本報記者 張鷹
近日，韓國浦項制鐵推出INNOVILT（優質建筑鋼材）新品——SP-CIP樁（高強度鋼管灌注樁），其強度是傳統鋼筋網樁的2倍，且重量輕、質量優、價格低。研發這款新品的初衷是什么？研發過程中有哪些困難？這些困難又是如何被一一破解的？下面，讓我們走近浦項制鐵，揭開SP-CIP樁的面紗。
屈服強度800兆帕，高強度鋼管性能優異
鋼筋是建筑工地上最常用的材料之一。但是，它的缺點也很明顯：太重。同時，鋼筋很難通過焊接的方式連接起來，通常是由工人將它們用金屬絲綁扎在一起，這使得鋼筋的加工工作高度依賴人力。因此，鋼筋的重量過大，不僅會給建筑工人帶來極大的不便，還是許多建筑工人飽受肌肉和骨骼疾病困擾的主要原因之一。
那么，是否必須使用如此沉重的鋼筋？如何制造出更輕便、更堅固的鋼筋替代品？基于這些問題，浦項制鐵進行了相關探索，并給出答案：用輕質鋼管來替代鋼筋，推出建筑材料——SP-CIP樁。
由鋼筋制成的網樁通常用于地基加固，可以防止建筑物開裂和性能退化。浦項制鐵指出，如果將鋼筋替換為鋼管，則網樁將更輕、更堅固。
目前市場上鋼筋的屈服強度在400兆帕左右。這意味著，如果對鋼筋施加400兆帕或以上的力，它將變形并且無法恢復。考慮到鋼管是空心的，浦項制鐵決定采用屈服強度為800兆帕的高強度鋼管。
在浦項制鐵的客戶——MS Pipe和Hankook Material（韓泰材料公司）的協助下，SP-CIP樁出爐。SP-CIP樁的主鋼筋被鋼管代替，螺旋鋼筋和用于緊固的金屬絲被原樣使用。浦項制鐵制作了測試樣本，將常規鋼筋網樁和SP-CIP樁進行了性能對比。結果顯示，SP-CIP樁表現出優異的性能，且重量更輕、具備較高的價格競爭力。
解決焊接難題，100%使用浦項制鐵鋼材
產品的重量已按預期大幅減少，但還有一項要解決的任務——焊接。鋼筋中各種化學成分的含量，對其可焊性的影響極大。含碳量越高，也即強度越高的鋼筋，可焊性越低。為將產品升級為可完全焊接的產品，浦項制鐵又開啟了進一步的探索。
浦項制鐵考慮通過在鋼管表面布置兩排或更多排鋼絲的方式進行焊接，由于其成品形狀類似于鋼筋，且鋼絲質量滿足KS標準（韓國工業標準）要求，焊接后可以替代螺旋形鋼筋。接下來，韓泰材料公司對3種產品組合進行了焊接測試：一是螺紋鋼和螺紋鋼，二是鋼管和螺紋鋼，三是鋼管和鋼絲。結果表明，“鋼管和鋼絲”是唯一可以實現高質量焊接的產品組合。
以鋼管替代鋼筋的研發為起點，以實現產品焊接并100%使用浦項制鐵鋼材生產SP-CIP樁為終點，這是一項耗時4年的成果。目前，浦項制鐵的這項成果已獲得韓國建筑聯合會（Korean Construction Joints Association）頒發的官方使用認證。
4大優勢集一身，質優價廉
2020年1月份，浦項制鐵SP-CIP樁首次應用于韓國首爾的建筑工地。在接下來的6個月中，首爾的其他4個建筑工地也采用了該產品。根據客戶的使用反饋，浦項制鐵SP-CIP樁具備以下4個優勢。
首先是經濟。鋼管的屈服強度是傳統鋼筋的兩倍，因此所需鋼管的截面積減少了一半。盡管每噸鋼管的價格比鋼筋高，但每米鋼管的重量減少了一半。因此，每米鋼管的價格也比鋼筋便宜。
其次是質量穩定。對于傳統的鋼筋網樁來說，由于無法實現高質量焊接，通常使用金屬絲將材料綁扎在一起。與高質量焊接后的產品相比，其穩定性和安全性可想而知。
再其次是重量輕。浦項制鐵SP-CIP樁的使用，大大減輕了建筑工人的勞動強度。
最后是可預制，使用起來既靈活又方便。浦項制鐵SP-CIP樁既可以預制，也可以在現場制造，目前大多采用在工廠預先生產并發往施工現場的方式。
使用浦項制鐵SP-CIP樁的建筑工地的負責人說：“質量優良的預制SP-CIP樁，使用起來非常方便，特別適合位于市區的小型建筑工地。同時，由于該產品發往施工現場時已經是完整的狀態，省去了處理多余建筑材料的麻煩。另外，用金屬絲綁扎起來的鋼筋網樁在移動或施工時容易變形，而SP-CIP樁是通過焊接的方式連接的，因此施工過程變得更加安全。”
圖為浦項制鐵為了評估產品性能，正在建筑工地安裝SP-CIP樁。
圖為SP-CIP樁自動焊接設備。
《中國冶金報》（2020年12月18日 02版二版）
