В своей жизнедеятельности человек сталкивается с арматурой намного чаще, чем кажется на первый взгляд. И для этого не нужно иметь отношение к металлургии, строительству и другим областям промышленности. В сегодняшней публикации мы попробуем разобраться, что собой представляет арматура в целом и строительная арматура в частности. А также детальнее рассмотрим те виды стального арматурного проката, которые производятся и используются в Украине в настоящее время.
Арматура в промышленности и в быту
Для начала несколько слов о терминологии. Какие у вас ассоциации при упоминании слова «арматура»? Если честно, у меня их две: ребристый стальной прут и сливной бачок. Но уж поверьте, это – далеко не полный спектр применений данного термина.
Арматура – это набор вспомогательных элементов или деталей (обычно стандартизированных), которые не входят в основной состав агрегата, конструкции, механизма, сооружения и т.д., однако обеспечивают их правильную и эффективную эксплуатацию.
Наиболее популярные виды арматуры:
- Трубопроводная арматура – детали трубопроводов, позволяющие регулировать потоки газа, пара, воды и других сред, предупреждать обратное движение, перекрывать подачу при аварийных выбросах и т.д. Такая арматура подразделяется на отводящую (воздухо- и конденсатоотводы), регулирующую (вентили, датчики и регуляторы давления), предохранительную (клапаны), запорную (задвижки, краны), аварийную и др.
- Арматура для армирования железобетонных конструкций (ЖБК) – обязательная составляющая железобетонных конструкций, обеспечивающая их прочность и эксплуатационную стойкость, воспринимающая растягивающие и сжимающие усилия. Такая арматура разделяется на гибкую (стержни, проволока, фибра, сварные каркасы и сетки) и жесткую (уголок, швеллер, двутавровая балка и др.).
- Печная арматура – металлические элементы высокотемпературных печей, способствующие увеличению их прочности и обеспечивающие эффективное охлаждение наружных частей.
- Валковая арматура – детали и инструменты прокатных станов, которые обеспечивают правильную подачу раската в прокатные валки, удерживают его в калибрах, выполняют кантовку и т.д.
В материаловедении и смежных с ним науках также достаточно широко используется понятие «армирование», которое обозначает намеренное введение в состав материала высокопрочных элементов или других составляющих в виде отдельных частиц и волокон с целью придания ему специфических свойств. Армирование ЖБК – один из таких примеров. Кроме того, на этом принципе основано большинство технологий производства композиционных материалов.
Поскольку разновидностей арматуры и сфер ее применения очень много, я не смогу охватить их все в одной обзорной статье. Поэтому дальнейшее повествование будет сфокусировано на том, что для меня ближе всего – на стальном арматурном прокате. Несмотря на развитие альтернативных видов армирования ЖБК (фибра, проволока, полимерные изделия, арматурные канаты/ пряди и т.д.), стальная арматура в прутках и бунтах все еще является самой используемой металлопродукцией в данном сегменте строительной отрасли благодаря оптимальному сочетанию качественных характеристик и цены.
Товары, которые могут вас заинтересовать
Стальной прокат для армирования железобетона: стандарты и особенности
Стальная арматура для железобетонных конструкций представляет собой горячекатаный или холоднокатаный сортовой прокат круглого или периодического сечения, который поставляется в прутках или бунтах/мотках. Арматурная сталь периодического профиля имеет на поверхности не менее двух рядов поперечных ребер, которые равномерно распределены по всей длине. Обычно номинальный диаметр арматурного проката находится в диапазоне 4,0-50,0 мм (за редкими исключениями для специфических применений). Общую классификацию и виды арматуры для железобетонных конструкций, а также способы ее производства, обозначения и применения вы можете изучить в другой публикации на нашем сайте.
Для того, чтобы понять, какая арматура используется для железобетонных конструкций в Украине, следует обратиться к действующей нормативной базе. Согласно данным государственного предприятия «Украинский научно-исследовательский и учебный центр проблем стандартизации, сертификации и качества», в настоящее время у нас действуют следующие стандарты на технические требования к стальной арматуре:
- ДСТУ 3760:2019 «Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Общие технические требования» - основной нормативный документ для строительной арматуры в нашей стране, который распространяется на прокат гладкого и периодического профиля диаметром 5,5-40 мм. В нем описывается как арматура ненапрягаемая для железобетонных конструкций, так и прокат для предварительно напряженных ЖБК.
В соответствии с этим стандартом изготавливается арматурный прокат классов А240С (с гладким профилем), А400С, А500С, А500Е, А600, А600С, А800 и А1000 (с периодическим профилем). Технология изготовления выбирается производителем, для классов А400С и выше обычно используется термомеханическая прокатка.
- ДСТУ 9130:2021 «Прокат горячекатаный из арматурной стали для железобетонных конструкций. Технические условия» описывает требования к прокату классов А240 (гладкий профиль), А300, А400, А600, А800 и А1000 (периодический профиль, если другое не оговорено в заказе) диаметром от 6 до 80 мм, в прутках и мотках.
