鉄筋: プロパティ, 用途, 具体的な強化に関する専門家の洞察

橋のデッキでの曲がりや高層柱の伸びなど、コンクリートが引張力に立ち向かう必要がある構造物を構築または修理する場合は、構造を修理している場合鉄筋弱いコンクリートを耐久性に変える材料ですか, 負荷を負担するソリューション. コンクリートは圧縮の取り扱いに優れています, しかし、それは緊張の下で簡単に割れます; 鉄筋を補強すると、構造が安全で長持ちするように引張強度が追加されます. しかし、住宅財団対適切なタイプをどのように選択しますか. 巨大なダム? このガイドは、その重要な特性を分解します, 実世界の使用, 他の材料との比較, したがって、あなたは強いために自信を持って決定することができます, 信頼できるビルド.

1. 鉄筋の材料特性

鉄筋の設計を強化することは、コンクリートと調和して作業することに関するものです。イットプロパティは、コンクリートの弱点を高めるように調整され、構造のワークフローにシームレスに適合します. その定義的な特性を探りましょう.

1.1 化学組成

The 化学組成 強度のために最適化されています, 延性, コンクリートと結合します (ASTM A706やGB/Tなどの標準あたり 1499.2):

要素	コンテンツ範囲 (%)	重要な関数
炭素 (c)	0.20 - 0.55	引張強度と柔軟性のバランス (コンクリートを損傷する可能性のある脆性休憩を避けます)
マンガン (Mn)	0.50 - 1.60	強度と硬度を高めます (橋のような高負荷プロジェクトにとって重要です)
シリコン (そして)	0.15 - 0.80	改善しますコンクリートとの結合強度 (コンクリートのアルカリ度と反応して、緊密な界面を形成します)
硫黄 (s)	≤ 0.050	弱い斑点を防ぐために最小化されます (コンクリートが乾燥すると縮むと亀裂が停止します)
リン (p)	≤ 0.060	寒さの脆性を避けるために制御されます (凍結気候の冬の建設に安全)
クロム (cr)	0.01 - 0.30	トレース量が強化されます耐食性 (壁を保持するなどの屋外構造に最適です)
ニッケル (で)	0.01 - 0.20	マイナーな追加は、低温靭性を高めます (雪に覆われた状態や氷のような状況での破壊を防ぎます)
バナジウム (v)	0.02 - 0.12	穀物構造を改良します; 増加します抗張力そして疲労強度 (風の荷重に直面する高層ビルに最適です)
他の合金要素	トレース (例えば。, 銅)	貯蔵中の表面の品質と錆に対する抵抗を改善します

1.2 物理的特性

これら 物理的特性 鉄筋がコンクリートで動作することを確認してください, それに反対ではありません, すべての建設環境で:

密度: 7.85 g/cm³ (コンクリートの密度比に一致します, したがって、体重は構造全体に均等に分布します)
融点: 1450 - 1510°C (リブ付きの形状のホットローリングと溶けずにオンサイトの曲げを処理する)
熱伝導率: 45 - 50 w/(M・k) 20°Cで (コンクリートの熱膨張速度と同様に、温度が変化すると亀裂が回避されます)
比熱容量: 460 J/(kg・k)
熱膨張係数: 13.0 ×10⁻⁶/°C (20 - 100°C, コンクリートの〜12×10⁻⁶/°Cとほぼ同じです。熱または寒さの鋼とコンクリートの分離はありません)

1.3 機械的特性

鉄筋の機械的特性を強化することは、最も弱い場所でコンクリートをサポートすることに焦点を当てています (張力):

財産	値範囲 (グレード60/ASTM A615)
抗張力	≥ 420 MPA
降伏強度	≥ 415 MPA
伸長	≥ 12%
面積の削減	≥ 30%
硬度
– ブリネル (HB)	120 - 180
– ロックウェル (bスケール)	65 - 80 HRB
– ビッカーズ (HV)	125 - 185 HV
衝撃の靭性	≥ 20 j 0°Cで
疲労強度	〜200 MPa (10⁷サイクル)
コンクリートとの結合強度	≥ 25 MPA (リブ付きスチール)

1.4 その他のプロパティ

耐食性: 適度 (コンクリートのアルカリ環境によって保護されています; エポキシコーティングまたは亜鉛メッキバリアントは、ソルトウォーター近くの沿岸プロジェクトで働いています)
溶接性: 良い (低炭素グレードは、標準のアーク溶接で簡単に溶接します; 高強度タイプには、亀裂を避けるために低水素電極が必要です)
加工性: とても良い (簡単にカットします, 曲がっています, またはオンサイトの形状 - 湾曲した保持壁のようなカスタムコンクリート形式のために重要)
磁気特性: 強磁性 (ツールを使用して、鋼がコンクリート内に正しく配置されているかどうかを確認します, 構造を破る必要はありません)
延性: 高い (スナップせずに180°曲げることができます - コンクリートが落ち着いたり、わずかに移動したときに損傷を回避します)

