加强推广应用高强钢筋和高性能混凝土是我国建设行业实现可持续发展的一项重大举措
2005-07-18 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
近年，伴随我国经济持续高速增长，建筑业作为我国国民经济支柱产业之一也得到了长足发展。由于目前我国建筑主要为钢筋混凝土结构形式，因此随着建筑业的发展，钢筋和混凝土的消耗量也在逐年递增。据统计，2003年我国建筑业用钢量为1．43亿吨，混凝土用量为15亿立方米。建筑业作为资源消耗量较大行业之一，要实现可持续发展，就必须调整建筑材料消耗结构，大力推广应用高强钢筋和高性能混凝土，走节约型发展道路。另外生产钢筋、混凝土等建筑材料又会耗费大量的煤、电、水、矿石等能源和资源，因此，从广义角度讲，大力推广应用高强钢筋和高性能混凝土也是建筑节能的重要组成部分。
为提高建筑材料利用率，我国从“六五”计划就开始了对HRB400钢筋、C70和C80混凝土等高强建筑材料的研究，经过二十多年的不懈努力，已取得了一定成果。从高强材料实际应用情况看，高强钢筋和高性能混凝土的应用可以大量节约建筑材料。但目前应用范围比较小，用量也比较少。因此，推广应用高强钢筋和高性能混凝土的工作难度还很大，有待进一步加强。
一、当前我国建设行业推广应用高强钢筋和高性能混凝土现状及存在的问题
1、高强钢筋和高性能混凝土应用现状
目前，国内工程中普遍使用的主力受力钢筋是HRB335，辅助钢筋大多为等级更低的HRB235，混凝土则以C20－C40为主。和发达国家相比，我国建设行业所用钢筋和混凝土强度普遍低1－2个等级。多年来，为推广应用高强钢筋和高性能混凝土，有关部门采取了修订规范、开展试点工程等多种措施。但从目前应用状况看，高强钢筋和高性能混凝土的用量在建设行业钢筋和混凝土总体用量中所占比率仍然很低。据统计，每年HRB400钢筋用量不到钢筋总用量的10％；高性能混凝土累计使用量还不到 1500万立方米，不足混凝土年消耗总量的1％，而且使用范围也是仅仅局限在大跨、超高层建筑中。
2、推广应用高强钢筋和高性能混凝土存在的问题
通过对过去高强钢筋和高性能混凝土推广应用经验的总结，我们认为，高强材料未能在建设行业得到普及，问题主要存在于技术和推广措施两个层面。
从技术层面看，在提高钢筋和混凝土强度时，没有很好地解决材料其它性能劣化问题。在钢筋和混凝土应用过程中，除材料强度外，我们还应该考虑材料延性、裂缝控制等其他性能。而目前钢筋和混凝土强度的提高，通常以牺牲其它性能为代价。因此，发展高强材料的同时，应当通过技术创新，解决好钢筋脆性断裂，混凝土耐久性等问题，提高材料综合性能。另外，在推广应用高强钢筋和高性能混凝土的过程中，降解决材料本身技术问题外，还应当解决其它配套技术问题，比如高强钢筋焊接技术、高性能混凝土施工浇注技术等。
从高强钢筋和高性能混凝土推广层面看，主要存在的问题是，目前我国对相关标准规范的研究、制定投入不足，不能满足发展的需要。由于标准规范的研究、制定需要大量的技术储备，且耗时长，人力、物力和财力的投入量大，短期经济效益不明显，因此，国家投资体制改革后，相关科研单位对标准规范研究、制定的投入明显减少，造成标准规范的制定滞后，不能满足发展的需要。另外，我国对高强钢筋和高性能混凝土的理论研究与实际应用脱节，科研成果向实际应用的转化速度较慢。除此之外，我国设计、施工等单位对标准规范的执行力度不够。虽然早在1996年，国家规范就推行采用新Ⅲ级钢筋（HRB400）；2000年，国家规范推行采用C70、C80混凝土，但是真正使用该标准规范进行设计、施工的单位并不多。
二、全面推广应用高强钢筋和高性能混凝土的重大意义
据统计，我国每年建筑用钢量占钢材消耗总量的50％以上，混凝土用量约15亿立方米。如果能够将目前使用的钢筋和混凝土提高一个强度等级，则可以获得明显的经济效益和社会效益。
1、经济效益
