Настоящее и будущее арматуры железобетонных конструкций в России

2/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ АРМАТУРЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ В РОССИИ

THE PRESENT AND THE FUTURE OF

REINFORCEMENT REINFORCED CONCRETE IN RUSSIA

С.А.Мадатян

S.A. Madatyan

МГСУ

В статье приведены исторические данные становления производства арматурного проката периодического профиля. Показаны пути прогресса в развитии железобетона с повышением прочности применяемой арматуры.

In article the historical data of formation of manufacture reinforcement hire of a periodic profile is cited. Progress ways to development of reinforced concrete with increase of strength of applied reinforcement are shown.

Впервые промышленное производство арматурного проката периодического профиля было освоено в нашей стране в 1950г. Первым видом такого проката была сталь марки Ст5 класса А300 (A-II).

До этого всю арматуру делали из гладкого круглого сечения проката стали марок Ст0 и Ст3. Позднее в 1956г. было начато производство и применение горячекатаной арматуры марки 25Г2С класса А400 (A-III). Однако, из-за дефицитности и высокой стоимости легирующих элементов ее выпускали в небольшом количестве, составляющая примерно 15-30% от потребности.

В 1960г. было начато массовое промышленное производство более экономичной стали этого класса марки 35ГС. Это позволило достичь ежегодного производства и применения горячекатаной арматуры класса А400 в 1961г. - 1 млн.т, в 1965г. - 1,8 млн.т и 3,4 млн.т в 1970г. [1 - 4].

Параллельно разрабатывались новые марки и новые технологии получения высокопрочной напрягаемой горячекатаной стали классов А600, А800 и А1000 (А-IV, A-V и A-VI). Эти стали марок 20ХГ2Т, 23Х2Г2Т и 22Х2Г2ТАЮ [2,4] позволили обеспечить в стране производство широкого круга преднапряженных железобетонных изделий от пустотных настилов до стоек опор линий электропередач (Ц.Ф.О), ферм, балок и т.д. изделий пролетом от 6,0 до 36 м. Объем применения такой арматуры диаметром 12-40 мм составлял до 220 тыс.т. в год, что позволило изготавливать ежегодно до 12,0 млн. м3 преднапряженного железобетона.

Низкоуглеродистую холоднотянутую проволоку диаметром 3-5 мм начали применять в нашей стране для армирования железобетонных конструкций еще в 40-е

годы прошлого века. С 1953г. ГОСТ 6727-53 были установлены браковочные значения временного ее сопротивления 5500 кг/см2 (550 Н/мм2).

Дальнейшие работы, выполненные под руководством профессора К.В.Михайлова [4], привели к созданию и массовому производству и применению холоднодеформированной арматуры периодического профиля сначала класса Вр-1, а сейчас класса В500С по ГОСТ Р 52544 и БК 10080 (ст0,2>500 Н/мм2 и Ств>550 Н/мм2).

С 1993г. подобную арматуру изготавливают также холоднокатаной с двух и трехсторонним серповидным периодическим профилем диаметром до 12 мм и поставляют как сталь класса А500С или В500С.

Объем производства и применения в России холоднодеформированной арматуры диаметром 3-10 мм в виде сеток и других арматурных изделий составляет 1520% от общего объема применения арматурной стали.

Производство специальной высокопрочной проволочной арматуры и арматурных канатов началось в нашей стране после 1956г. при активном участии НИИЖБ и ЦНИИЧМ.

Лишь в последние годы нам удалось добиться выпуска углеродистой холоднотянутой проволоки диаметром 3-8 мм и арматурных канатов из нее диаметром 6015 мм необходимых для ответственных конструкций мостов, АЭС на Череповецком и Белорецком метизных предприятиях, а с выходом ГОСТ Р 53772-2010 узаконить нормативные требования к арматурным канатам соответствующие мировым стандартам (см.табл.1).

Таблица 1

Нормируемый уровень прочности стабилизированных арматурных канатов

Страна, №№ стандартов Диаметр, мм Условный предел текучести ^0,1 Временное сопротивление, §п (А§*) ^геЬ за 1000 час

Н/мм2 % % 2,5

1740 1960 3,5 -«-

Европа Рг.БК 10138 Канаты 0 9,0 1650 1860 -«- -«-

0 12,5 1650 1860 -«- 2,5

0 15,2 1675* 1860 3,5 -«-

США А-416-А422 Канаты 012,7 1675 1860 -«- 2,5

0 15,24 1680** 1860 3,5 -«-

Япония ЛБ 031093536, ТУ Канаты 012,7 1680 1860 -«-

015,2 2,5

1740 1960 3,5 -«-

Россия Канаты 0 9 1650 1860 -«- -«-

ГОСТР 012,5 1650 1860 -«-

53772-2010 015,2

* С1

** ^0,2

2/2011

ВЕСТНИК _МГСУ

Работы по созданию сначала термически, а затем термомеханически упрочненной арматуры были начаты нами в НИИЖБ в 1958г. Результатом этих исследований было создание первого ГОСТ 10884-64 «Сталь термически упрочненная стержневая для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций» в котором впервые в мире были регламентированы требования к механическим свойствам этой арматурной стали.

