Aço de reforço: Propriedades, Usos, Insights especializados para fortalecimento do concreto

Se você está construindo ou reparando estruturas onde o concreto precisa resistir às forças de tração-como dobrar em um deck de ponte ou se alongar em uma coluna de arranha-céus-Aço de reforço é o material que transforma concreto fraco em um durável, solução de carga. Concreto se destaca no manuseio de compressão, Mas racha facilmente sob tensão; O aço de reforço adiciona a resistência à tração para manter as estruturas seguras e duradouras. Mas como você escolhe o tipo certo para uma fundação residencial vs. uma barragem enorme? Este guia quebra suas principais características, Usos do mundo real, e comparações com outros materiais, Então você pode tomar decisões confiantes para fortes, construções confiáveis.

1. Propriedades do material do aço de reforço

O design de reforço do aço é sobre trabalhar em harmonia com concreto - suas propriedades são adaptadas para aumentar as fraquezas do concreto enquanto se encaixam perfeitamente nos fluxos de trabalho de construção. Vamos explorar suas características definidoras.

1.1 Composição química

O Composição química de aço de reforço é otimizado para força, ductilidade, e vínculo com concreto (por padrões como ASTM A706 ou GB/T 1499.2):

1.2 Propriedades físicas

Esses propriedades físicas Verifique se o aço de reforço funciona com concreto, não contra isso, Em todos os ambientes de construção:

• Densidade: 7.85 g/cm³ (corresponde à taxa de densidade do concreto, Portanto, o peso distribui uniformemente pela estrutura)
• Ponto de fusão: 1450 - 1510 ° C. (lida com o rolo quente para formas com nervuras e flexão no local sem derreter)
• Condutividade térmica: 45 - 50 C/(m · k) a 20 ° C. (Semelhante à taxa de expansão térmica do concreto - evita rachaduras quando as temperaturas mudam)
• Capacidade de calor específico: 460 J/(kg · k)
• Coeficiente de expansão térmica: 13.0 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° C., quase o mesmo que ~ 12 × 10 ° C do concreto - nenhuma separação entre aço e concreto em calor ou frio)

1.3 Propriedades mecânicas

Os traços mecânicos de reforço do aço estão focados em apoiar o concreto onde é mais fraco (tensão):

1.4 Outras propriedades

• Resistência à corrosão: Moderado (Protegido pelo ambiente alcalino do concreto; Variantes cobertas de epóxi ou galvanizadas trabalham para projetos costeiros próximos à água salgada)
• Soldabilidade: Bom (Gosses de baixo carbono soldam facilmente com soldagem padrão de arco; Tipos de alta resistência precisam de eletrodos de baixo hidrogênio para evitar rachaduras)
• MACHINABILIDADE: Muito bom (corte facilmente, dobrado, ou em forma no local-crítico para formas de concreto personalizadas, como paredes de contenção curvas)
• Propriedades magnéticas: Ferromagnético (Funciona com ferramentas para verificar se o aço é colocado corretamente dentro de concreto, Não há necessidade de quebrar a estrutura)
• Ductilidade: Alto (pode dobrar 180 ° sem estanque)

2. Aplicações de aço de reforço

O aço de reforço é usado em qualquer lugar que o concreto precisa de força extra - de pequenas casas a infraestrutura maciça. Aqui estão seus principais usos, com exemplos reais:

2.1 Construção

• Reforço em estruturas de concreto: Vigas, colunas, e lajes de piso para casas e escritórios. Um construtor chinês usou grau 60 Aço de reforço para um complexo de apartamentos de 15 andares-o Steel parou as lajes do piso de quebrar 4 Cargas KN/M² (sofá, camas, e residentes).
• Fundações de construção: Poucos profundos para arranha-céus. A U.S.. A empresa de construção utilizou aço de reforço revestido com epóxi para a fundação de uma torre de escritórios de 25 andares-corrosão das águas subterrâneas resistidas por ações e apoiada 8,000 toneladas de peso de construção.
• Pontes: Lajes de deck e suporta pilares para pontes de rodovias. Uma agência européia usou grau 80 Aço de reforço para uma ponte fluvial de 40 metros-o aço reduziu a quantidade de vergalhão necessária para 20%, Cortando os custos do material por $50,000.
• Arranha-céus: Paredes centrais que resistem ao vento e terremotos. Um desenvolvedor de Dubai usou aço de reforço de vanádio para um hotel de 40 andares-velocidades de vento absorvidas pelo aço de 140 km/h e pequenos choques sísmicos sem danos.