Этот стандарт Украины не так давно заменил советский ГОСТ 5781-82, однако сохранил почти все параметры продукции в первозданном виде. Особенностью данного нормативного документа является то, что арматура для монолитных железобетонных конструкций всех классов прочности, кроме А800 и А1000, изготавливаются без применения термической или термомеханической обработки. Уровень механических свойств в этом случае достигается исключительно за счет легирования стали, поэтому такой прокат будет, во-первых, всегда дороже аналогов по ДСТУ 3760, а во-вторых – будет иметь худшую свариваемость в сравнении с термомеханически упрочненным прокатом. Это обязательно следует учитывать при анализе технико-экономической целесообразности использования таких изделий в строительных проектах.
- ГОСТ 10884-94 «Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций. Технические условия» - «потомок» советского стандарта с таким же индексом, который распространяется на гладкую и периодического профиля арматуру диаметром 6-40 мм классов Ат400С, Ат500С, Ат600, Ат600С, Ат600К, Ат800, Ат800К, Ат1000, Ат1000К и Ат1200.
Я не совсем понимаю, для чего в Украине до сих пор сохранили в действии этот нормативный документ, разработанный Госстандартом россии (а до этого - СССР). Особенно если учесть, что все ключевые классы арматуры, о которых идет в нем речь, и так имеются в действующем национальном ДСТУ 3760. Возможно, это сделано для того, чтобы оставить импортерам возможность завозить на внутренний рынок арматурный прокат производителей из стран СНГ, которые не желают осваивать продукцию по нашим национальным стандартам (поправьте меня, эксперты проектного и строительного бизнеса, если я не прав).
- ДСТУ EN 10080:2009 «Сталь для армирования бетона. Свариваемая арматурная сталь. Общие требования» является полным аналогом европейского стандарта EN 10080. Он устанавливает условия поставки и определения нормируемых характеристик сварной арматуры, которую применяют в железобетонных изделиях. Стали могут быть ребристыми, профилированными или гладкими.
Как по мне, данный стандарт является несколько необычным, поскольку содержит детальную терминологию, инструкции по определению характеристических величин и пр., но при этом не включает описание таких важных параметров арматуры, как классы прочности, механические свойства, требования к циклическим испытаниям и т.д. Следовательно, при заказе продукции по ДСТУ EN 10080 следует оговаривать какой-то дополнительный стандарт на технические требования и испытания арматуры для железобетонных конструкций (как вариант, DIN 488, ISO 6935 и т.д.).
Прокат арматурный по ДСТУ 3760. А500С vs А400С
Впервые ДСТУ 3760 был введен в 1999 году. И это был один из первых национальных нормативных документов, который не являлся «калькой» советского ГОСТа с новой обложкой. Стандарт вобрал в себя не только лучшие практики отечественной металлургии, но и требования к арматурному прокату, оговоренные актуальными на тот момент зарубежными нормами ISO 6935, DIN 488, BS 4449, ISO 6934 и др. Это в свою очередь способствовало как развитию поставок украинской арматурной продукции на экспортные рынки, так и совершенствованию технологий изготовления и рационального использования арматуры внутри страны.
Именно в то время металлургические предприятия Украины освоили и начали системно поставлять на рынок прокат арматурный класса А500С, который широко применялся за рубежом, но был совершенно неизвестен на просторах бывшего СССР. Поскольку требования ДСТУ 3760 существенно отличались от действующих до этого норм (а арматура А500С и вовсе отсутствовала в отечественной строительной документации), даже потребовалась разработка специального нормативного документа, получившего название «Рекомендации по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98 при проектировании и изготовлении железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры». Эти рекомендации были разработаны и внедрены Техническим комитетом по стандартизации «Арматура для железобетонных конструкций» в 2002 году, но являются действующими и по сей день.
Опыт использования арматурного проката А500С был настолько успешен, что он за считанные годы полностью вытеснил продукцию класса А400С, которая до этого была ключевым видом проката для армирования железобетона в Украине и странах СНГ. Оценив очевидные преимущества арматуры, которая при том же химическом составе и свариваемости обеспечивает большие прочностные и несущие характеристики ЖБК, предприятия строительного сектора массово перешли на А500С, сократив потребление проката А400С практически до нуля.
Именно поэтому у меня искреннее удивление вызвал тот факт, что в настоящее время, через более чем 20 лет успешного использования горячекатаной арматуры А500С, в проектах реконструкции и восстановления Украины все чаще стал упоминаться прокат А400С, что лично я считаю «шагом назад» в железобетонном строительстве. И я попробую пояснить свою точку зрения, опираясь на нормативно-техническую документацию (НТД).