В 1962г. коллективом сотрудников ЦНИИЧермета под рук.проф. А.П.Гуляева [2], УралНИИстройпроекта (г.Челябинск) и Рязанского завода ЖБИ № 2 была разработана и построена на этом заводе промышленная установка ЭТУ-1 для термического упрочнения арматуры путем ее контактного электронагрева под закалку в воде и последующего отпуска путем контактного электронагрева [3,4].

Эта технология позволила получить впервые в мире в промышленных масштабах термически упрочненную стержневую арматуру класса Ат600 (Ат-1У) из стали марки Ст5 и класса Ат800 (АТ-У) из стали 35ГС.

В 1964г. на комбинате «Криворожсталь» были построены сначала опытная, а затем опытно-промышленная установка, на которых был выполнен комплекс необходимых исследований [3,4], и пущена в 1967г. в промышленную эксплуатацию первая

в мире установка для термического упрочнения в потоке проката арматуры диаметром 10-14 мм движущейся со скоростью 13-15 м/сек.

На этих установках выпускали в основном высокопрочную напрягаемую арматурную сталь классов Ат800 и Ат1000, общий объем производства, который достиг в 1988г. 600 тыс.т.

В Европейских странах всю стержневую арматуру периодического профиля унифицировали перейдя с 1979г. по БЫ 10080 на единый класс стали B500W (А500С) с нормативным пределом текучести 500 Н/мм2 (см.табл.2) с химическим составом по табл.3.

Таблица 2

Нормируемый уровень прочности современной массовой арматуры_

Страна №№ стандартов

Класс арматуры

Н/мм

§п

%

не менее

Сортамент, мм

Австрия ОКЮЯМ

ББ1 500

500 550 600

580 620 670

17 17 15

2,5

4-50 4-50 4-50

Германия БШ 488

ББ1 500/550 Вб1 600 Б 670/800

500 600 670

550 670 800

18 15 10

5,0 5,0 5,0

12-63,5 12-50,0 18-75,0

США

А706/А706М

0.60

420 550

550 690

10-14 10-12

10-55 10-55

Япония ЛБС 3142

ББ 40 ББ 50

400 500

570 630

16 12

6-51

Россия ГОСТ 52544

А500С В500С

500 500

600 550

14

2,5

6-40

Россия ТУ 14-15596-2010

А600С

600

740

14

10-40

5

4

Это автоматически сделало целесообразным переход на производство и применение термомеханически упрочненной стержневой арматуры диаметром 10-40 мм, т.к. иным способом получить требуемые свойства свариваемой арматурной стали при содержании углерода не более 0,22% сложно и дорого.

_Таблица 3

Содержание элементов, % не более

С1' Si Mn P S n2) Сэкв1)

0,22 0,60 1,60 0,050 0,050 0,012 0,50

Примечания:

'' Для стержней диаметром более 32 мм допускается содержание углерода до 0,25% (0,27%) и углеродного эквивалента (Сэкв) до 0,55% (0,57%).

2) Указанное ограничение по содержанию азота не относится к содержанию азота в связанном состоянии.

3) В скобках приведено содержание элементов в готовом прокате.

С учетом вышесказанного, в систему классов и обозначений арматурной стали были внесены некоторые изменения. Классы стали обозначаются по величине минимального нормируемого предела текучести, так же, как это принято в международной классификации ISO [5 — 7]. Введен новый класс арматуры для обычного железобетона А500 и введена современная терминология (см.табл.4).

_Таблица 4

Класс Предел Временное Относительное

арматурной текучести сопротивление удлинение

стали §5

Н/мм2 %

не менее

A240(A-I)1) 240 380 25 -

А3002) (A-II) 300 500 19 -

А4002) (A-III) 400 600 (500)4) 16 -

А500 (At-IIIC) 5003) 600 14 -

A600(A-IV,At-IV) 600 740 12 4

A800(A-V, Ат-V) 800 1000 8 2

A1000(A-VI,At-VI) 1000 1200 7 2

A1200(At-VIII) 1200 1400 6 2

Примечания:

1) В скобках приведены старые обозначения классов.

Эти классы стали планируется полностью исключить из применения, заменив на единый класс арматуры периодического профиля А500С.

Свариваемая арматура обозначается индексом «С», например А500С. Термомеханически упрочненная - индексом «т» после буквы А, например, Ат800 (прежнее обозначение Ат-У) или Ат600С.

