1 . Номенклатура и объем выпускаемых изделий, их характеристика

Для изготовления арматурных стержней и проволоки применяются различные малоуглеродистые, углеродистые, конструкционные и низколегированные стали, которые могут быть классифицированы по способу выплавки, методам обработки, механическим свойствам, химическому составу, структуре, свариваемости и применению.

По способу выплавки арматурную сталь можно разделить на мартеновскую и конверторную. Самый распространенный метод получения стали — мартеновский, однако из-за высокой стоимости и большой длительности цикла ее получения стал применяться конверторный способ с продувкой кислородом. Сравнивая сталь по качеству и стоимости в зависимости от производства и учитывая значительный прирост мощностей гидроэлектростанций, можно ожидать широкого использования электроплавок для получения стали.

При каждом способе выплавки стали могут применяться различные способы ее раскисления. Стали делятся на кипящую, спокойную и полуспокойную (по интенсивности выделения газов, т. е. по поведению жидкой стали в процессе ее затвердевания, влияющему на ее структурообразование). Максимальная химическая однородность стали в слитке наблюдается при спокойном ее раскислении и наоборот—максимальная структурная и химическая неоднородность проявляется у кипящей стали.

В зависимости от назначения и гарантируемых характеристик сталь подразделяется на две группы и одну подгруппу: к группе А относится сталь, поставляемая по механическим свойствам, к группе Б сталь, поставляемая по химическому составу, и к подгруппе В сталь, поставляемая по механическим свойствам, с дополнительными требованиями к химическому составу. К арматурной стали обычно предъявляются требования группы А и подгруппы В.

Для указания способа получения стали в индекс ее марки вводятся дополнительные обозначения: при мартеновском способе для группы А — Ст3, Ст5кп, Ст6пс, для подгруппы В — ВСт3кп, ВСТ 5 пкп и т. д., при конверторном способе для группы А — КСТ 0, КСТ 5 пс, для подгруппы В — ВКСт, 3псп, ВКСт. 5, при бессемеровском способе — БСт3 и т. д. (схема 1).

В зависимости от методов обработки арматурная сталь бывает горячекатаной, термически обработанной или холоднодеформированной. Горячекатаная арматура гладкого цилиндрического и периодического профиля получается путем прокатки заготовок в горячем состоянии через вальцы прокатных станов. для повышения механических свойств горячекатаные стержни могут упрочняться различными методами. При термическом упрочнении сталь подвергается закалке в воде и низкотемпературному отпуску, а при холодном деформировании — силовому удлинению, скручиванию, калибровке и т. д.

П олучение холоднодеформированной высокопрочной проволоки — довольно сложный процесс: катанка диаметром 6—12 мм, полученная горячим способом, термически обрабатывается путем ее патентирования (нагрева и двухступенчатого с разными скоростями охлаждения), подвергается травлению в растворе кислот и омеднению, а затем волочению (интенсивному поперечному обжатию и продольному растяжению) с последующим низкотемпературным отпуском.

По механическим свойствам арматура должна соответствовать гарантированным параметрам то пределу текучести σ_т, временному сопротивлению разрыву σ_в, относительному удлинению при растяжении δ, углу загиба или числу перегибов в холодном состоянии. В зависимости от этих свойств арматурная сталь подразделяется на следующие классы:

горячекатаная —А-Ι, А-ΙΙ, А-ΙΙΙ, А-ΙV, Ак;

термически упрочненная — Ат-IV, Ат-V, Ат-VI, Атк;

холоднодеформированная—А-IIв, А-IIIВ, В-I, В-II, Вр-II;

пряди из высокопрочной проволоки — П2, П5, П7, П19, П18, П25;

канаты— К-2Х3, К-2Х7, К-2Х19 (двухпрядные);

К-3Х3, К-3Х7, К-3Х 19 (трехпрядные); К-7Х3, К-7Х7 (семипрядные); К-2Х2Х4; К-2Х2Х7 (двухстренговые).

Минимальные гарантированные показатели механических свойств арматуры устанавливают статистической обработкой результатов испытания и построения распределения полученных результатов с учетом средних значений.

В ГОСТ 5.1459—72 изложены требования по обеспечению качества арматурной стали и системы контроля. Завод-поставщик должен гарантировать средний уровень механических свойств арматуры с доверительной вероятностью Р-0,977 (например, для стали 35ГС σ_т=40—44 и σ_в =60—68 кгс/мм²). При этом должна быть обеспечена однородность механических свойств и их стабильность во времени.

Класс арматуры можно определить по профилю арматурных стержней (проволоки) и окраске их концов. Горячекатаная арматура класса А-Ι имеет

гладкий профиль; класса А-II — периодический с поперечными выступами, идущими по винтовой линии; классов А-III, А-IV — периодический с выступами,

размещаемыми в виде «елочки» (рис. 1). Кроме того, концы арматурных стержней из стали А-IV и Ат-IV окрашиваются в красный цвет; из стали Ат-V — в синий, из стали А-VI—в зеленый и из стали Ат-V1I - желтый.