推广应用高强钢筋和高性能混凝土可以节约钢筋和混凝土的用量，降低工程成本，获得巨大的直接或间接经济收益。根据测算，如果能够按照规范的要求，将钢筋混凝土的主导受力钢筋强度提高到400－500N／mm2，则可以在目前用钢量的水平上节约10％左右。根据统计数据，我国每年钢筋混凝土螺纹钢消耗量约占钢材消耗总量的20％。据估算，2010年我国钢材消耗总量将达到1.83亿吨，这样通过推广应高强钢筋，可节约钢材366万吨，比照我国2004年1-10月份国内螺纹钢平均价格约3400元／吨计算，2010年可节省资金约124．44亿元。混凝土若能以C30～C40强度等级为主，部分建筑达到C80，则可以在目前混凝土消耗量的水平上节约30％左右。预计2010年我国房屋建筑混凝土用量将会达到15亿立方米，如果房屋建筑中有大约30％是采用高性能混凝土建造，则2010年可节约混凝土约1．35亿立方米。同时按照1立方米混凝土消耗0．32吨水泥计算，则2010年可减少水泥用量4320万吨。比照2004年2月份全国14个城市C40商品混凝土平均价格350元／米3计算[2]，2010年可节省资金约472．5亿元。通过以上粗略计算可以得出，到2010年，仅通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，就可节省资金约596．94亿元。
推广应用高强钢筋和高性能混凝土除可以获得以上直接经济效益外，还可以获得巨大的间接经济效益。高强材料的应用，解决了建筑结构中肥梁胖柱问题，这样不仅能增加建筑使用面积，也可以使结构设计更加灵活，提高建筑使用功能。目前，我国每年完成建筑面积约18亿平方米，如果其中的30％左右，即5．4亿平方米是采用高强材料建成的高层建筑，仅以增加1～1．5％的使用面积计算，可以增加建筑使用面积540～81O万平方米。比照全国平均建筑造价1500元／米2计算，可产生经济效益约81～121．5亿元／年；如果比照2004年第一季度全国商品房平均销售价格2670元／米2计算，则可产生经济效益144．18～216．27亿元／年。另外采用高强材料，可以提高施工作业效率，提高建筑质量，延长使用年限，减少维护使用费用。
经以上粗略计算，通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，仅建筑一项所产生的直接经济效益和间接经济效益，到2010年约在677．94－813．21亿元之间。当然，由于应用高强钢筋和高性能混凝土，其价格要高于原有钢筋和混凝土，因此，也会减少预估的直接经济效益。另外推广应用高强钢筋和高性能混凝土，也是提升我国传统产业技术含量的重要措施，在高强材料推广应用过程中，可以大大加速建设行业技术创新，提高我国建筑企业的国际竞争力。
2、社会效益
如今，自然资源消耗、生态环境问题已引起社会各界的广泛关注，因此，我们必须摒弃传统建设观念，从全寿命周期的角度，来衡量建筑业消耗对生态环境的影响。推广应用高强钢筋和高性能混凝土，在建设阶段通过节约钢筋和混凝土用量，我们可以节约土地、煤、水、矿石、沙等能源和资源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放；在使用阶段，则可以降低建筑采暖、空调、热水供应、照明、家用电器、电梯、通风等能耗，减少维护使用费，实现建筑节能。据有关专家统计分析，节约1吨钢材可以节省电能300千瓦时，标准煤0．70吨，减少二氧化碳排放0.63立方米；节约1吨水泥，可以节省电能110千瓦时，标准煤0．2吨，减少二氧化碳排放0．18立方米。比照以上数据，2010年，通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，则可节省电能58．56亿千瓦时，标准煤1120．2万吨，减少二氧化碳排放1008．2万立方米。由此可见，推广应用高强钢筋和高性能混凝土，对节约能源，提高环境质量，实现建设行业可持续发展具有重大意义。
三、全面推广应用高强钢筋和高性能混凝土的意见、建议
针对目前推广应用高强钢筋和高性能混凝土过程中存在的问题，今后应当做好以下几个方面工作：
1、加强技术研究
建筑材料的更新换代，最终要依靠技术创新。今后应该将高强钢筋和高性能混凝土的研究，特别是针对钢筋脆性断裂和混凝土耐久性的研究，纳入国家重大科研计划，通过理论研究、模型试验和试点、示范工程等多种措施，加速技术创新和研究成果的推广。
2、加速标准规范的修订
标准规范是设计、施工人员工作的主要依据，针对目前标准规范落后问题，应加大对标准规范研究的投入，开展各项基础技术研究。对目前标准规范，着手进行修订，为全面推广应用高强钢筋和高性能混凝土，提供技术标准。
3、制定相关行政法律法规
