Производство строительной арматуры, марки арматурной стали

Стальная строительная арматура — это гладкие или рифленые стержни заданного диаметра (один из видов сортового проката), которые используются в строительстве для укрепления (армирования) бетонных конструкций. Она обеспечивает достаточную прочность и устойчивость к нагрузкам строительных конструкций, таких как фундаменты, перекрытия, стены, колонны, балки, стяжки.

Сортамент (классы, марки сталей и диаметр стрежней), технические условия производства и применения стальной арматуры регламентируется стандартами:

• Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. Межгосударственный стандарт / ГОСТ 5781-82.
• Арматура ненапрягаемая для железобетонных конструкций. Технические условия. Государственный стандарт Республики Беларусь / СТБ 1704-2012.
• Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500с и в500с для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. Национальный стандарт Российской Федерации /ГОСТ Р 52544-2006.
• Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия. Межгосударственный стандарт / ГОСТ 10884-94.
• Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия. Межгосударственный стандарт / ГОСТ 34028-2016.
• Прокат периодического профиля из арматурной стали. Технические условия. Стандарт ассоциации предприятий и организаций по стандартизации продукции черной металлургии / СТО АСЧМ 7-93.
• Прокат периодического профиля для армирования железобетонных конструкций. Технические условия / ТУ 14-1-5254-2006.
• Прокат арматурный класса А500СП с эффективным периодическим профилем. Технические условия / ТУ 14-1-5526-2006.
• Прокат свариваемый периодического профиля классов А500С и А400С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия / ТУ 14-1-5580-2009.

Согласно указанным выше стандартам арматура классифицируется (разделяется):

• По форме профиля, на гладкую А1 (AI) и рифленую А300 (AII, А2), А400, А500, (AIII, А3), А600 (AIV, А4) — для армирования сборных и монолитных железобетонных конструкций; АП600, А800 (AV, А5), А1000 (AVI, А6) —для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций. Рифели (ребра) нанесенные на стержни необходимы для лучшего сцепления арматуры с бетоном.
• По назначению, на:
• Рабочую (несущая). Предназначена для противодействия растяжению и компенсации возникающих напряжений в бетонной конструкции. Особенно важна в балках и перекрытиях, где нагрузка распределяется на опоры, а также под воздействием внешних нагрузок.
• Распределительную. Направлена на равномерное распределение нагрузки между рабочими стержнями. Также предотвращает смещение отдельных элементов армированной конструкции при заливке бетоном. Обычно рабочая и распределительная арматуры соединяются проволочной скруткой или электросваркой, формируя арматурный каркас или сетку.
• Монтажную. Служит для соединения рабочих и распределительных стержней. Часто используется как вспомогательный элемент. Перед заливкой бетоном монтажные элементы могут быть удалены.

В соответствии с ГОСТ’ами, арматурный прокат подразделяется на различные классы в зависимости от его механических характеристик:

• Класс АI (А240);
• Класс АII (А300);
• Класс АIII (А400);
• Класс АIII (А500С);
• Класс АIV (А600);
• Класс АV (А800);
• Класс АVI (А1000).

Механические свойства арматуры определяются её прочностью и способностью выдерживать деформационные нагрузки, и они зависят от химического состава стали, способа её производства и обработки.

Класс арматурного проката устанавливает минимальное значение физического (σ_T) или условного (σ_0.2) предела текучести (в Ньютонах на миллиметр квадратный) в соответствии с требованиями ГОСТ. Этот показатель определяет напряжение, с которого начинается пластическая деформация материала. Предел текучести является ключевым фактором, зависящим от прочности стали, применяемой при производстве арматуры.

Чем выше численное значение в обозначении класса, тем выше прочность (предел текучести) данной арматуры.

В сфере гражданского строительства арматура классов А800 (AV, А5) и А1000 (AVI, А6) не используется.

При армировании железобетонных конструкций важными характеристиками арматурного проката являются:

• Номинальный диаметр d_n (в миллиметрах), который часто называют номером профиля.
• Номинальная площадь поперечного сечения F_n (в квадратных миллиметрах).

Сморите также: Вес и площадь поперченного сечения арматуры в зависимости от диаметра.

Также арматура может обладать следующими свойствами, которые должны отражаться в ее маркировке:

• Ат — термомеханически упроченная.
• Ас — спецназначения.
• С — сваривается всеми видами сварки.
• Н — повышенной пластичности.
• Е — высокой пластичности, хорошо работает при сейсмических нагрузках.
• У — устойчива при частых циклических нагрузках.
• К — устойчива к растрескиванию от коррозии.
• Р — распределяет напряжения.
• П — предварительно напряженная.
• В — холоднодеформированная.

