ве дисперсных порошков, силикатов со стабильным составом и но­ вых видов арматурных элементов. Это позволит получить материалы с характеристиками, близкими к металлу и керамике.

2.3. Арматура

Современная арматура выпускается в виде прямолинейных стержней гладкого или периодического профиля диаметром 8- 70 мм, бунтов диаметром 3-14 мм, арматурных канатов, а также фибр для фибробетона.

Для армирования железобетонных конструкций применяется арматура следующих видов:

-горячекатаная гладкая или периодического профиля диамет­ ром 6-40 мм;

-термически или термомеханически упрочненная периодиче­ ского профиля диаметром 6-40 мм;

-холоднодеформированная периодического профиля диаметром

3-12 мм;

-арматурные канаты диаметром 6-15 мм.

Вжелезобетонных конструкциях допускается также применять арматуру, упрочненную вытяжкой на предприятиях строительной индустрии. Качество такой арматуры регламентируется «Руково­ дством по технологии изготовления предварительно напряженных железобетонных конструкций» (М.: Стройиздат, 1975).

Качественная арматура для ненапряженных железобетонных конструкций начала применяться в нашей стане недавно. В 50-х гг. прошлого века начался выпуск арматуры класса А-Ш из стали марок

25Г2С и 35ГС 06-40 мм. Арматура этого класса изготовлялась из стали с очень высоким содержанием углерода - 0,29 и 0,37%, а так­ же марганца - 1,6 и 1,20% соответственно, что зачастую приводило к хрупким разрушениям в местах дуговой сварки. По данным НИИЖБ, большинство аварий железобетонных конструкций связано с хрупким разрушением арматуры из стали марки 35ГС. Вероятность хрупкого разрушения в месте сварки в этой арматуре, по экспертным оценкам, достигает 50%.

По международным нормам сталь с содержанием углерода 0,3% и более считается несвариваемой.

Арматура из стали этих марок выпускается 06 -^0 и по совре­ менным нормам называется А400.

29

в 70-х гг. в нашей стране впервые в мире была разработана тех­ нология изготовления термомеханически упрочняемого проката, применяемая сегодня на всех металлургических предприятиях мира.

Новая технология отличается тем, что металл с высокой скоро­ стью проходит сквозь трубы, в которые под давлением 20-25 атмо­ сфер подается вода. При этом внутренние слои стали не успевают охладиться и тепло постепенно выходит через поверхностный охла­ жденный слой. Металл приобретает различную структуру внутри и снаружи, а также особые механические свойства - он практически не ломается при изгибе, даже в местах дуговой прихватки.

Эта унифицированная свариваемая арматура класса А500С содер­ жит в стали не более 0,22% углерода и выпускается кроме термомеха­ нически упрочненной (06-40 мм) горячекатаной с микролегированием (05-40 мм) и холоднодеформированной (04-16 мм).

Изгиб вокруг оправки 3^/ составляет 180“.

Переход на сталь этого класса позволяет экономить не менее 10% арматуры, так как ее расчетное сопротивление на растяжение и сжатие Rs = 450 НУмм^, что на 23% больше, чем у стали А400.

Высокая прочность и пластичность позволяют применять эту арматуру взамен других классов - А240, АЗОО и А400 во всех клима­ тических зонах.

Следует также отметить, что себестоимость термомеханически упрочненной стали ниже, чем у горячекатаной марки 35ГС и 25Г2С, так как позволяет сократить расход легирующих добавок и перейти на полуспокойную сталь.

Осуществленный на ряде заводов переход на серповидный (ев­ ропейский) профиль (рис. 2.1, а) позволяет значительно сократить расходы на изготовление валков, так как их износ уменьшается на 20-30%. Внедряется и новый профиль, предложенный НИИЖБ

{рис. 2.1, б).