Рис. 1. Разновидности профиля арматуры: а – горячекатаная классов А-Ι; б – А-ΙΙ; в –А-ΙΙΙ и А-ΙV; г – высокопрочная проволока классов В-II; е – трехпроволочная прядь П-3; ж – семипроволочная прядь П-7; з – канат.

По химическому составу арматурная сталь подразделяется на марки в зависимости от содержания в ней основных химических элементов (табл. 1).

Из табл. 1 видно, что содержание как углерода, так и легирующих добавок в составе арматурной стали одного класса колеблется в значительных пределах. Это используется при термической обработке, поскольку при минимальном содержании углерода в стали одной и той же марки можно получить арматуру класса Ат-IV, а при максимальном — арматуру классов Ат-V и Ат-VI. Кроме того, в зависимости от химического состава (особенно в пределах марки) могут изменяться пластические свойства арматуры, поэтому среднее количество элементов в сплаве должно отвечать техническим условиям.

В зависимости от содержания углерода и легирующих добавок (Si, Мп, Сr, Сu) арматурные стали делятся на малоуглеродистые (до 0,4% углерода — Ст. 3, Ст. 5), углеродистые конструкционные (до 0,8—46 % углерода — Ст. 70, Ст. 80,

У —8) и низколегированные (до 1 % Si, до 2% Мn, около 1,5% Сr — 25Г2С, 35ГС, 20ХГ2Ц). Для маркировки стали каждому легирующему элементу присвоена определенная буква: марганцу— Г, кремнию — С, хрому — Х, никелю — Н, фосфору — Р и т. д. Например, сталь, содержащая 0,20—0,29% углерода, 1,2—1,6% марганца, 0,6—0,9% кремния, обозначается маркой 25Г2С (марганца до 2% — Г2 и кремния до 1% — С).

Структура арматурной стали зависит от содержания углерода и методов ее обработки. Например, структура горячекатаной стали меняется от феррито-перли тной (при содержании 0,2—0,3% углерода) и бейнитной (при содержании 0,35—0,4 % углерода) до перлитной (при содержании 0,45—0,8% углерода). При этом с повышением количества этого элемента крупность зерен стали уменьшается с раздроблением феррита (светлые зерна) и переходом его в перлит (темные зерна). Холодная обработка стали вытяжкой и прокатом обеспечивает волокнистую структуру, а термическая (закалка в воде с низкотемпературным отпуском) приводит к образованию мелкодисперсной структуры троостита и мартенсита.

По свариваемости арматурную сталь делят на хорошо и удовлетворительно свариваемую, ограниченно свариваемую с применением специальных способов сварки и несвариваемую.

К хорошо свариваемым сталям относятся горячекатаная арматура с малым содержанием углерода—Ст. 3, Ст. 5. Низколегированные стали 25Г2С, 35ГС, 26ХГ2Ц, 26ХГСЦ, 23Х2Г2Т следует отнести к удовлетворительно свариваемым, а стали 65ГС, Б45Г2С, 80С (с повышенным содержанием углерода) — к несваривае мым. Термически обработанные арматурные стали относятся к ограниченно свариваемым и несвариваемым, так как высокая температура и окисление при сварке приводят к разупрочнению или в некоторых случаях к повышенной хрупкости стали. К неудовлетиорительно свариваемым относятся и холоднодеформированные стали, сварка которых также приводит к раз- упрочнению и повышению хрупкости.

По области применения арматурная. сталь подразделяется на арматуру, используемую для конструкций с ненапрягаемой и предварительно напряженной

а рматурой, работающей при динамических знакопеременных воздействиях. Кроме того, к арматуре предъявляются особые требования для обеспечения ее нормальной работы в агрессивных средах.

Сборные железобетонные конструкции армируют ненапрягаемыми и предварительно напряженными арматурными элементами. В первом случае их выполняют в виде сеток и каркасов, а во втором — в виде пучков, пакетов, стержней и прядей. Арматурные элементы для сборных железобетонных конструкций можно разделить на следующие группы: сетки, плоские и пространственные каркасы, элементы для предварительного напряжения и закладные детали (рис. 2).

Сетки — это арматурные элементы из проволоки одинакового диаметра без выделения рабочих и распределительных стержней. Их применяют как монтажную арматуру, обеспечивающую прочность изделия во время формования и транспортирования (верхняя сетка пустотных и ребристых плит), изготовляют из проволоки диаметром 3—6 см. Сетки выпускают не только на заводах сборного железобетона, но и централизованно. Сетки, изготовленные на специальных заводах из проволоки разного диаметра и с разным размером ячеек, поставляют в виде рулонов.

Плоские каркасы выполняют из рабочих и распределительных или монтажных стержней, используют как несущие элементы. Устанавливают в растянутой зоне конструкций, работающих на изгиб. Эти каркасы обеспечивают полную систему армирования конструкций в плоскостях, перпендикулярных действующим нагрузкам (нижние каркасы плит настилов), и по высоте конструкций в плоскостях, параллельных действующим усилиям (каркасы для балок, прогонов и т. д.). Каркасы длиной до 9 м в некоторых случаях поставляют централизованно.

