Основний вид арматури для виробництва залізобетону в будівельній індустрії СРСР до 90-х років минулого століття був освоєний на металургійних заводах по ГОСТ 5781. Цей арматурний профіль (рис. 1, а) прокочується з нанесенням рифлення на поверхню круглого сердечника і має кільцеві поперечні ребра, пересічні з поздовжніми ребрами.
На рис. 2 показані види нового профілю і позначені площі ділянок поперечних ребер, що беруть участь в опорі його висмикування з бетону.
При зіставленні з опором поперечних ребер європейського профілю з рівним кроком їх розташування по довжині з і однаковою висотою ребра h очевидно, що жорсткість і міцність зчеплення нового профілю з бетоном збільшується за рахунок участі площ F1, розташованих рівномірно по периметру стрижня з кроком с / 2, F2 і F3 c кроками, рівними з, зміщених по довжині стрижня щодо один одного на величину, рівну с / 2, і розташованих з вершинами у взаємно перпендикулярних осьових площинах. В даному випадку распорность стрижня при тому ж навантаженні зменшується практично в два рази через перерозподіл її за рахунок додаткових поперечних ребер на іншу взаємно перпендикулярну осьову площину. З рис. 2 видно, що по міцності зчеплення з бетоном арматура з цим профілем має переваги перед арматурою з серповидним і кільцевих профілями. Як показали результати дослідів, при fR. 0,075 арматура з новим профілем не поступається по жорсткості арматурі з кільцевим профілем і перевищує за цим показником арматуру серповидного профілю.
Таким чином, за зовнішнім виглядом арматурний профіль, вироблений способом гарячої прокатки, сьогодні можна поділити на кільцевій, серповидний, змішаний (новий) і трефовий (чотиристоронній).
Європейський серповидний профіль (рис. 1, б) по EN-10080-1 і DIN 488 може мати варіанти виконання, які відрізняються кроком, кутом нахилу серповидних виступів по відношенню один до одного.
За фізико-механічними властивостями та іншими показниками якості будівельна арматура підрозділяється на класи міцності. Оскільки вона використовується для виробництва відповідальних будівельних деталей і конструкцій і споживання металу на 1м3 залізобетону становить в середньому 70 кг, або 10-25% від вартості залізобетону, до неї пред'являються дуже жорсткі вимоги, а саме:
- високі міцність і пластичні механічні властивості;
- міцність і жорсткість зчеплення з бетоном;
- низька распорность в бетоні;
- хороша зварюваність;
- корозійна стійкість і втомна міцність.
Міцність і жорсткість зчеплення арматури з бетоном і іншими матеріалами, а також її розпірною в бетоні багато в чому визначаються видом і геометричними параметрами профілю поверхні арматурного стрижня, а також властивостями бетону та технологічними параметрами його укладання. Випускаючи продукцію за власними технічними умовами, більшість заводів прагнуть до уніфікації, орієнтуючись на СТО АСЧМ 7-93 "Прокат періодичного профілю з арматурної сталі". Цей нормативний документ поширюється на класи А400С, А500С, А600С - стрижневу і бунтовую арматуру, вироблену як:
- гарячекатану без подальшої обробки;
- термомеханически зміцнену в потоці станів;
- механічно зміцнену в холодному стані.
Механічні властивості і зварюваність арматурної сталі залежать від її хімічного складу (гарячекатана арматура) і способу зміцнення (термомеханічна або термічна обробка, холодна деформація). Механічні властивості, хімічний склад, способи прокатки і зміцнення, параметри і вид профілю в тій чи іншій мірі визначають корозійну стійкість і міцність від утоми арматури.
Ефективність використання залізобетонних конструкцій в значній мірі залежить від споживчих характеристик арматури. Так, застосування термомеханически зміцненого прокату з міцністю 500-1200 Н / мм2 за рахунок зниження витратних коефіцієнтів дозволяє підвищити ефективність використання металу на 15-35%. Підраховано, наприклад, що використання 500 тис. Т в рік такого прокату дає економію 169,5 млн кВт / год електроенергії, або 37 тис. Т умовного палива.
Розглянемо експлуатаційні характеристики арматури за механічними властивостями (табл. 1). У гарячекатаної арматурної сталі по ГОСТ 5781 необхідні механічні властивості забезпечуються хімічним складом сталі. З цією метою використовуються не тільки вуглецеві стали 3-5сп, а й стали, леговані марганцем і кремнієм 35ГС, 25Г2С, а також більш міцні сталі, леговані хромом і титаном, - 23Х2Г2Т, 23Х2Г2Ц.
Таблиця 1
Механічні характеристики гарячекатаної арматури
Арматурна сталь підрозділяється на класи в залежності від мінімального значення межі текучості (Н / мм2) і експлуатаційних характеристик (С - зварювальна, К - стійка проти корозійного розтріскування під напругою). Зварюваність прокату забезпечується технологією виробництва і хімічним складом сталі, з якої він виготовлений. Величина вуглецевого еквіваленту (Се) для зварюваного арматурного прокату класу А400 повинна бути в межах 0,3-0,52%, для класу А500 - в межах 0,35-0,52% і 0,4-0,65% - для класу А600.