В соответствии с действующими стандартами, при изготовлении арматурного проката используют следующие технологии:

• Горячая прокатка.
• Холодная прокатка.
• Волочение.

Смотрите также:

• Сортамент арматуры.
• Классификация стальной арматуры.

Производство арматуры методом горячей прокатки

Горячекатаная стальная арматура — это вид строительной арматуры, изготавливаемый методом горячей прокатки заготовки.

Процесс производства горячекатаной арматуры включает в себя прокатку нагретых, до температуры от 1100 до 1250 °C, заготовок через специализированные прокатные станы, что позволяет формировать стальные элементы определенной формы и размера.

Отличительной особенностью горячекатаной стальной арматуры является то, что она производится при высоких температурах, когда сталь мягкая и более податливая.

Методом горячей прокатки изготавливают арматуру с диаметром от 6 до 40 мм.

Горячекатаная арматура используется в случаях, когда требуется высокая прочность и устойчивость к нагрузкам, таких как строительство мостов, дорог, тоннелей и других сооружений, где важна высокая степень надежности и долговечности.

Производство арматуры методом холодной прокатки

Холоднокатаная стальная арматура — это вид строительной арматуры, который производится путем прокатки стальной заготовки без её нагрева до высоких температур, как это происходит при методе горячей прокатки.

Процесс производства холоднокатаной стальной арматуры обычно включает в себя прокатку стали через специализированные станы, без предварительного нагрева. Это делает сталь более твердой и менее податливой по сравнению с горячекатаной арматурой.

При холодной деформации кристаллическая структура металла остаётся неизменной, сохраняя свою исходную прочность и обладая более высокими показателями устойчивости к разрыву.

Холоднокатаная стальная арматура обладает высокой точностью размеров, более гладкой поверхностью и более точной геометрией рифелей, что может быть важным для некоторых сфер применения.

Методом холодной прокатки изготавливают арматуру с диаметром от 6 до 12 мм.

Производство арматуры методом волочения

Производство арматуры методом волочения представляет собой процесс изготовления гладкого арматурного проката путем протягивания (волочения) заготовки через специализированные пресс-машины или волочильные станы (фильеры). Этот метод позволяет получить прутки или стержни необходимого диаметра.

Стали используемые при изготовлении арматуры

Выбор определенной марки стали для производства арматуры зависит от класса арматуры, конкретных требований строительного проекта, условий эксплуатации и стандартов качества, которым необходимо соответствовать. При этом учитываются:

• Прочность. Различные типы конструкций и условия эксплуатации требуют разной прочности материала. Стали различных марок имеют разные механические свойства, такие как предел текучести, предел прочности, удлинение при разрыве и другие, что позволяет инженерам и выбирать подходящий материал для конкретного применения.
• Коррозионная стойкость. Некоторые марки стали имеют специальные добавки, которые делают их более устойчивыми к коррозии. Это важно для долговечности конструкций, особенно в условиях высокой влажности или в агрессивных окружающих средах.

Механические и физические свойства сталей значительно различаться в зависимости от их химического состава и условий обработки:

• Предел текучести (σ_y) — это максимальная нагрузка, которую материал может выдержать до начала пластической деформации.
• Предел прочности (σ_u) — это максимальная нагрузка, которую материал может выдержать перед разрушением.
• Удлинение при разрыве (δ) — это изменение длины образца при разрыве, измеряемое в процентах.
• Твердость — сталь может иметь различные уровни твердости. Твердость измеряется различными шкалами, такими как шкала Роквелла или Бринелля.
• Упругость — это способность материала восстанавливать свою форму после применения нагрузки и её удаления.
• Пластичность — это способность материала деформироваться без разрушения под воздействием напряжения.
• Коэффициент теплового расширения — это степень изменения размеров материала под воздействием температурных изменений.
• Теплопроводность — это способность материала проводить тепло.

Смотрите также:

• Марки сталей по ГОСТ, AISI, ASTM, ASME, En, DIN, WNr.
• Марочник сталей.
• Марки и типы стали, ГОСТ'ы, заменители, применение, свариваемость.
• Таблица соответствия марок нержавеющих сталей по ГОСТ, EN, UNS, SIS, BS, AISI.

Таблица1. Классы строительной арматуры и используемые при их производстве марки стали

Таблица 2. Химический состав арматурных сталей

Таблица 3. Механические свойства арматурного проката