推广应用高强钢筋和高性能混凝土，同时需要相关的法律法规作保障。建设主管部门应当尽快建立、健全与高强钢筋和高性能混凝土应用相关的建设法规，以使设计、施工单位在应用高强钢筋和高性能混凝土过程中有据可循，为推广应用高强钢筋和高性能混凝土创造一个良好的环境。
4、组织推广应用工作
推广应用高强钢筋和高性能混凝土需要建设参与单位共同努力，需要引起政策制订者、建设主管部门和设计、施工等单位的高度重视，并达成共识，确实认识到推广应用高强钢筋和高性能混凝土是我国建设行业实现可持续发展的一项重大举措。
为提高建筑材料利用率，我国从“六五”计划就开始了对HRB400钢筋、C70和C80混凝土等高强建筑材料的研究，经过二十多年的不懈努力，已取得了一定成果。从高强材料实际应用情况看，高强钢筋和高性能混凝土的应用可以大量节约建筑材料。但目前应用范围比较小，用量也比较少。因此，推广应用高强钢筋和高性能混凝土的工作难度还很大，有待进一步加强。
一、当前我国建设行业推广应用高强钢筋和高性能混凝土现状及存在的问题
1、高强钢筋和高性能混凝土应用现状
目前，国内工程中普遍使用的主力受力钢筋是HRB335，辅助钢筋大多为等级更低的HRB235，混凝土则以C20－C40为主。和发达国家相比，我国建设行业所用钢筋和混凝土强度普遍低1－2个等级。多年来，为推广应用高强钢筋和高性能混凝土，有关部门采取了修订规范、开展试点工程等多种措施。但从目前应用状况看，高强钢筋和高性能混凝土的用量在建设行业钢筋和混凝土总体用量中所占比率仍然很低。据统计，每年HRB400钢筋用量不到钢筋总用量的10％；高性能混凝土累计使用量还不到 1500万立方米，不足混凝土年消耗总量的1％，而且使用范围也是仅仅局限在大跨、超高层建筑中。
2、推广应用高强钢筋和高性能混凝土存在的问题
通过对过去高强钢筋和高性能混凝土推广应用经验的总结，我们认为，高强材料未能在建设行业得到普及，问题主要存在于技术和推广措施两个层面。
从技术层面看，在提高钢筋和混凝土强度时，没有很好地解决材料其它性能劣化问题。在钢筋和混凝土应用过程中，除材料强度外，我们还应该考虑材料延性、裂缝控制等其他性能。而目前钢筋和混凝土强度的提高，通常以牺牲其它性能为代价。因此，发展高强材料的同时，应当通过技术创新，解决好钢筋脆性断裂，混凝土耐久性等问题，提高材料综合性能。另外，在推广应用高强钢筋和高性能混凝土的过程中，降解决材料本身技术问题外，还应当解决其它配套技术问题，比如高强钢筋焊接技术、高性能混凝土施工浇注技术等。
从高强钢筋和高性能混凝土推广层面看，主要存在的问题是，目前我国对相关标准规范的研究、制定投入不足，不能满足发展的需要。由于标准规范的研究、制定需要大量的技术储备，且耗时长，人力、物力和财力的投入量大，短期经济效益不明显，因此，国家投资体制改革后，相关科研单位对标准规范研究、制定的投入明显减少，造成标准规范的制定滞后，不能满足发展的需要。另外，我国对高强钢筋和高性能混凝土的理论研究与实际应用脱节，科研成果向实际应用的转化速度较慢。除此之外，我国设计、施工等单位对标准规范的执行力度不够。虽然早在1996年，国家规范就推行采用新Ⅲ级钢筋（HRB400）；2000年，国家规范推行采用C70、C80混凝土，但是真正使用该标准规范进行设计、施工的单位并不多。
二、全面推广应用高强钢筋和高性能混凝土的重大意义
据统计，我国每年建筑用钢量占钢材消耗总量的50％以上，混凝土用量约15亿立方米。如果能够将目前使用的钢筋和混凝土提高一个强度等级，则可以获得明显的经济效益和社会效益。
1、经济效益
推广应用高强钢筋和高性能混凝土可以节约钢筋和混凝土的用量，降低工程成本，获得巨大的直接或间接经济收益。根据测算，如果能够按照规范的要求，将钢筋混凝土的主导受力钢筋强度提高到400－500N／mm2，则可以在目前用钢量的水平上节约10％左右。根据统计数据，我国每年钢筋混凝土螺纹钢消耗量约占钢材消耗总量的20％。据估算，2010年我国钢材消耗总量将达到1.83亿吨，这样通过推广应高强钢筋，可节约钢材366万吨，比照我国2004年1-10月份国内螺纹钢平均价格约3400元／吨计算，2010年可节省资金约124．44亿元。混凝土若能以C30～C40强度等级为主，部分建筑达到C80，则可以在目前混凝土消耗量的水平上节约30％左右。预计2010年我国房屋建筑混凝土用量将会达到15亿立方米，如果房屋建筑中有大约30％是采用高性能混凝土建造，则2010年可节约混凝土约1．35亿立方米。同时按照1立方米混凝土消耗0．32吨水泥计算，则2010年可减少水泥用量4320万吨。比照2004年2月份全国14个城市C40商品混凝土平均价格350元／米3计算[2]，2010年可节省资金约472．5亿元。通过以上粗略计算可以得出，到2010年，仅通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，就可节省资金约596．94亿元。