Механические свойства арматурных сталей характеризуются диаграммой напряжения - деформации или В зависимости от механических свойств арматурные стали разделяются на две под­ группы: так называемые мягкие и твердые. Мягкие стали имеют диа­ грамму су^-8^ с горизонтальной площадкой текучести, отвечающей физическому пределу текучести стали Оу (рис. 2.2, а). Диаграмма

У твердых сталей не имеет площадки текучести; за условный предел текучести для таких сталей принимается напряжение ао,2, от­ вечающее остаточному удлинению, равному 0,2% (см. рис. 2.2, б).

30

а)

б)

Рис. 2.1. Современная арматура периодического профиля:

а) серповидный профиль (европейский); б) новый профиль (НИИЖБ)

Рис. 2.2. Диаграммы напряжения - деформации для арматурной стали:

а) мягкой; б) твердой; 1 - физический предел текучести; 2 - условный пре­ дел текучести; 3 - условный предел упр}тости; 4 - предел упругости холоднодеформированной стали классов Вр1200-Вр1500 и канатов классов К1400 ц К1500

Кроме физического или условного предела текучести механиче­ ские свойства характеризуются временным сопротивлением - на­ пряжением, предшествующим разрыву, условным пределом упруго­ сти сто,о2 ~ напряжением, при котором остаточные деформации равны 0,02%, пределом упругости Us.eJ < сго.02 И модулем упругости, к мяг­ ким сталям относятся горячекатаные арматурные стали классов А240 (А-1); АЗОО (А-П); А400 (А-Ш); А500; А500С и холоднодефор­ мированная классов В500 и В500С. К твердым - горячекатаные ста­ ли классов А600 (А-1У); А800 (А-У) и А 1000 (А-VI), термические упрочненные стали, а также высокопрочная арматурная проволока и канаты.

Выбор арматуры для железобетонной конструкции прежде всего определяется возможностью использования ее прочности, в качест­ ве ненапрягаемой арматуры изгибаемых элементов следует преиму-

31

щественно применять арматуру классов А400, АЗОО, А500С, а также классов В500 (Вр-1), В500С. Арматура более высокого класса без предварительного напряжения, как правило, не применяется, так как ее высокую прочность (напряжения^гВыше 500 МПа) трудно полно­ стью использовать в связи с возможностью раскрытия нормальных трещин и большими прогибами конструкции, или используется классов А540 (А-Шв) и А600 (А*-1У) при наличии технико­ экономического обоснования.

Всжатых элементах продольную ненапрягаемую арматуру так­ же следует в большинстве случаев применять из горячекатаной ста­ ли классов А400 (А-Ш), А500С, поскольку максимально возможные напряжения в арматуре ограничиваются предельными деформация­ ми укорочения сжатого бетона порядка 400 МПа при отсутствии специальных мероприятий типа косвенного армирования. При нали­ чии обоснования экономической целесообразности допускается ис­ пользовать в качестве сжатой арматуры сталь классов А600 (А-1У), А800 (А-У), А1000 (А-VI) и их модификации.

Вкачестве напрягаемой арматуры в предварительно напряжен­ ных элементах применяют арматуру более высоких классов, так как предварительное напряжение, повышая нагрузку, при которой обра­ зуются трещины, значительно уменьшает ширину их раскрытия и прогибы и позволяет тем самым использовать высокую прочность стали.

Выбор того или иного класса арматуры определяется взаимосвя­ занными требованиями прочности и деформативности. Для элемен­ тов небольшого пролета (до 12 м), как правило, оказывается доста­ точным применение горячекатаной стали А500, А600 (А-1У), А800 (А-У), А1000 (А-VI) и термически упрочненной стали классов АтбООС (Ат-1УС), АтбООК (Ат-1УК), Ат800 (Ат-У), Ат800СК (АтУСК), АтЮОО (Ат-VI) и АтЮООК (Ат-У1К), допускается также при­ менение менее эффективной стали класса А540 (А-Шв), а для эле­ ментов больших пролетов целесообразно применять высокопрочную арматурную проволоку классов от Вр1200 до Вр1500 (Вр-П), а таюке арматурные канаты классов К1400 и К1500 (К-7 и К-19). Примене­ ние арматурных канатов в конструкциях длиной 6 м и менее нецеле­ сообразно из-за затруднения с обеспечением надежной анкеровки.

