目计划的通知》文件中，由XX市质量技术监督局、省

XX冶金有限公司、钢铁研究总院、北京科技大学单位负责起草，目

前已经完成初稿完成。

3编制简况

3.1编制人员

《混凝土用含银倍耐腐蚀钢筋技术规程》项目任务下达后，主

要起草单位制订了编制工作方案，由XX市质量技术监督局、省XX冶

金有限公司、钢铁研究总院等单位的专家和技术专业人员参加，成

立了编制工作小组，并就编写进行了任务分工。

3.2资料收集、调查研究分析

本技术规程借鉴国外混凝土用耐腐蚀用钢的发展趋势，考虑到

我国建筑行业的要求和冶金行业的实际情况，结合国家标准

GB/T1499.2钢筋混凝土用钢及广西实际情况进行适当的修订。

制订原则：借鉴国际标准和国外先进标准的原则，力求技术先

进合理，使制定的规程达到国际先进水平；同时结合我国钢筋现行

标准GB1499.2,使规程中耐腐蚀钢筋标准在力学性能、工艺性能等

方面满足现行设计规范的技术要求；通过规程的制定，促进建筑用

钢领域的技术进步，填补我国缺乏耐腐蚀钢筋技术标准的空白，最

大限度降低建筑物寿命周期成本(Life-cyclecosts)，满足混凝土

结构耐久性设计要求。

制订依据：为了使本技术规程制订得科学、合理而又具有可行

性，我们收集了有关耐腐蚀钢材的国际标准、日本标准、美国标准

等文献资料。根据国外同类标准的对比，对工业化的耐腐蚀钢筋试

验研究结果(包括裸钢筋在模拟混凝土孔隙液的周浸加速腐蚀试验、

模拟环境空条件下的混凝土试块加速腐蚀试验和我国三个典型海域

实海暴晒试验)分析总结，并结合国内部分厂家的生产数据、企业

标准、技术协议，进行综合分析，制定本技术规程。

编制人员根据任务分工进行了资料收集和调查研究分析工作，

一是收集国内国外相关的法律法规和技术标准，了解混凝土用含银

络耐腐蚀钢筋的相关技术参数指标。二是深入生产和销售企业实地

考察，了解并掌握了混凝土用含银铭耐腐蚀钢筋的生产工艺、技术

要求等。三是依据GB/T1499.2钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋

钢筋，对混凝土用含银铭耐腐蚀钢筋进行抽检，获得等技术参数，

并进行比对、分析，并根据混凝土用含锲铭耐腐蚀钢筋的产品特性,

研究其特有的技术指标的意义，最后确定了技术规程的项目指标组

合。

4本技术规程工艺技术要求说明

4.1范围

本技术规程明确了耐腐蚀钢筋工艺及适用条件，即满足耐久性

设计要求的混凝土结构，综合考虑成本和使用范围，区别于不锈钢

筋。本技术规程中规定了耐腐蚀钢筋的定义、分类和牌号、技术要

求、试验方法。

4.2分类和牌号

耐腐蚀钢筋按屈服强度特征值分为400、500、600级，与现行

GB1499.2《热轧带肋钢筋》和GB50010《混凝土设计规范》中对钢筋

强度等级的划分方法一致。同时，本标准按照腐蚀介质类别对耐腐

蚀钢筋进行了分类：耐工业大气腐蚀和耐氯离子腐蚀，并从成分设

计上加以区分。

根据腐蚀介质类别，牌号标识在原热轧带肋钢筋牌号加后缀以

示区分。例如：不同强度等级的耐工业大气腐蚀钢筋牌号分别为：

HRB400a>HRB500a>HRB600a,其中后缀“a”是英文^Atmospheric

corrosionresistance^的缩写；不同强度等级的耐氯离子腐蚀钢

筋牌号分别为：HR牌00c、HRB500c、HRB600c,其中后缀“c”是英

文uChloridecorrosionresistance^的缩写。

4.3技术要求

4.3.1冶炼方法

冶炼方法不同影响钢及合金的洁净度，本技术规程为保证冶金

质量，明确采用“钢由转炉或电炉冶炼”方法。

4.3.2牌号及化学成分

Cr、Ni、Cr主要提高钢筋的抗拉强度,Ni可提高钢筋的初性。

磷是提高钢耐大气腐蚀性能最有效的合金元素之一。磷在钢中

能均匀溶解,有助于在钢表面形成致密的保护膜，使其内部不被大气