推广应用高强钢筋和高性能混凝土除可以获得以上直接经济效益外，还可以获得巨大的间接经济效益。高强材料的应用，解决了建筑结构中肥梁胖柱问题，这样不仅能增加建筑使用面积，也可以使结构设计更加灵活，提高建筑使用功能。目前，我国每年完成建筑面积约18亿平方米，如果其中的30％左右，即5．4亿平方米是采用高强材料建成的高层建筑，仅以增加1～1．5％的使用面积计算，可以增加建筑使用面积540～81O万平方米。比照全国平均建筑造价1500元／米2计算，可产生经济效益约81～121．5亿元／年；如果比照2004年第一季度全国商品房平均销售价格2670元／米2计算，则可产生经济效益144．18～216．27亿元／年。另外采用高强材料，可以提高施工作业效率，提高建筑质量，延长使用年限，减少维护使用费用。
经以上粗略计算，通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，仅建筑一项所产生的直接经济效益和间接经济效益，到2010年约在677．94－813．21亿元之间。当然，由于应用高强钢筋和高性能混凝土，其价格要高于原有钢筋和混凝土，因此，也会减少预估的直接经济效益。另外推广应用高强钢筋和高性能混凝土，也是提升我国传统产业技术含量的重要措施，在高强材料推广应用过程中，可以大大加速建设行业技术创新，提高我国建筑企业的国际竞争力。
2、社会效益
如今，自然资源消耗、生态环境问题已引起社会各界的广泛关注，因此，我们必须摒弃传统建设观念，从全寿命周期的角度，来衡量建筑业消耗对生态环境的影响。推广应用高强钢筋和高性能混凝土，在建设阶段通过节约钢筋和混凝土用量，我们可以节约土地、煤、水、矿石、沙等能源和资源的消耗量，进而减少二氧化碳、二氧化硫等有害气体和废渣的排放；在使用阶段，则可以降低建筑采暖、空调、热水供应、照明、家用电器、电梯、通风等能耗，减少维护使用费，实现建筑节能。据有关专家统计分析，节约1吨钢材可以节省电能300千瓦时，标准煤0．70吨，减少二氧化碳排放0.63立方米；节约1吨水泥，可以节省电能110千瓦时，标准煤0．2吨，减少二氧化碳排放0．18立方米。比照以上数据，2010年，通过推广应用高强钢筋和高性能混凝土，则可节省电能58．56亿千瓦时，标准煤1120．2万吨，减少二氧化碳排放1008．2万立方米。由此可见，推广应用高强钢筋和高性能混凝土，对节约能源，提高环境质量，实现建设行业可持续发展具有重大意义。
三、全面推广应用高强钢筋和高性能混凝土的意见、建议
针对目前推广应用高强钢筋和高性能混凝土过程中存在的问题，今后应当做好以下几个方面工作：
1、加强技术研究
建筑材料的更新换代，最终要依靠技术创新。今后应该将高强钢筋和高性能混凝土的研究，特别是针对钢筋脆性断裂和混凝土耐久性的研究，纳入国家重大科研计划，通过理论研究、模型试验和试点、示范工程等多种措施，加速技术创新和研究成果的推广。
2、加速标准规范的修订
标准规范是设计、施工人员工作的主要依据，针对目前标准规范落后问题，应加大对标准规范研究的投入，开展各项基础技术研究。对目前标准规范，着手进行修订，为全面推广应用高强钢筋和高性能混凝土，提供技术标准。
3、制定相关行政法律法规
推广应用高强钢筋和高性能混凝土，同时需要相关的法律法规作保障。建设主管部门应当尽快建立、健全与高强钢筋和高性能混凝土应用相关的建设法规，以使设计、施工单位在应用高强钢筋和高性能混凝土过程中有据可循，为推广应用高强钢筋和高性能混凝土创造一个良好的环境。
4、组织推广应用工作
推广应用高强钢筋和高性能混凝土需要建设参与单位共同努力，需要引起政策制订者、建设主管部门和设计、施工等单位的高度重视，并达成共识，确实认识到推广应用高强钢筋和高性能混凝土是我国建设行业实现可持续发展的一项重大举措。
