高强度化是建筑钢筋的一个重要发展方向。
钢筋从335MPa强度级别升级到400MPa级,即可节约钢材消耗量约14%;进一步从400MPa级钢筋升级到500MPa级钢筋,从欧洲实际应用的结果来看,可减少约10%的钢材用量。中国钢筋产品消耗巨大,年消耗量已达到1亿吨,但是目前中国建筑市场上的钢筋,主要还是以屈服强度为335MPa级钢筋为主。若能把中国400MPa级钢筋的比例提高到70%,就意味着每年可节省约1000万吨的钢筋消耗,具有巨大的社会、经济效益,符合节约资源能源、走可持续发展的国家政策。
中国近年来400MPa级钢筋的生产有了很大发展,2000年400MPa级钢筋的产量仅为26万吨,占钢筋总产量的1%。到2007年全国400MPa级钢筋的产量已经达到3400万吨,约占钢筋总产量的1/3,大大改善了中国建筑钢筋的品种结构。然而,欧洲一些工业发达国家,如德国,现在已基本采用500MPa级的钢筋;日本开发出了屈服强度为685~980MPa的超高强度钢筋,并已用于高层建筑建造。由此可以看到中国建筑钢筋与世界先进水平的显著差异,也从中可以看到建筑钢筋高强度化的巨大发展空间。
建筑结构用钢筋的功能化,包括抗震、耐火、耐腐蚀等,是其另一个重要的发展方向。
为了满足建筑物抗震设计的要求,抗震钢筋不仅需要高强度,而且对塑性指标也提出了更高要求,包括强屈比大于1.20或1.25、最大载荷伸长率大于8%或10%以及钢筋性能的一致性,即屈服点波动范围要窄,要求实际屈服点与指标值之比控制在1.20或1.30以下。
地震发生的同时往往容易引起火灾,因此对建筑钢筋的耐高温性能也提出了要求,一般用600℃的高温强度来评价钢的抗火灾性能。
中国也是一个地震多发国家,但是,中国在抗震用钢方面的研究尚处在起步阶段,尽快建立中国抗震建筑用钢体系是建筑用钢领域一项十分紧迫的任务。
为了提高建筑物的耐久性,降低使用寿命成本,市场对钢筋的耐腐蚀性能也提出了更高的要求,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。表面涂层技术广泛应用于耐蚀钢筋,包括环氧树脂涂层钢筋、镀锌钢筋等。表面处理虽然能够明显地提高钢筋本身的耐腐蚀性能,但涂镀层钢筋无法通过焊接连接、施工过程中容易造成表面涂层的破坏,加重了局部点蚀的发生,因此,涂镀层耐蚀钢筋在实际使用上受到很多限制。欧美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。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。不锈钢钢筋的主要缺点是成本高,但从延长使用寿命的整体角度考虑,其维护费用大大降低,因此,不锈钢钢筋的使用不失为解决建筑物长寿命的一条经济有效的途径。