Пространственные каркасы выполняют из рабочей, распределительной и монтажной арматуры, обеспечивающей полную систему армирования конструкции. Такие каркасы могут быть прямоугольного и квадратного сечения для армирования колонн, стоек, прогонов; таврового и двутаврового — для

а рмирования балок, прогонов и ригелей; круглого сечения — для армирования изделий, имеющих форму тел вращения (трубы, сваи, опоры); П-образного сечения — для армирования лотко каналов, вентиляционных и сантехнических блоков, специальных панелей.

Рис. 2 Виды арматурных элементов: а – сетки; б - г - плоские каркасы; д -и пространственные

каркасы; к- элементы для предварительного напряжения; л- закладные детали.

Элементы для предварительного напряжения изготовляют в виде гибких стержней, равных при продольном напряжении длине конструкции, а при поперечном обжатии — ширине и высоте конструкции и имеющих специальные анкерные устройства, обеспечивающие передачу предварительного напряжения на бетон. Эти элементы могут быть выполнены из стержневой арматуры, пучков, прядей и канатов. Они требуют особой точности параметров, влияющих на получение заданного напряжения (расстояние между анкерами, прочность соединения их с арматурой, жесткость анкеров, шайб и т. д.).

Закладные детали выполняют из сортового проката (сталь полосовая, угловая, швеллеры и т. д.) и стержневой арматуры в виде анкеров. Их приваривают к арматуре или устанавливают отдельно, обеспечивая сборку конструкций зданий и сооружений путем сварки или при помощи болтовых соединений.

Сетки, плоские и пространственные каркасы могут быть вязаными или сварными. В некоторых случаях из плоских каркасов получают пространственные путем соединения их или гнутья. Следует всегда стремиться к получению сварных арматурных элементов, так как они имеют следующие преимущества по сравнению с вязаными: жесткость и прочность каркасов, равномерное распределение напряжений в рабочей арматуре, что дает возможность уменьшить сечение распределительной арматуры, надежное заанкеривание арматуры в бетоне, что позволяет отказаться от крюков на концах стержней, упрощение конфигурации арматурных стержней; повышение степени механизации и автоматизации процессов заготовки арматуры; сокращение расхода металла на 10—20%, снижение себестоимости арматурных элементов на 20—40%.

Эскиз выпускаемых изделий, вес, диаметр арматуры, класс стали, а также объем их производства приводится в таблицах 1.1 и 1.2.

Т аблица 1.1 Номенклатура и объем выпускаемой продукции

Наименование	Эскиз	№ позиции	Кол-во, диаметр, класс стали	Длина стержня, мм	Масса единицы, кг/м	Общая масса , кг
Закладная деталь		1 2	Ст 3 60х4 4, d 14 , А-1	100 420	31,2 1,21 Итого:	3,12 2,03 5,15
Монтажная петля		1	1, d 10, А-1	1100	0,68 Итого:	0,68 0,68
Плоская сетка		1 2	5, d 4, Вр-1 6, d 3, Вр-1	1280 300	0,12 0,02 Итого	0,6 0,12 0,72
Плоский каркас		1 2 3	1, d 5, Вр-1 1, d 4, Вр-1 11, d 4 , Вр-1	1020 1020 205	0,15 0,09 0,02 Итого:	0,15 0,09 0,22 0,46
Напрягаемая арматура		1	1, d 14, А-1V	6280	7,59 Итого:	7,59 7,59

1 2 3

6, d 25, А-V 14, d 32, А-V 96, d 10, А-1

11950 11950 1000

3,853 6,31 0,617 Итого:

276,3 1055 59,23 1391

Объемный каркас

Таблица 1.2. Объем выпускаемой продукции

Номенклатура	Годовой выпуск, тонн/штук	Суточная потребность, тонн/штук	Сменная потребность, тонн/штук	Часовая потребность, тонн/штук
Закладная деталь	16000/3106796	56,1/12280	28,05/6140	3,5/768
Монтажная петля	8000/11764705,9	28,07/46501	14,03/23250	1,75/2906
Плоская сетка	36000/50000000	126,3/197628	63,2/98814	7,89/12351
Плоский каркас	32000/69565217	112,28/274961	56,14/137481	7,02/17185
Напрягаемая арматура Объемный каркас	20000/2635046 48000/34508	70,18/10415 189,7/136	35,08/5208 94,86/68	4,38/651 11,85/9
Всего:	160000	582,63	291,36	36,39

Таблица 1.3 Механические характеристики арматурной стали

Класс	Предел текучести, σт МПа	Временное сопротивление разрыву, σв МПа	Относительное удлинение в % не менее
Горячекатаная арматурная сталь
А-I А-1V А-V	235 590 785	3875 785 1030	25 8 7
Арматурная проволока
Вр-I	1440 - 1040	1800 - 1300	2,5-3