М.Н.ШЕСТЕРКИН, инж. (НИИЖБ), Свойства арматурной стали класса А500С, поступающей на стройплощадки Москвы
В настоящее время в России осуществляется переход на новую арматурную сталь, применяемую в обычном железобетоне единого класса - А500С. Она заменяет все классы арматурных сталей от А240 (А-I) до А600 (A-IV). На стройках Москвы применение этой стали регламентируется стандартом СТО АСЧМ 7-93, требования которого соответствуют требованиям евростандарта EN 10080 и международного стандарта ISO 6935, а также территориальными строительными нормами ТСН 102-00 /1, 21. Арматура данного класса может применяться в любых климатических зонах страны при температурах от +50 до -70°С б.ез ограничений во всех видах железобетонных конструкции и арматурных изделий.
Большинство металлургических заводов у нас в стране и странах СНГ уже выпускают арматуру класса А500С. Это Криворожский, Западно- Сибирский (ЗСМК) и Череповецкий меткомбинаты, а также Белорусский (БМЗ) и Молдавский метзаводы. Арматура этих заводов изготавливается способом термомеханического упрочнения (ТМУ) в потоке проката. Чусовским метзаводом (ЧМЗ), единственным в России, освоено производство горячекатаной арматурной стали класса А500С. В ближайшее время планируется освоение выпуска арматуры данного класса на всех металлургических заводах России.
В связи с началом широкого внедрения арматуры класса А500С в строительство, на протяжении ряда лет сотрудниками НИИЖБ это сталь производства Криворожского меткомбината (порядка 70-80%). Остальные заводы распределяются по объемам поставок в следующем образом: ЗСМК -15%, БМЗ -10%, ЧМЗ - 5% (данные - по строительству объекта ММДЦ «Москва-Сити»), Следует отметить, что в зависимости от поставщиков на отдельно взятых стройплощадках, процент применяемой арматурной стали класса А500С может колебаться в значительных пределах.
Требования стандарта к содержанию основных элементов и химический состав арматурной стали класса А500С поступающей на стройки Москвы приведены в таблице 1.
Анализ полученных данных показывает, что основные марки стали используемые металлургическими заводами - это Ст.ЗГпс и 20ГС. ЧМЗ выпускает арматуру класса А500С из стали марки 20ГСФ/3 /.
Несмотря на то, что на строительных объектах преобладает арматура класса А500С Криворожского МК вся арматурная сталь периодического профиля и других метзаводов подвергалась всестороннему исследованию ее механических свойств, прочности сварных соединений, а также геометрических размеров и погонной массы стержней. Результаты исследований геометрических размеров профиля приведены в таблице 2.
Геометрические размеры периодического профиля и массы 1 п. м. стержня полностью соответствуют осуществлялся контроль качества арматурной стали, поступающей на стройки Москвы для оценки соответствия ее свойств выше указанным стандарту и нормам. За период с 1999 по 2001 г. включительно, при осуществлении входного контроля качества арматурной стали было испытано на растяжение по методике ГОСТ 12004 более 550 образцов от 276 партий-плавок диаметром 10-36 мм. Дополнительно, в соответствии с требованиями стандарта СТО АСЧМ 3-93 были проведены испытания образцов арматурной стали на изгиб.
Подавляющее большинство арматуры класса А500С поступающей на строительные объекты, требованиям стандарта для арматуры класса А500С. Следует отметить тот факт, что погонная масса стержней мелких диаметров (10-12 мм) зачастую поступает на стройплощадки с плюсовым допуском, а более крупных (20-36 мм) с минусовым. Величина относительной площади смятия f, выступов является обобщенной характеристикой прочности сцепления арматурного стержня с бетоном. Нормируемая величина fr для арматуры диаметром 10-40 мм включительно, имеет значение 0,056. Данные исследований показали, что в зависимости от завода-изготовителя и диаметра арматуры, величина fr колеблется в пределах от 0,066 до 0,074.
Анализ полученных данных механических испытаний (см.табл.З) показал достаточно высокие средние значения предела текучести от. Его величина колеблется в пределах 569,3-611,0 Н/мм2. Среднее значение в генеральной совокупности по всем диаметрам составляет 585,2 Н/мм2, а нормативное значение с обеспеченностью более 95% (X-1.64S) - 517,4 Н/мм2. При этом, значение расчетного сопротивления Rs=450 Н/мм2 обеспечивается с величиной более 99,9%. Среднее значение временного сопротивления ав по всем испытанным диаметрам составляет 714,8 Н/мм2, а нормативное значение - 640,8 Н/мм2, что значительно превышает требуемую стандартом величину 600 Н/мм2.
Диаграмма растяжения арматуры класса А500С относительного удлинения при разрыве 65, в зависимости от диаметра арматуры, составляют 19,2- 21,9 %. При этом, нормативные значения лежат в пределах 16,8-19,0%, а в генеральной совокупности по всему исследованному сортаменту -17,1%.
Усредненная диаграмма растяжения испытанной арматурной стали класса А500С (см. рис.) характеризуется явно выраженной площадкой текучести и, в зависимости от диаметра арматуры, ее длина составляет 0,19-0,56% для ТМУ и 0,84- 2,02% для горячекатаной арматурной стали. Среднее значение относительного равномерного удлинения 5Р для ТМУ арматуры составляет 9,2%, а для горячекатаной 11,3%, при нормируемом значении - не менее 2%.
Все испытанные образцы на изгиб в холодном состоянии вокруг оправки, регламентированной СТО АСЧМ 7-93 на 180°, выдержали испытание.
Прочность сварных соединений стержней арматуры класса А500С, выполненных ванной сваркой на стальной скобе и внахлестку по ГОСТ 14098-91, в условиях стройплощадки показали снижение временного сопротивления для горячекатаной стали в ванных стыках до 5%, а в нахлесточных до 4%. Испытания нахлесточных соединений ТМУ стали класса А500С показали, что величина разупрочнения в зоне сварки не превышает 4,5%.
Оценивая результаты испытаний, можно отметить, что в обоих случаях величина временного сопротивления сварных соединений превышает нормируемую величину в первом случае на 8-16%, а во втором на 13-15%.
Проведенные исследования свойств арматуры класса А500С, поступившей на стройки Москвы за 1999-2001 г.,позволяет сделать вывод о том, что по своим прочностным показателям, по пластичности и свариваемости она не только отвечает требованиям Российских и международных стандартов, но в ряде случаев и превосходит их.
Бетон и железобетон, 2002 №1