腐蚀。通常钢中w(P)=0.08%〜0.15%时，其耐蚀性最佳。

铭能在钢表面形成致密的氧化膜,提高钢的钝化能力，使锈层生

长速度减慢。通常，耐蚀钢中w(Cr)=0.4%〜1.0%(最高1.3%)。当铭

和铜同时加入时,效杲尤为明显。

镇是一种比较稳定的元素,加入银能使钢的自腐蚀电位向正方

向变化，增加了钢的稳定性。大气暴露试验结果表明，w(Ni)^4%时,

能显著提高海滨耐候钢的抗大气腐蚀性能。

镒能提高钢对海洋大气的耐蚀性，但对在工业大气中的耐蚀性

几乎无影响。通常，耐蚀钢中w(Mn)=0乎％~1.5%。

4.4学性能、工艺性能、疲劳性能

为了方便生产企业供货、建筑施工单位选择应用，耐腐蚀钢筋

强度等级及力学性能、工艺性能、疲劳性能等常规检验项目与

GB1499.2的有关规定一致。

4.5连接性能

根据对试制耐腐蚀钢筋的机械连接适应性研究试验结果和9种

焊接方法的焊接型式检验结果，本技术规程明确了机械连接接头应

使用与钢筋母材耐腐蚀性相当的接头，并要求按JGJ107《钢筋机械

连接通用技术规程》对接头进行检验，以确保连接处与母材无电位

差且性能等强；如采用焊接连接，则需要按JGJ/T27《钢筋焊接接

头试验方法标准》和JGJ18《钢筋焊接及验收规程》对接头进行检验。

4.6耐腐蚀性能

影响钢筋腐蚀的因素很多,在一般大气条件下，影响钢筋腐蚀的

主要因素有氯离子、混凝土碳化、环境条件（温度、湿度、浓度等）、

混凝土渗透性和保护层厚度、钢筋位置与直径等。混凝土碳化和氯

离子侵蚀是影响钢筋腐蚀的两个最主要的因素，混凝土的渗透性与

其强度、孔隙率、裂缝宽度及密度有关。环境因素对钢筋腐蚀也有

重要影响，温度每升高10℃,腐蚀反应速度增加1倍，同时，较高的

温度也大大缩短了钢筋的脱钝时间（30℃比10℃缩短66%）。相对湿

度对混凝土中钢筋的腐蚀有双重作用：一方面影响混凝土中氧气的

扩散速度，另一方面影响混凝土的电导性。因此，存在一个钢筋腐

蚀速度最快的相对湿度，在不含氯离子的环境中，相对湿度约在80%

时钢筋腐蚀最快；而在含氯离子的环境中，相对湿度约在65%时钢

筋腐蚀最快。在大气中氧气的供给对钢筋的腐蚀速度的影响无限制

作用，在深海区，即使氯离子的大量存在，但由于缺乏氧气,钢筋也

不会腐蚀。因混凝土碳化而引起钢筋混凝土保护层的碱度降低（pH值

可降至9以下），当混凝土pH值降到11.5以下时，钢筋表面的钝化薄

膜就会受到破坏。在不合氯离子的环境中，相对湿度约在80%时钢

筋腐蚀最快；而在含氯离子的环境中，相对湿度约在65%时钢筋腐

蚀最快。

氯离子引起混凝土中钢筋的去钝化不只取决于C1-浓度，更主要

的是［C1T/IOHT值。

综上所述，在实验室中需要模拟孔隙液有关临界条件下，其中

包括：pH>12的钝化条件；pHVll.5的去钝化条件；pHV9碳化条件

下耐蚀钢筋与普通碳钢的腐蚀性能对比。

由于钢筋的去钝化更主要的是［C1T/10HT值，因此应当考虑钢

筋混凝土中［C1T/［OHT的临界值为0.66〜L40时的腐蚀性能对比情

况：

（1）海洋大气环境下钢筋混凝土腐蚀环境评价：混凝土PH值与

钢筋腐蚀；混凝土C1-浓度与钢筋腐蚀；C1-的渗透速度；钢筋腐

蚀量与混凝土破坏。

（2）相关标准指标的确定：腐蚀环境的界定；钢筋混凝土腐蚀

临界条件；腐蚀标准指标。

因此，试制钢筋在三种腐蚀试验条件下（实验室腐蚀液条件下

的加速腐蚀试验、埋置于混凝土试块中的加速腐蚀试验和实海暴晒

试验）的试验结果表明耐腐蚀钢筋的平均腐蚀速率可以达到碳钢的

一半甚至更低。与生产企业讨论协商后，本标准给出了耐腐蚀性能

的判定上限，即与碳素结构钢Q235比照，腐蚀率低于70%。

4.7试验方法

耐腐蚀钢筋是针对腐蚀环境研制开发的热轧带肋钢筋的一个新

品种，因此，常规检验项目执行GB1499.2的有关规定，化学分析和

拉伸试验结果有争议时，分别按GB/T223、GB/T228.1进行仲裁试

验。

