ЧТО ТАКОЕ СТАЛЬНАЯ АРМАТУРА? ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ И ВИДЫ АРМАТУРЫ
Металлическая арматура является наиболее востребованным видом стального проката с высоким показателем прочности. Представляет собой стальные прутья, имеющие различные варианты поверхностного профиля в зависимости от решаемых строительных задач. Арматура находит применение как основной или вспомогательный материал в строительных металлоконструкциях, ограждениях или заборах. Особую функцию выполняет арматура в сочетании с бетоном, образуя железобетонную конструкцию или просто железобетон. Это композитный материал с улучшенными механическими характеристиками прочности и пластичности. Обеспечивает высокую надежность и долговечность железобетонных конструкций (особенно, в условиях повышенной сейсмической активности или в режиме интенсивной эксплуатации). Бетон отлично работает на сжатие и сопротивляется сжимающим нагрузкам, а арматура нормально воспринимает растягивающие и изгибающие усилия, сопротивляется сдвигу и кручению. Бетон защищает арматуру от влияния коррозии, а арматура обеспечивает трещиноустойчивость и защищает бетон от разрушения.
Сферы применения стальной арматуры в строительстве
- жилые и коммерческие здания и сооружения;
- мосты, тоннели и трубопроводы;
- дамбы и гидротехнические сооружения; арматура используется для создания жесткой и надежной конструкции, которая выдерживает водную нагрузку.
- аэропорты и автомобильные дороги, эстакады: арматура используется для усиления бетонных плит, которые выдерживают тяжелые нагрузки;
- прочие инфраструктурные объекты.
- По форме сечения: круглая / квадратная.
- По химическому составу: углеродистая сталь (прочность) / нелегированная сталь (пластичность, коррозионная стойкость, износ).
- По назначению: рабочая (внешняя и основная нагрузки) / распределительная (равномерное распределение напряжения) / монтажная (соединительная, не несет нагрузки).
- По способу изготовления: горячекатанная (повышенная прочность) / холоднодеформированная (устойчивость к коррозии).
- По профилю: гладкий (легче в эксплуатации и при монтаже) / рифленый (лучше адгезия, устойчивость к динамическим нагрузкам, ударным нагрузкам, высокая прочность и жесткость).
ИСПЫТАНИЯ СТАЛЬНОЙ АРМАТУРЫ
Испытания арматуры проводят в лабораторных условиях на испытательных прессах, разрывных гидравлических машинах, испытательных машинах, копрах маятниковых, машинах кручения. При испытаниях может применяться измерительный инструмент (например, линейка, штангенциркуль). В ходе механических испытаний отделы входного и выходного контроля предприятий получают необходимую информацию о параметрах и характеристиках испытуемой арматуры. Арматуру испытывают на растяжение, сжатие, изгиб, срез, ударную вязкость, кручение.
ВИДЫ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ АРМАТУРЫ
1. Испытания арматуры на растяжение
Испытания арматуры на растяжение выполняют по ГОСТ 12004-81, ГОСТ 1497-2023 при нагружении статической силой до разрушения. Определяют показатели текучести, предел прочности (временное сопротивление арматуры), модуль упругости и деформацию арматуры.
Захваты для испытаний на растяжение
- Клиновые захваты Р.ЗКУ для фиксации плоских или цилиндрических образцов (механические Р.ЗКУ-М, пневматические Р.ЗКУ-П, гидравлические Р.ЗКУ-Т). Вкладыши должны иметь повышенную твердость насечки для исключения проскальзывания и вытягивания образца;
- Резьбовые захваты Р.ЗРГ для фиксации цилиндрических образцов с резьбовыми головками;
- Захваты Р.ЗЦГ для испытаний образцов с цилиндрическими головками.
Оборудование для испытаний арматуры на растяжение
- Машины для испытаний арматуры на длительную прочность X-TIME. В разработке!;
2. Испытания арматуры на изгиб
Испытания арматуры на трехточечный изгиб с последующим разгибом проводят по ГОСТ 34028-2016. Образцы квадратные или круглые, крестообразные соединения, тавровые соединения стержней с пластинами. Определяют влияние изгибающих напряжений на арматуру, прочность и модуль упругости при изгибе. Анализируют пластичность и деформируемость арматуры.