2. 補強鋼のアプリケーション

強化鋼はどこでも使用されます。コンクリートは、小さな家から大規模なインフラストラクチャまで、余分な強度が必要です. 主要な用途は次のとおりです, 実際の例があります:

2.1 工事

コンクリート構造の補強: ビーム, 列, 家やオフィス用の床スラブ. 中国のビルダーがグレードを使用しました 60 15階建てのアパートの複合施設のための鋼鉄の補強 - 鋼のスラブが下にひび割れないようにする 4 kn/m²の負荷 (ソファー, ベッド, と住民).
建物の基礎: 高層ビルの深い足場. 米国. 建設会社は、25階建てのオフィスタワーの基礎にエポキシコーティングされた強化鋼を使用しました。 8,000 建物の重量のトン.
橋: デッキスラブと高速道路の橋の桟橋をサポートします. ヨーロッパの機関が成績を使用しました 80 40メートルの川の橋の鉄筋を補強 - スチールで必要な鉄筋の量を減らしました 20%, 材料費を削減します $50,000.
高層ビル: 風と地震に抵抗するコア壁. ドバイ開発者は、40階建てのホテルにバナジウムアドレス補強鋼を使用しました。 140 KM/Hと損傷のない軽微な地震ショック.

2.2 インフラストラクチャー

道路: コンクリートの高速道路と高架. カナダの輸送チームは、高速道路の高架に補強鋼を使用しました。 (氷の融解と凍結).
トンネル: 地下鉄と道路のトンネルの裏地. 日本の鉄道は、5キロメートルのメトロトンネルに耐食性補強鋼を使用しました。, の修理は必要ありません 18 年.
ダム: 余水吐の門とコンクリートの壁. ブラジルのプロジェクトでは、ダムの余水路に高張力の補強鋼を使用しました。 450 洪水時のKPA水圧, ダムを安全に保ちます.
保持壁: 高速道路の堤防の壁. オーストラリアの道路当局は、6メートルの保持壁に補強鋼を使用しました。.

2.3 その他のアプリケーション

マイニング機器: 鉱石粉砕機用のコンクリートフレーム. 南アフリカの鉱山は、クラッシャーフレームに補強鋼を使用しました。 90 トン/日鉱石処理, 続く 12 年と年. 6 補強されていないコンクリートの年.
農業機械: 穀物貯蔵用のコンクリートサイロ. 米国. 18メートルの穀物サイロの補強鋼を使用した農場で、サイロの下でサイロの膨らみを止めました 4,000 小麦のトン.
積み上げ: 柔らかい土壌用の鋼 - 強化コンクリートの山. タイのビルダーは、ショッピングモールの下に杭に鉄筋を使用しました。パイルが転送されました 1,500 岩盤に重量があります (12 深さのメートル), モールが落ち着くのを防ぎます.

3. 鉄を補強するための製造技術

鉄筋の製造は、具体的な強度と最適化された強度とうまく結合する形状の作成に焦点を当てています。:

3.1 一次生産

電気弧炉 (EAF): スクラップスチールは溶けています, および合金 (バナジウム, マンガン) 追加されています - 小バッチには素晴らしい, 高強度鋼 (グレードのように 80 橋の場合).
基本的な酸素炉 (bof): 豚の鉄は鋼になります, その後、合金 - 標準グレードの大規模生産のために使用されます 60 鋼鉄 (最も一般的なタイプ).
継続的なキャスト: 溶融鋼はビレットに注がれます (120–200 mm厚) - rib骨の分布とリブ付き鋼の欠陥はない.

3.2 二次処理

ホットローリング: 主なステップ. ビレットは加熱されます 1150 - 1250°C, 丸いバーに転がります, その後、追加して追加します rib骨 (これらのrib骨は、コンクリートで結合強度を20〜30％増やします).
コールドローリング: まれに使用されません (鋼の柔軟性が低下します); 小径鋼の場合のみ (8 mm以下) 軽量コンクリート用.
熱処理:
クエンチングと焼き戻し: 高強度鋼用 (学年 80+). 鋼は加熱されます 850 - 900°C, 水に浸した (クエンチ), その後、加熱されます 550 - 600°C (気性) - ブーストは、550 MPa以上に伸びます.
正規化: 加熱されています 880 - 920°C, 空気中で冷却されます - 鋼鉄の曲げにより柔軟になります.
表面処理:
エポキシコーティング: 100–300μmの厚さエポキシ層 - 沿岸または濡れたプロジェクトで使用 (塩水と地下水に抵抗します).
亜鉛メッキ: 溶融亜鉛に浸す (50–80μmコーティング) - 屋外スチール用 (壁の鉄筋を保持するようなもの) さびを防ぐため.
黒い酸化物コーティング: 薄い暗い層 - 屋内鋼用 (床スラブのように) 保管中に錆を止める.