Как уже было сказано, арматурный прокат обоих классов, А400С и А500С, в Украине производится по одному и тому же нормативному документу – ДСТУ 3760 (сейчас у нас действует этот стандарт в редакции 2019 года). Для изготовления обоих видов продукции используются одни и те же сталеплавильные и прокатные агрегаты.
Оба вида арматуры являются свариваемыми (об этом говорит буква «С» в их маркировке). Свариваемость обеспечивается химическим составом стали, а химический состав у этих классов арматурного проката согласно ДСТУ 3760:2019 идентичен.
Химический состав стали некоторых видов арматурного проката по ДСТУ 3760 (плавочный анализ), %
|
Класс арматурного проката |
C, % |
Si, % |
Mn, % |
P, % |
S, % |
N, % |
As, % |
Углеродный эквивалент Сэ |
|
А240С |
≤ 0,22 |
≤ 0,50 |
- |
≤ 0,045 |
≤ 0,045 |
≤ 0,012 |
≤ 0,08 |
≤ 0,50 |
|
А400С, А500С |
≤ 0,22 |
≤ 0,50 |
- |
≤ 0,045 |
≤ 0,050 |
≤ 0,012 |
≤ 0,08 |
≤ 0,50 |
|
А800 |
≤ 0,37 |
≤ 2,40 |
≤ 2,30 |
≤ 0,040 |
≤ 0,040 |
≤ 0,012 |
≤ 0,08 |
- |
|
А1000 |
≤ 0,32 |
≤ 2,40 |
≤ 2,30 |
≤ 0,040 |
≤ 0,040 |
≤ 0,012 |
≤ 0,08 |
- |
При одинаковых требованиях к химическому составу механические свойства у арматурных сталей А400С и А500С существенно разнятся – последняя прочнее процентов на 20.
Механические свойства некоторых видов арматурного проката по ДСТУ 3760
|
Класс арматурного проката |
Предел текучести σт/σ0,2, Н/мм2 |
Временное сопротивление σв, Н/мм2 |
Отношение σв/ σт (σ0,2) |
Относительное удлинение δ5, % |
Испытания на изгиб в холодном состоянии |
|
|
Угол, град |
Диаметр оправки* |
|||||
|
А240С |
≥ 240 |
≥ 370 |
≥ 1,25 |
≥ 25 |
180 |
0,5dн |
|
А400С |
≥ 400 |
≥ 500 |
≥ 1,10 |
≥ 16 |
90 |
3dн |
|
А500С |
≥ 500 |
≥ 600 |
≥ 1,08 |
≥ 14 |
90 |
3dн |
|
А800 |
≥ 800 |
≥ 1000 |
≥ 1,05 |
≥ 8 |
45 |
5dн |
* dн – номинальный диаметр прутка, мм
В соответствии с уже упомянутыми «Рекомендациями по применению арматурного проката…» оба класса проката рекомендуются к использованию в качестве продольной и поперечной арматуры. При этом продукция класса А500С имеет значительные преимущества по сравнению с А400С, поскольку обладает более высокими характеристиками:
- Нормативное сопротивление растяжению Rsn и расчетное сопротивление растяжению для граничных состояний второй группы Rs,ser для А500С составляют 500 МПа, а для А400С – 400 МПа (таблица 4 нормативного документа);
- Коэффициент надежности по арматуре при расчете конструкций по предельным состояниям первой группы для проката диаметров 25-32 мм класса А500С равен 1,15; для класса А400С – 1,07-1,10 в зависимости от состояния поставки арматуры (таблица 5 нормативного документа);
- Расчетное сопротивление арматуры растяжению и сжатию для граничных состояний первой группы (таблица 6 нормативного документа):
o А500С: при продольном растяжении, Rs, и при сжатии, Rsc – 435-450 МПа (в зависимости от диаметра арматуры);
o А400С: при продольном растяжении, Rs, и при сжатии, Rsc – 365-375 МПа (в зависимости от диаметра и состояния поставки арматуры).
Из вышесказанного следует, что арматурный прокат класса А500С гораздо эффективнее по сравнению с продукцией класса А400С. Использование арматуры А500С вместо А400С позволяет снизить металлоемкость железобетонных конструкций без какого-либо негативного влияния на их эксплуатационные характеристики. Кроме того, продукция класса А500С системно используется в проектах, где А400С не может применяться из-за низких прочностных параметров, которые не обеспечивают необходимую надежность и эксплуатационную устойчивость конечных изделий.
В общем, причина всплеска популярности арматуры А400С в проектах восстановления, реконструкции и развития инфраструктуры в Украине для меня совершенно непонятна. Очень надеюсь, что это действительно обусловлено какими-то специфическими условиями строительства, а не связано с профессиональной халатностью, желанием нажиться на критически важных для нашей страны инициативах или лоббированием чьих-то интересов. Ведь многие тендеры под такие проекты сейчас проводят международные доноры, которые не имеют достаточной технической экспертизы и оперируют той документацией, которую им предоставили. Возможно, мы вскоре узнаем ответ.