Приспособления для испытаний на изгиб
- Приспособление на изгиб ПТИ для испытаний круглых и плоских образцов арматуры на трехточечный изгиб с последующим обратным разгибом.
Оборудование для испытаний арматуры на изгиб
3. Испытания арматуры на сжатие
Для испытаний арматуры на сжатие используется ГОСТ 25.503-97. Стандарт определяет основные требования и правила испытаний арматуры силой сжатия. В результате механических испытаний в итоговом протоколе фиксируют физический или условный пределы текучести при сжатии, предел прочности при сжатии, предел упругости при сжатии, предел пропорциональности при сжатии. Образцы цилиндрические или призматические.
Приспособления для сжатия арматуры
- Приспособление на сжатие ПС для испытаний арматуры в режиме осевого сжатия;
- Приспособление на сплющивание П.СП для сплющивания арматуры.
Приборы для испытаний арматуры на осевое сжатие
4. Испытания арматуры на выносливость при многоцикловых нагрузках
Существует метод испытаний арматуры по ГОСТ 34227-2017 на выносливость в режиме многоциклового нагружения. Такие испытания арматуры проводят на специальных испытательных машинах (пульсаторах) с частотой нагружения от 1 до 200 Гц под контролем действующей силы. Испытания до установленного количества циклов или до разрушения испытуемой арматуры. Рассчитывается усталостная прочность арматуры.
Оборудование для испытаний арматуры на циклическую выносливость
- Испытательные машины (пульсаторы) для испытаний арматуры на выносливость X-PULSE. В разработке!
5. Испытания арматуры на малоцикловую выносливость
На малоцикловую выносливость арматуру испытывают при статическом приложении силы в направлениях растяжения и сжатия. Требования к данным испытаниям описаны в п.7 ГОСТ 34227-2017. Диаграмма малоцикловых испытаний арматуры представляет собой вид гистерезисной петли. Арматуру нагружают в течение 20 циклов: сначала до установленного растягивающего напряжения, далее разгружают и сжимают до установленного напряжения сжатия. По итогу испытуемый образец арматуры доводят до разрушения с фиксацией силы разрыва и предела прочности.
Оборудование для испытаний арматуры на циклическую выносливость
- Машины для испытаний арматуры на долговечность X-TIME. В разработке!;
1. Высоколегированная и термически упрочненная арматура не имеет ярко выраженной площадки текучести. При испытаниях такая арматура переходит в стадию пластической деформации постепенно. Определяется условный предел текучести. Относительное удлинение и деформативность незначительные.
2. Испытания мягкой арматуры аналогичны испытаниям стандартных металлов с зонами упругой деформации, текучести и упруго-пластической деформации. На диаграмме присутствует физический предел текучести (верхний предел текучести, нижний предел текучести). Относительное удлинение и деформация мягкой арматуры больше, чем у твердой арматуры.
3. При испытаниях высокопрочной арматуры рабочие части захватов и приспособлений (вкладыши, опоры, пуансоны, столы) должны иметь твердость не ниже твердости самой арматуры. При испытаниях арматуры на растяжение используют клиновые захваты. Оптимальны пневматические или гидравлические захваты. В процессе испытаний захваты самозатягиваются, вкладыши смещаются по клину, надежно удерживая испытуемую арматуру. Вкладыши должны иметь повышенную твердость с некрупной зернистой насечкой поверхности.
4. При испытаниях стальных канатов из арматурной проволоки концы испытуемых образцов должны быть спаяны в монолит или соединены накладным бандажом. Это позволит избежать деформирования и вытягивания проволоки из испытуемой арматуры.
5. Испытания стержневой рельефной арматуры на растяжение являются сложными. Наличие ребер на арматуре уменьшает площадь сцепления между испытуемой арматурой и вкладышами захватов. Для испытаний профильной арматуры лучше использовать специальные клиновые захваты с увеличенными вкладышами. Вкладыши захватов при испытаниях негладкой арматуры подвергаются значительному физическому износу, поэтому должны заменяться регулярно.
6. Лабораторные проверки контрольных образцов арматуры на изгиб проводят до требуемого угла между опорами и оправкой, до параллельности сторон испытываемого образца, иногда с последующим разгибом. За результат может приниматься заключение о качестве материала после визуального осмотра испытываемого образца на наличие трещин, видимых надрывов или расслоений.