Указанная в скобках величина относится к термомеханически упрочненной стали.

2/2011 ВЕСТНИК _ 2/2011 МГСУ

Термомеханически упрочненную арматуру периодического профиля для обычного железобетона класса Ат-ШС (Ат440С) из Ст5сп и Ст5сп в СССР начали разрабатывать в 1973г., а промышленное производство было освоено в 1976г.

Были внесены изменения в ГОСТ 10884(см.табл.3) и разработан отраслевой стандарт СТО АСЧМ 7-93, регламентирующий требования к свариваемой арматуре классов А400С, А500С и А600С, а затем первый Российский стандарт на арматуру периодического профиля классов А500С и В500С - ГОСТ Р 52544-2006.

Дальнейшее развитие технологии производства и международной стандартизации привело к тому, что в 21 веке [5,8,9] мир переходит постепенно на арматурную сталь для обычного железобетона классов А550 и А600 (см.табл.2).

Таким образом, оправдал себя наш прогноз [5,8,9] 1985г. о том, что будущее за унифицированной арматурой класса А600С хорошо свариваемой и высокопластичной [9].

Однако, прогресс в развитии железобетона определяется не только повышением прочности применяемой арматуры.

Необходимо решить как минимум следующие проблемы:

- экологически чистые и энергосберегающие технологии арматурных работ;

- применение неметаллических материалов;

-обеспечение предварительного напряжения высокопрочной арматурой всех без исключения изгибаемых железобетонных элементов зданий и сооружений;

- полная автоматизация производства арматурных и железобетонных элемен-

Каждая из этих тем требует естественно отдельного рассмотрения.

Но как показала наша практика решение этих проблем вполне реально.

Литература

1.Соколовский П.И. Арматурные стали. М.Металлургия. 1964. -208с.

2.Гуляев А.П., Астафьев A.C., Волкова М.А. и др. Высокопрочные арматурные стали. М.Металлургия.-1966. - 138с.

3.Мулин Н.М. Стержневая арматура железобетонных конструкций. - М.Стройиздат. 1974. -233с.

4.Мадатян С.А. Арматура железобетонных конструкций. М. Воентехлит. 2000. 256с.

5.Применение стали с пределом текучести выше 600 Н/мм2 для арматуры железобетона. СЭВФ. ТЕМА. 1.26/3.85. -Будапешт, 1985. сентябрь.13с.

6.Дегтярев В.В. «Изменчивость механических свойств и площади поперечного сечения арматуры класса А500С.//Бетон и железобетон. -2005. №1.с.2-7.

7.ГОСТ Р 52544-2006. «Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия. М.Стандартинформ. 2006.20с.

8.David P. Gustafson. Raising the Grade/Concrete International. April.2010.pp. 59-62.

9.Новая арматурная стали класса А600С/С.А.Мадатян, Л.А.Зборовский, Д.Е.Климов. Стройметалл. № 5. 2010. с.7-10.

References

1. Sokolovsky P. I. Reinforcement steels. M.Metallurgija. 1964.-208p.

2. Guljaev A.P., Astafev A.S., Volkova M. A, etc. High-strength reinforcement steels. M.Metallurgija.-1966. - 138 p.

3. Mulin N.M. Rod reinforcement of reinforced concrete designs. - M.Strojizdat. 1974.-233p.

4. Madatyan S.A. Reinforcement of reinforced concrete. M.Voentehlit. 2000. 256p.

5. Application of a steel with a fluidity limit above 600 Н/мм2 for reinforced concrete reinforcement. SEVF. TEMA. 1.26/3.85. - Budapest, 1985. september.13p.

6. Degtyaryov V. V «Variability of mechanical properties and the area of cross-section of reinforcement of class A500C.//Concrete and reinforced concrete.-2005. №1.p.2-7.

7. GOST P 52544-2006. «Hire reinforcement welded a periodic profile of classes A500C and B500C for reinforcing of reinforced concrete designs. Specifications. M. Standartinform. 2006.20p.

8. David P. Gustafson. Raising the Grade/Concrete International. April.2010.pp. 59-62.

9. New reinforcement steels of class A600C/S.A. Madatyan, L.A.Zborovsky, D.E.Klimov. Strojmetall. № 5. 2010. p.7-10

Ключевые слова: арматура, сталь, прокат, высокопрочная, периодический профиль. железобетонные конструкции, свариваемость, термомеханически упрочненная.

Keywords: reinforcement, steel, hire, high-strength, a periodic profile, reinforced concrete, welded, thermo mechanics strengthened.

Рецензент: Одесский П.Д., д-р техн. наук, проф. ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко ОАО «НИЦ

Строительство».