近年來,我國建筑用熱軋帶肋鋼筋對質(zhì)量的要求越來越高,在注重提高鋼筋強度和塑韌性的同時,也更加注重鋼筋的功能化。熱軋帶肋鋼筋是混凝土結(jié)構(gòu)的骨架材料,在結(jié)構(gòu)中承載著各種應(yīng)力,還在一定的腐蝕環(huán)境下使用或超高建筑中使用,因此不僅要求鋼筋具有較高的強度和工藝性能,而且在一定的使用場合下還要求具有較高的功能性,如耐蝕性能、耐火性能等。
雖然混凝土對鋼筋具有保護作用,但在實際應(yīng)用過程中,特別是在苛刻的腐蝕(如海洋)環(huán)境中,鋼筋將受到嚴重腐蝕,影響了鋼筋混凝土的握裹力,大幅度降低結(jié)構(gòu)的使用壽命。交通部等單位曾對華南地區(qū)碼頭調(diào)查的結(jié)果,有80%以上均發(fā)生嚴重或較嚴重的鋼筋銹蝕破壞,出現(xiàn)破壞的碼頭有的距建成的時間僅5~10年,造成嚴重經(jīng)濟損失。另外,根據(jù)標準火災(zāi)時間溫度曲線,火災(zāi)發(fā)生后30分鐘溫度可達到800℃,60分鐘可接近1000℃,由于普通20MnSi系鋼筋在溫度達到600℃時,屈服強度明顯下降,不到室溫狀態(tài)下屈服強度的1/2(約為40%左右),因此,普通20MnSi鋼筋不具有耐火特性,使得普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑在火災(zāi)面前容易出現(xiàn)災(zāi)難性后果。因此耐腐蝕、耐火功能性鋼筋產(chǎn)品的開發(fā)已迫在眉睫。
為了解決鋼筋腐蝕問題,國內(nèi)外陸續(xù)出現(xiàn)了鍍鋅鋼筋、環(huán)氧涂層鋼筋、陰極保護法、阻銹劑等防腐技術(shù),這在一定程度上延緩了鋼筋腐蝕開始的時間,但存在成本高、施工困難或防腐蝕效果不確定性等缺點。
針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在腐蝕環(huán)境中發(fā)生銹蝕破壞以及在火災(zāi)發(fā)生環(huán)境下的高溫失效的問題,項目研發(fā)單位耕耘了近10年,開發(fā)出低成本高強度耐蝕鋼筋和耐火鋼筋生產(chǎn)工藝,批量生產(chǎn)出耐蝕鋼筋和耐火鋼筋系列產(chǎn)品。
評價委員會審閱了評價材料,聽取了匯報,經(jīng)質(zhì)疑和認真討論,認為該項技術(shù)成果總體達到了國際先進水平。
項目創(chuàng)新點如下:
1、首次提出了基于海砂礦、紅土鎳礦、銅渣等廉價資源利用的低合金制備、添加、成分及組織性能控制的低成本生產(chǎn)耐腐蝕鋼筋、耐火鋼筋工藝技術(shù)路線。通過配礦直接還原-熔分工藝制備含鎳鉻釩鈦(銅)低合金生鐵,在鋼包合金化過程中代替鎳鐵、鉻鐵、釩氮合金或釩鐵及金屬銅等高價合金作為添加料,大幅降低合金化成本,本工藝Cr、V等合金元素的收得率達到95%以上,有價元素利用率大幅提高;
2、開發(fā)的耐蝕鋼筋相較同級別的鋼筋,Mn的含量降低了0.2%~0.3%,其耐蝕性能優(yōu)于國家標準要求。開發(fā)的耐火鋼筋在滿足國家標準要求的同時,Mo含量降低了0.15%~0.25%。通過控制軋后冷卻速度實現(xiàn)組織性能優(yōu)化,提高了耐火鋼筋的高溫性能,并具有良好的耐蝕性;
3、根據(jù)加熱及控冷條件對力學性能和金相組織構(gòu)成及形態(tài)的影響規(guī)律和機理,制定了差異化的軋制工藝,精確控制金相組織,保證了鋼筋性能;
4、根據(jù)鋼筋強度和應(yīng)用環(huán)境的需求,形成了400MPa~600MPa級別含銅磷系耐大氣腐蝕鋼筋、含鎳鉻系耐氯離子腐蝕鋼筋、含銅鎳鉻系耐大氣及氯離子腐蝕鋼筋,以及300MPa~500MPa級別低鉬系耐火鋼筋、含鎳鉻低鉬系耐腐蝕耐火鋼筋在內(nèi)的完善的產(chǎn)品體系。
該成果已獲得授權(quán)專利31項(其中發(fā)明專利25項,實用新型6項),牽頭制定和參與制定國家標準3項、廣西地方標準1項、團體標準1項,發(fā)表論文16篇。產(chǎn)品已經(jīng)在國內(nèi)沿海城市建設(shè)工程項目中廣泛應(yīng)用,填補了國內(nèi)耐蝕鋼筋和耐火鋼筋領(lǐng)域的空白,經(jīng)濟效益和社會效益顯著。