Вкачестве поперечной арматуры обычно применяется арматура более низких классов - горячекатаная сталь классов А240 (А-1), АЗОО (А-П), А400 (А-Ш) и обыкновенная арматурная проволока класса В500 (Вр-1).

32

Помимо приведенных основных факторов на выбор арматурной стали влияют и многие другие условия, в том числе температурные, условия эксплуатации конструкций, степень агрессивности среды, наличие динамических или многократно повторяющихся нагрузок, требования к трещиностойкости конструкции, выполнение армат)фы в виде сварных каркасов и сеток, условия унификации и т.д. Так, в конструкциях, эксплуатируемых на открытом воздухе или в неотап­ ливаемых зданиях в районах с расчетной зимней температурой ниже 30 °С, не допускается применение арматуры класса А600 марки ста­ ли 80С (диаметром 10-18 мм), класса АЗОО марки стали Ст5пс (диа­ метром 18-40 мм) и класса А240 марки стали СтЗкп.

Эти виды арматуры можно применять в конструкциях отапли­ ваемых зданий, расположенных в указанных районах, если в стадии возведения несущая способность конструкций будет обеспечена ис­ ходя из расчетного сопротивления арматуры с понижающим коэф­ фициентом 0,7 к расчетной нагрузке с коэффициентом надежности по нагрузке у/= 1,0.

Прочие виды и классы арматуры можно применять без ограни­ чения.

Для монтажных (подъемных) петель элементов сборных железобе­ тонных конструкций следует применять горячекатаную арматурную сталь класса А240 марок СтЗсп и Ст Зпс и класса АЗОО марки 10ГТ.

В настоящее время в мире производится ~90 млн тонн стали пе­ риодического профиля. В нашей стране производится сейчас только 4 млн тонн, причем расход стали на 1 м^ железобетона в России ~65 кг/м^, что почти в два раза больше, чем в Америке и Европе

(35 кг/м^).

Причиной такого большого удельного расхода арматуры явля­ ются:

1.Недостаточно активное применение арматуры класса А500С. Объем ее выпуска составляет только 60% от общего объема, а при ее применении не всегда осуществляется необходимый пе­ ресчет.

2.Неэффективная технология строительства.

3.Малое применение предварительного напряжения арматуры, особенно в монолитном домостроении.

Неэффективная технология арматурных работ содержит два ос­ новных недостатка - нахлестные стыки рабочей арматуры и очень малый объем применения сеток заводского изготовления.

При производстве монолитного железобетона до 10% арматуры перерасходуется на стыки, выполняемые внахлестку.

3 Заказ 40

33

Использование дуговой сварки при этих стыках кроме увеличе­ ния расхода арматуры повышает трудоемкость работ, так же, как и при ванной сварке, требует большого расхода электроэнергии и не гарантирует необходимого качества. Перепуски рабочей арматуры требуют также заметного увеличения поперечной арматуры.

Экспертная проверка качества соединений ванной сваркой обна­ руживает до 30% брака, так как этот вид сварки требует очень высо­ кой квалификаций сварщиков,

В большинстве зарубежных экономически развитых стран при­ меняют резьбовые муфты {рис. 2.3, а) или опрессованные втулки

{рис. 2.3, б).

а)

б)

1

^ 9 Ъ 001 ЮООО' Ч-

Рис. 2.3. Прогрессивные стыки соединения:

а- резьбовые муфты: 1 - резьба обратного направления; 2 - резьба одного шага; б - опрессованные втулки

На концах стержней нарезается резьба на длину Ids, и они со­ единяются муфтой, иногда с контргайкой.

Применяются также переносные прессы для опрессовки соеди­ нительных втулок. Подобное оборудование начинает применяться и в России.

применение втулок экономичнее резьбовых муфт.

Вязка арматуры на объектах за рубежом практически не приме­ няется. На заводе заранее готовятся сетки в виде «карт» или рулонов, а также плоские или пространственные каркасы.

Объясняется это также необходимостью экономии дорогого ручного труда на стройке и требованиями контроля качества арма­ турных работ.

34