2.2 Infraestrutura

• Estradas: Rodovias e viadutos concretos. Uma equipe de transporte canadense usou aço de reforço para um viaduto da rodovia-o Steel impedia as rachaduras de cargas de eixo de caminhão de 12 toneladas e ciclos de congelamento e inchaço (derretendo e reabafio de gelo).
• Túneis: Forro para túneis de metrô e estrada. Uma ferrovia japonesa utilizou aço de reforço resistente à corrosão para um túnel de metrô de 5 quilômetros-a pressão do aço resistiu à umidade e à pressão do solo, não precisando de reparos para 18 anos.
• Barragens: Portões de vertedouro e paredes de concreto. Um projeto brasileiro usou aço de reforço de alta tensão para o vertedouro de uma barragem-aço resistente 450 pressão da água KPA durante as inundações, Mantendo a barragem segura.
• Muros de contenção: Paredes para aterros de rodovias. Uma autoridade rodoviária australiana usou aço de reforço para um muro de contenção de 6 metros-o aço manteve a parede estável quando o solo mudou após fortes chuvas.

2.3 Outras aplicações

• Equipamento de mineração: Quadros de concreto para trituradores de minério. Uma mina sul -africana usava aço de reforço para uma estrutura de triturador - vibração absorvida por parte do aço de 90 Processamento de minério de tonelada/dia, duradouro 12 anos vs.. 6 anos para concreto não reforçado.
• Maquinaria agrícola: Silos de concreto para armazenamento de grãos. A U.S.. A fazenda usou aço de reforço para um silo de grãos de 18 metros-o aço impediu o silo de respirar sob 4,000 toneladas de trigo.
• Empilhando: Pilhas de concreto reforçadas com aço para solo macio. Um construtor tailandês usou aço de reforço para pilhas sob um shopping - piles transferidos 1,500 toneladas de peso para o leito rochoso (12 metros de profundidade), impedindo o shopping de se estabelecer.

3. Técnicas de fabricação para reforçar aço

O reforço da fabricação da Steel se concentra na criação de formas que se ligam bem com a força de concreto e otimizar - aqui está como é feito:

3.1 Produção primária

• Forno de arco elétrico (Eaf): Aço de sucata é derretido, e ligas (vanádio, manganês) são adicionados-excelente para pequenos lotes, Aço de alta resistência (como nota 80 para pontes).
• Forno de oxigênio básico (BOF): O ferro de porco é transformado em aço, Em seguida, ligado-usado para a produção em larga escala de grau padrão 60 aço (o tipo mais comum).
• Fundição contínua: O aço fundido é derramado em tarugos (120–200 mm de espessura)—Ensura até a distribuição de ligas e sem defeitos para o aço nervoso.

3.2 Processamento secundário

• Rolamento a quente: A etapa principal. Os tarugos são aquecidos para 1150 - 1250 ° C., enrolado em barras redondas, Em seguida, pressionado para adicionar costelas (Essas costelas aumentam a força da união com concreto em 20 a 30%).
• Rolamento frio: Raramente usado (torna o aço menos flexível); Apenas para aço de pequeno diâmetro (≤8 mm) Para concreto leve.
• Tratamento térmico:
• Tireização e temperamento: Para aço de alta resistência (Nota 80+). O aço é aquecido para 850 - 900 ° C., mergulhado em água (extinto), então aquecido para 550 - 600 ° C. (temperado)—Poosts resistência de escoamento para ≥550 MPa.
• Normalização: Aquecido para 880 - 920 ° C., resfriado no ar-faz de aço mais flexível para flexão no local.
• Tratamento de superfície:
• Revestimento de epóxi: 100–300 μm de espessura camada epóxi - usada para projetos costeiros ou úmidos (resiste à água salgada e água subterrânea).
• Galvanizando: Mergulhando em zinco fundido (50–80 μm de revestimento)- Para aço externo (Como retenção de vergalhão do muro) Para evitar ferrugem.
• Revestimento de óxido preto: Camada escura fina - para aço interno (como lajes de piso) Para parar a ferrugem durante o armazenamento.

3.3 Controle de qualidade

• Análise química: Espectrômetros verificam o conteúdo da liga (garante que a aço atenda nota 60/80 padrões para força).
• Teste mecânico: Os testes de tração medem a força; Os testes de curvatura confirmam a flexibilidade (O aço deve dobrar 180 ° sem quebrar); Testes de títulos Verifique a aderência com concreto.
• Testes não destrutivos (Ndt):
• Teste ultrassônico: Encontra defeitos internos em aço grosso (≥16 mm de diâmetro).
• Inspeção magnética de partículas: Manchas de rachaduras na superfície em aço nervoso (crítico para força de união).
• Inspeção dimensional: Os calibres verificam o diâmetro (± 0,5 mm) e altura da costela (± 0,1 mm)—Ensura o aço se encaixa perfeitamente em formas de concreto.