本标准特别提出了钢筋在不同腐蚀介质的耐腐蚀性能快速评价

方法：YB/TXXX《钢筋在工业大气中腐蚀试验方法》或YB/TXX

X《钢筋在氯离子环境中腐蚀试验方法》进行试验，便于用户选择

和企业仲裁。

5引用相关法律法规和国家、行业标准

本技术规程的编写格式根据GB/T1.1《标准化工作导则第1部

分：标准的结构和编写》的规定，内容和要求参考了相关法律法规,

引用了现行有效的国家标准、行业标准。具体如下：

采标情况：

本标准制定借鉴了以下国际、国内标准：

ASTMA588-StandardSpecificationforHigh-Strength

Low-AlloyStructuralSteel,upto50ksi[345MPa]Minimum

YieldPoint,withAtmosphericCorrosionResistance

ASTMA710-StandardSpecificationfor

Precipitation-StrengthenedLow-Carbon

Nickel-Copper-Chromium-Mo1ybdenum-Co1umbiumAlloy

StructuralSteelPlates

ASTMA242-StandardSpecificationforHigh-Strength

Low-AlloyStructuralSteel

ASTMA1035-09StandardSpecificationfor,Low-carbon,

Chromium,SteelBarsforConcreteReinforcement

ASTMA955/A955M-06aStandardandSpecificationfor

DeformedandPlainStainlessSteelBarsforConcrete

Reinforcement

GB/T4171高耐候性结构钢、GB/T4172焊接结构用耐候钢

GB/T1499.2钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋

附表一抽检银格耐腐蚀钢筋检验数据

附表一抽检银铭耐腐蚀钢筋检验数据

取样成分

钢种炉号CMnSiPSNiCrVN

127420.231.160.400.0310.0160.4200.3900.051

0.241.170.400.0350.0210.4200.4000.052

0.231.190.410.0320.0170.4200.4000.053

0.231.160.400.0340.0200.4200.4200.050

钢包0.231.160.400.0310.0160.4200.3900.051

HRB500a

127430.201.140.410.0320.0180.4200.4600.048

0.231.170.410.0350.0210.4200.4300.051

0.221.170.420.0320.0180.4200.4500.051

0.231.270.440.0350.0200.3700.4500.058

钢包0.201.140.410.0330.0190.4200.4600.048

试验钢筋力学性能总表

力学性能

屈抗

规服拉伸R°总伸

R°

日格强强长m/R长率冷弯

炉批号钢种eL/Rc

期(mm度度率°eLAgt(%180°

L<

)ReRmA(%>)

1.3

LMp)1.25>9%

Mpa

a

587625.

1.301.1714.00

8/121-7-12748(HRB50①4006d合

21)016577123.格

1.241.149.76

200

608619.

1.421.218.07

8/121-7-12748(HRB50①4006d合

22)016638818.格

1.401.278.73

360

588320.

1.421.179.03

8/121-7-12748(1IRB50①4206d合

2