2. Класифікація та ТЕРМІНОЛОГІЯ
Арматуру залізобетонних конструкцій підрозділяють:
за умовами поставки на: бунтовую (дріт), гладку або періодичного профілю, що поставляється змотаною в бунти або мотки; стрижневу, періодичного профілю або гладку. поставляється у вигляді прямолінійних прутків; арматурні канати R або звивання, що поставляються в змотаним стані на котушках, в бунтах або в спеціальних контейнерах ;, арматурні вироби (сітки, каркаси, готові арматурні елементи);
по основному способі виробництва на: гарячекатану; зміцнену витяжкою або скручуванням; термічно зміцнену шляхом гарту зі спеціального нагріву і подальшого відпустки або термомеханічногозміцнення в потоці прокатки; холоднотягнутий зі сталі звичайної якості; Патентірованний холоднотягнутий і відпущену або стабілізовану (дріт і арматурні канати з неї).
Високоміцну арматурну сталь виробляють у вигляді стрижнів або дроту з періодичним профілем, що забезпечує необхідне зчеплення з бетоном. Однак періодичний профіль, покращуючи зчеплення арматури з бетоном, є джерелом певних концентраторів напружень і знижує міцність стали, особливо при динамічних і багаторазово повторюваних навантаженнях. Тому при натягу арматурної сталі на бетон, коли не потрібно зчеплення з бетоном, використовують гладку високоміцний дріт або стрижні з гладкою поверхнею. Анкеровку арматурних елементів здійснюють за їх кінців за допомогою спеціальних анкерних пристроїв.
Нижче розглянемо основні поняття і термінологію по напруженої і звичайної арматурної сталі, прийняті у вітчизняній та міжнародній практиці. Для напруженої арматури ці дані систематизовані в документі ФІП-ЕКБ-Рілем 24.1.20 «Термінологія по стали для попередньо напруженого залізобетону» [2].
Дріт - арматурна сталь, що поставляється в бунтах. Підрозділяється на гарячекатану (класів А-1, А-II і А-III), холоднокатану (класів В-I, Bp-1, В-II, Bp-II) і термічно або термомеханически зміцнену.
Стрижні - арматурна сталь, що поставляється у вигляді прямолінійних прутків періодичного профілю або гладких в гарячекатаному і термомеханически зміцненому стані. До цього виду арматури відноситься сталь всіх класів, що випускається по ГОСТ 5781-82 і 10884-81 діаметром 10 мм і більше.
Арматурні канати одноразової плетення - арматурний елемент, звитий з 2, 3, 7 або 19 дротів. 7 і 19 - дротяні канати класів К-7 і К-19 мають одну центральну прямолінійну дріт, навколо якої оповиті по спіралі 6 дротів в один ряд або 18- в два ряди. Крок і напрямок скрутки однакові для всіх дротів.
Волочіння арматурний канат - канат одноразової плетення, протягнутий через фильер (в нашій країні в даний час не випускається).
Арматурний канат багаторазової плетення складається з декількох арматурних канатів одноразової плетення, розташованих по спіралі навколо центрального каната.
Практично вся високоміцна напружена арматурна сталь проходить в процесі виробництва термічну обробку. Слід розрізняти зміцнюючу термообробку, що проводиться шляхом нагрівання стали від температур вище критичної точки АС3 (діаграми стану «залізо-вуглець»), загартування у воді або маслі і подальшого відпустки (самоотпуска), від зм'якшувати термообробки, здійснюваної при температурах нижче Асі при 250-500 ° С для зняття внутрішніх напружень або штучного старіння стали.
У різних країнах для виготовлення високоміцної арматурної сталі застосовують такі види термообробки.
Патентування - нагрів сталі до 860-970 ° С з подальшим ізотермічним розпадом аустеніту при 410-550 ° С в ваннах з розчином солі або свинцю з метою отримання по перетину виробу структури, що складається з феритної матриці з рівномірно розподіленими в ній цементними пластинами [241] .
Патентування застосовують для отримання холоднотянутой дроту класів В-II і Bp-II.
Загартування і відпустку-нагрів стали до температури не нижче 800 ° С, швидке охолодження (гарт в масло або воду) і подальший відпустку при 400-500 С. Це остаточна термообробка, що забезпечує необхідні властивості стали. За такою технологією отримують термічно зміцнену арматурну сталь в ФРН і Японії. У нашій країні так само упрочняют арматурну сталь на установках електротермічного зміцнення (ЦЮ) [1].
Термомеханнческое зміцнення - полягає в швидкому і рівномірному охолодженні стали, деформованої в гарячому стані, від температури не менше 800 ° С до температури відпустки. Цей вид зміцнення широко застосовується в нашій країні для виробництва арматурної сталі підвищеної та високої міцності класів At- 111С, At- IVC, At- IVK, Ат-V і At-VI з тимчасовим опором від 600 до 1400 МПа. За рахунок прояву ефекту ВТМО при такій обробці забезпечується висока пластичність сталі (див. Гл. V).
Низькотемпературний відпустку - нагрівання сталі до 250-500 ° С з наступним охолодженням на повітрі. Застосовується при виготовленні високоміцного дроту, арматурних канатів і стрижневою арматури класів А-V і А-VI. Цей вид термообробки використовують для зменшення внутрішніх напружень, що виникають в стали внаслідок деформаційного зміцнення і попередньої обробки, а також для видалення водню [2, 8].