Арматурну сталь класів А-I (А240) - А-IV (А600) виробляють гарячекатаної, класу А-V (А800) - з низькотемпературним відпусткою, класу А-VI (А1000) - з низькотемпературним відпусткою або термічною обробкою в потоці прокатного стану.
Для армування залізобетонних конструкцій відповідно до ГОСТ 10884 виготовляють термомеханічно або термічно зміцнену арматуру Ж 10-40 мм з вуглецевих і низьколегованих сталей, марки і режими термічного зміцнення яких вибираються заводом-виробником. Арматурну сталь виготовляють 6 класів (див. Табл. 2).
Таблиця 2
Термічно зміцнена арматура по ГОСТ 10884
Найбільш часто використовується арматура Ат800 (Ат-V) Ж10-14 мм. Найбільші постачальники термічно зміцненої арматури - "Северсталь" (Ж14 мм), ЗСМК (Ж12-18 мм), РУП БМЗ (Ж15-32 мм). Термомеханічеські зміцнена арматура для напружених конструкцій по ГОСТ 10884 проводиться тільки мірної довжини, зазвичай 6,8 і 7,5 м. Ця арматура призначена для виготовлення попередньо напружених плит-перекриттів.
Механічні властивості термічно зміцненої арматурної сталі різних класів, в тому числі свариваемой і стійкою проти корозійного розтріскування під напругою, до і після електронагріву, а також результати випробування на вигин повинні відповідати вимогам, наведеним в табл. 3.
Таблиця 3
Механічні властивості термічно зміцненої арматурної сталі
Останнім часом заводи рідко виробляють арматуру класу A-I по ГОСТ 5781, замість цього катають круглий профіль по ГОСТ 535, який як будівельна арматура не може бути використаний.
Слід зазначити, що РУП БМЗ спільно з НИИЖБ ще за часів СРСР першим почав уніфікацію і виробництво арматури класу А500С. На замовлення будівельних підприємств випускалися і досвідчені партії арматури завдовжки 24,2 м. Із збільшенням частки монолітного житлового будівництва ця арматура має зростаючий попит.
В Європі сьогодні проглядається тенденція на збільшення обсягу випуску холоднодеформованої арматури діаметром до 20 мм в бунтах. Вона має більш високі властивості міцності і корозійну стійкість, вигідно відрізняючись від гарячекатаної і за зовнішнім товарного вигляду. Основним нормативним документом є DIN 488. Арматура виконується у вигляді круглого в перетині профілю з нанесеним тристоронньою рифленням по периметру перетину і в основному проводиться в тривалкових клітях фірм "Koche", "GSG" за схемою, наведеною на рис. 4.
У СНД холоднодеформована арматура з тристоронньою профілем діаметром 6-10 мм випускається в дуже малих обсягах за технічними умовами підприємства-виробника. У Росії є кілька виробників арматури цього виду за своїми технічними умовами, наприклад ТУ 14-1-5372-99 "Сталь холоднодеформована періодичного профілю для армування залізобетонних конструкцій". Орловський сталепрокатний завод свого часу випускав арматуру з чотиристороннім профілем по ТУ 14- 170-217-94 "Холоднодеформована з чотиристороннім періодичним профілем для армування залізобетонних конструкцій". Подібна арматура в даний час освоєна в Челябінську і Магнітогорську. Крім перерахованих вище, на будівельному ринку періодично з'являються зовні різноманітні види холоднодеформованої арматури (рис. 5).
Характерною особливістю даних виробів, вироблених в Росії, є знижене значення відносного подовження s10 не більше 6%. Це пов'язано в основному з явищем наклепу і післядеформаційного старіння.
На закінчення слід згадати використовувану будівельниками для виробництва сітки кладки арматурний дріт ВР-1 діаметром 3-5 мм по ГОСТ 6727-80 і міцну арматуру по ГОСТ 7348-81 "Дріт з вуглецевої сталі для армування попередньо напружених залізобетонних конструкцій" для струнобетонов і залізничних шпал . Якщо дріт ВР-1 проводиться зі звичайної низьковуглецевої сталі за ГОСТ 380, то високоміцний арматурний дріт проводиться з високовуглецевої сталі Ст.75-85 по ГОСТ 14959. Така сталь забезпечує номінальне тимчасовий опір в межах 1470-1780 Н / мм2 в готовому профілі діаметром 3 -8 мм. В даний час ця арматура в Білорусі не проводиться і закуповується в Росії, хоча за хімічним складом вона відповідає катанці для металокорду і РМЛ, яку випускає РУП "Білоруський металургійний завод". На жаль, незважаючи на можливість виготовлення такої катанки, організувати виробництво високоміцної арматури в даний час не представляється можливим, тому що крім спеціального деформуючого інструменту і обладнання для рихтування та намотування готової арматури необхідні агрегати для патентування катанки перед деформацією і відпустки арматурного дроту перед змотуванням.
Технологія виробництва високоміцної арматури принципово розроблена, причому без традиційного патентування, фахівцями ТОВ "Будівельні ресурси", але через організаційні причини поки не реалізована на практиці.