3.3 品質管理

化学分析: 分光計と合金の内容を確認します (スチールがグレードを満たすことを保証します 60/80 強さの基準).
機械的テスト: 引張試験は強度を測定します; 曲げテストは柔軟性を確認します (鋼は壊れずに180°曲がる必要があります); ボンドテストは、コンクリートでグリップをチェックします.
非破壊検査 (NDT):
超音波検査: 厚い鋼の内部欠陥を見つけます (直径16 mm以上).
磁気粒子検査: rib骨鋼の表面亀裂を斑点 (結合強度にとって重要です).
寸法検査: キャリパーは直径をチェックします (±0.5 mm) そしてrib骨の高さ (±0.1 mm) - 装飾スチールはコンクリートの形で完全に適合します.

4. ケーススタディ: 作用中の鉄を補強します

4.1 工事: ドバイ40階建てのホテル

ドバイの開発者が40階建てのホテルのコアウォールにバナジウム強化補強鋼を使用しました. 壁は抵抗する必要がありました 140 km/h砂漠の風と軽微な地震. スチール 抗張力 (≥550MPa) 壁を安定させたままにした, そしてその 結合強度 (≥30MPa) コンクリートからの分離を停止しました. このスチールを使用して、鉄重量をカットします 25%, 節約 $180,000 材料コスト.

4.2 インフラストラクチャー: カナダの高速道路高架

カナダのチームが30メートルの高速道路高架に補強鋼を使用しました. 高架は、12トンのトラック荷重と-30°Cの冬に面していました. スチール 衝撃の靭性 (0°Cで20 j以上) 寒さを防ぎました, そしてその 疲労強度 (〜200 MPa) 繰り返しトラックのパスから亀裂を停止しました. 後 10 年, 高架には、大規模な修理は必要ありませんでした $120,000 メンテナンス.

4.3 積み上げ: タイのショッピングモール

バンコクの柔らかい粘土のショッピングモールに鉄筋を強化する鉄を補強するタイのビルダーを使用しました. 転送に必要な山 1,500 岩盤に重量があります. スチール 降伏強度 (415 MPa以上) 曲げを防ぎました, そしてその延性杭を駆動します 12 壊れずに深さのメートル. モールには決済がありません 10 年 - 安定した基礎における鋼の役割を促進します.

5. 比較分析: 鉄筋と強化. その他の材料

コンクリートの強化のための代替品まで、鋼鉄の積み上げはどのように積み重ねますか?

5.1 他の鋼との比較

特徴	鉄筋 (学年 60)	炭素鋼 (A36)	高強度鋼 (Q345)	ステンレス鋼 (316l)
降伏強度	≥ 415 MPA	≥ 250 MPA	≥ 345 MPA	≥ 205 MPA
コンクリートとの結合強度	≥ 25 MPA	≤ 15 MPA	≥ 20 MPA	≥ 22 MPA
耐食性	適度 (コンクリートで保護されています)	貧しい	適度	素晴らしい
料金 (トーンごと)	$800 - $1,000	$600 - $800	$1,000 - $1,200	$4,000 - $4,500
に最適です	コンクリート補強	一般的な建設	重機	沿岸コンクリート

5.2 非鉄金属との比較

スチールvs. アルミニウム: 補強鋼は、アルミニウムよりも3倍の降伏強度があります (6061-T6: 〜138 MPa) そして、コンクリートとの2倍のより良い結合. アルミニウムは2倍の費用がかかります。軽量には使用します, 非負荷を含むコンクリート (装飾パネルのように).
スチールvs. 銅: 強化鋼は銅よりも5倍強いです 80% 安く. 銅は導電性に適していますが、コンクリートには柔らかすぎて高価です.
スチールvs. チタン: 鉄のコストの補強 90% チタンよりも少なく、同様の降伏強度があります (チタン: 〜480 MPa). チタンはやり過ぎです - 原子力発電所や極度の腐食エリアには使用してください.

5.3 複合材料との比較

スチールvs. 繊維強化ポリマー (FRP): FRPは腐食に抵抗しますが、持っています 40% 鉄を補強するよりも緊張強度が少なく、3倍のコスト. FRPは沿岸プロジェクトで働いていますが、重い荷物を処理できません (ブリッジデッキのように).
スチールvs. 炭素繊維複合材料: 炭素繊維は軽いですが、より多くの費用がかかり、コンクリートとの債券が不十分です. 主流の建設ではなく、歴史的な建物の修理に使用されます.

5.4 他のエンジニアリング材料との比較

スチールvs. 陶器: セラミックは硬いが脆い (衝撃の靭性 <10 j) 曲がりません - コンクリートに無関心です. スチールの柔軟性を強化すると、動的負荷の唯一の選択肢になります (風や地震のように).
スチールvs. プラスチック: プラスチックは、鋼鉄の補強よりも20倍の強度があり、100°Cで溶けます. それらは非構造コンクリートに使用されます (プランターのように) - 負荷をかける構造ではありません.

6. 鉄の強化に関するYiguテクノロジーの見解

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