4. Estudos de caso: Aço de reforço em ação

4.1 Construção: Dubai 40 andares Hotel

Um desenvolvedor de Dubai usou aço de reforço com vanádio para um hotel de 40 andares nas paredes centrais de um hotel. As paredes necessárias para resistir 140 ventos do deserto de km/h e pequenos terremotos. Aço resistência à tracção (≥550 MPa) manteve paredes estáveis, e é força de união (≥30 MPa) parou a separação do concreto. Usando esse peso de vergalhão de aço por aço por 25%, economizando $180,000 em custos de material.

4.2 Infraestrutura: Viaduto da rodovia canadense

Uma equipe canadense usou aço de reforço para um viaduto de 30 metros. O viaduto voltou a ficar de 12 toneladas de cargas de caminhão e -30 ° C. Aço tenacidade de impacto (≥20 j a 0 ° C) impediu a fragilidade fria, e é força de fadiga (~ 200 MPa) impediu rachaduras de passes de caminhão repetidos. Depois 10 anos, o viaduto não precisava de grandes reparos - salvando $120,000 em manutenção.

4.3 Empilhando: Shopping tailandês

Um construtor tailandês usou pilhas reforçadas de aço reforçadas para um shopping center no argila macia de Bangkok. Pilhas necessárias para transferir 1,500 toneladas de peso para o leito rochoso. Aço força de escoamento (≥415 MPa) impediu a flexão, e é ductilidade Deixe as pilhas serem conduzidas 12 metros de profundidade sem quebrar. O shopping não tem liquidação depois 10 anos - provando o papel de aço nas fundações estáveis.

5. Análise comparativa: Aço de reforço vs.. Outros materiais

Como o reforço de aço empilhe para alternativas para fortalecimento do concreto?

5.1 Comparação com outros aços

5.2 Comparação com metais não ferrosos

• Aço vs.. Alumínio: O aço de reforço tem 3x mais força de escoamento do que o alumínio (6061-T6: ~ 138 MPA) e 2x melhor vínculo com concreto. O alumínio custa 2x a mais - apenas usado para leve, concreto sem carga (como painéis decorativos).
• Aço vs.. Cobre: O aço de reforço é 5x mais forte que o cobre e 80% mais barato. O cobre é bom para a condutividade, mas muito macio e caro para concreto.
• Aço vs.. Titânio: Custos de aço de reforço 90% menos que titânio e tem força de escoamento semelhante (titânio: ~ 480 MPa). O titânio é um exagero - apenas usado para usinas nucleares ou áreas de corrosão extremas.

5.3 Comparação com materiais compostos

• Aço vs.. Polímeros reforçados com fibra (Frp): FRP resiste à corrosão, mas tem 40% menor resistência à tração do que reforçar o aço e custa 3x mais. O FRP funciona para projetos costeiros, mas não pode lidar com cargas pesadas (como decks de ponte).
• Aço vs.. Compostos de fibra de carbono: A fibra de carbono é leve, mas custa 10x a mais e liga mal com concreto. É usado para reparos históricos de edifícios - não a construção convencional.

5.4 Comparação com outros materiais de engenharia

• Aço vs.. Cerâmica: Cerâmica são difíceis, mas quebradiças (tenacidade de impacto <10 J) e não pode dobrar - sem concreto. A flexibilidade do reforço do aço o torna a única opção para cargas dinâmicas (Como vento ou terremotos).
• Aço vs.. Plásticos: Os plásticos têm 20x menos força do que o reforço de aço e derretem a 100 ° C. Eles são usados ​​para concreto não estrutural (como plantadores)-não estruturas de carga.

6. A visão da tecnologia YIGU sobre o reforço de aço

Na tecnologia Yigu, Vemos o aço de reforço como a espinha dorsal de estruturas de concreto seguro. Isso é equilíbrio imbatível de força, ligação, e custo torna perfeito para 90% de projetos de construção - de casas a barragens. Oferecemos nota 60/80 Aço com revestimentos epóxi/galvanizados e costelas personalizadas para uma melhor ligação de concreto. Enquanto os compósitos têm nicho usa, O aço de reforço continua sendo a escolha mais confiável para clientes que desejam duráveis, construções econômicas. Para qualquer projeto de concreto que precise de resistência à tração, É o material que recomendamos primeiro.

Perguntas frequentes sobre o aço de reforço

1. Que grau de aço de reforço é melhor para uma pequena casa?

Nota 60 (ASTM A615) é o ideal - tem força suficiente (≥415 MPa) para fundações, lajes, e colunas, e é acessível. Para casas perto da costa, Use grau revestido com epóxi 60 Para resistir à ferrugem da água salgada.

2. Posso dobrar aço de reforço no local?

Sim-grau de baixo carbono 60 Aço dobra 180 ° à temperatura ambiente com ferramentas padrão. Grau de alta resistência 80 O aço pode precisar de pré -aquecimento para 150-200 ° C para evitar rachaduras - sempre seguem o guia do fabricante.