Низькотемпературний відпустку підвищує умовні межі пружності і плинності, а також пластичність стали і міцність при багаторазово повторюваного навантаження [9]. Його застосовують також після механічного зміцнення стрижневої арматурної сталі витяжкою або скручуванням. В цьому випадку розрізняють два режими, які не обов'язково призводять до однакових результатів:
штучне старіння, здійснюване при відносно низькій температурі, порядку 250 ° С;
зняття внутрішніх напружень-при температурі вище 250 ° С, але за більш короткий час.
Крім термічної обробки для отримання високоміцної арматурної сталі застосовуються також наступні види зміцнення:
Механіко-термічна обробка (стабілізація) - низькотемпературний відпустку, поєднаний з пластичною деформацією. Використовується для підвищення умовних меж пружності і плинності і підвищення релаксаційної стійкості стали.
Волочіння про холодному стані - механічне зміцнення шляхом зменшення площі перетину сталевого прута внаслідок докладання зусиль розтягування: дріт протягають через фильер, що виготовляється зазвичай з карбіду вольфраму. Ця операція є невід'ємною частиною виробництва високоміцного дроту класів Bp-II і В-II. У деяких країнах таким шляхом упрочняют готові арматурні канати після їх стабілізації [8].
Витяжка в холодному стані (зміцнення витяжкою) - механічне зміцнення шляхом холодного деформування сталі періодичного або гладкого профілю. Вітчизняна металургійна промисловість не застосовує цього зміцнення через його високої трудомісткості. У будівництві його використовують для отримання сталі класу А-Шв. За кордоном цей спосіб зміцнення поширений досить широко для виробництва стрижнів діаметром до 40 мм з межею плинності 800-1000 МПа.
Скручування в холодному стані - механічне зміцнення скручуванням стрижнів щодо їх власної осі. Для забезпечення заданої деформації обидва кінці стержня закріплюються в захопленнях машини для скручування, один з яких закріплений нерухомо, а інший може повертатися. У вітчизняній практиці цей спосіб зміцнення для виробництва арматурної сталі не застосовується. За кордоном в більшості економічно розвинених країн широко застосовується для виробництва арматури з межею плинності 400-550 МПа. Цей спосіб також, як і зміцнення витяжкою, дозволяє істотно збільшити межі пружності і плинності стали без її додаткового легування.
Основні характеристики механічних властивостей арматурної сталі
В якості основних критеріїв застосовності тих чи інших видів стали в якості арматури залізобетонних конструкцій зазвичай використовують:
механічні властивості, які визначаються при осьовому статичному випробуванні на розтяг;
схильність до крихким руйнуванням, оцінювану шляхом випробувань на ударну в'язкість;
тривалу міцність або довговічність, оцінювану шляхом випробуванні на розтяг в умовах тривалої витримки під навантаженням, стійкість до корозійного розтріскування і витривалість при багаторазово повторних навантаженнях;
реологічнівластивості, т. е. релаксація або повзучість;
свариваемость, під якою розуміється не тільки можливість з'єднання арматурної сталі тими чи іншими видами зварювання, але забезпечення необхідних механічних властивостей, тривалу міцність і виключення можливості крихких руйнувань зварних з'єднань; технологічні властивості, т. е. технологічність арматури в переробці і експлуатації, до них можна віднести технологічність при зварюванні, т. е. можливість застосування стандартного устаткування для виконання зварних з'єднань;
збереження механічних властивостей при контактному електронагріванні в процесі напруги електротермічним способом;
забезпечення можливості влаштування тимчасових кінцевих анкерів без істотного разупрочнения стали.
Технологічність тих чи інших видів арматурної сталі визначається як властивостями самої стали так і досягнутим рівнем технічної забезпеченості, т. Е. Рівнем технологічного обладнання підприємств будіндустрії. Тому з розвитком і вдосконаленням обладнання для арматурних робіт створюється можливість для використання в будівельній індустрії більш міцних і економічних матеріалів і підвищення ступеня використання властивостей арматурної сталі.
Службові властивості арматурної сталі визначаються реальними розрахунковими опорами, з якими вона застосовується в залізобетонних конструкціях. Розрахункові і нормативні опору арматури визначаються всіма зазначеними вище комплексом механічних і технологічних властивостей. Головним при цьому є механічні властивості і діаграма умовно-миттєвого розтягування [1, 2, 3, 5].
Випробування арматурної сталі на розтяг істотно відрізняється від випробування на розтягнення інших видів стали. Це пов'язано з тим, що в даному випадку виявляються механічні властивості арматурного прутка як конструктивного елемента залізобетонної конструкції, пов'язані з профілем, видом зміцнення, властивостями стали по перетину і т. П. [2].
Як показали дослідження, проведені в СРСР і за кордоном, механічні властивості арматури, певні при короткочасному або тривалому випробуванні на розтяг, дозволяють оцінити не тільки її міцність і пластичність, але і в'язкість, схильність до релаксації напруг і інші показники. Випробування на вигин, багаторазовий перегин, ударну в'язкість дають непряму оцінку властивостей арматури і повинні проводитися за спеціально розробленими методиками з урахуванням дійсної роботи арматури в складі залізобетонного елемента [1, 2, 10, 11].