Арматура

Арматура – согласно словарю русского языка, – это "вспомогательные устройства и детали, необходимые для обеспечения работы основного оборудования".

Строительная арматура применяется для усиления железобетонных конструкций. Само название "железобетон" предполагает наличие в нём двух компонентов: железа (металла) и бетона.

Бетон по своей структуре хорошо выдерживает лишь один вид нагрузки – сжатие. Остальные, такие как кручение, растяжение, изгиб ‒ берет на себя арматура. Только совместными усилиями они могут обеспечить свойства железобетона, необходимые в строительстве. На сегодняшний день арматура является одним из наиболее популярных строительных материалов.

Арматурой в строительстве называют стальные стержни различного сечения и формы, стальные канаты и пряди, воспринимающие растягивающие напряжения, возникающие в железобетонных элементах от внешних нагрузок и собственного веса конструкций. В строительстве используют два вида арматуры: гладкую и рифленую. Цель рифления ‒ обеспечить лучшую сцепку бетона с арматурой. По трудоёмкости изготовления арматура с диаметром стержней до 12 мм называется лёгкой, а от 12 до 400 мм тяжелой.

Рифлёная строительная арматура – это основной элемент строительства монолитных сооружений и бетонных конструкций. Как вид сортового проката, имеет в своём сечении круг с двумя продольными ребрами и поперечными выступами идущими по винтовой линии. "Арматура АIII" является общепринятым обозначением всей рифлёной арматуры, однако она имеет много разновидностей.

Рифлёная арматура выпускается по ГОСТ 5781, СТО АСЧМ 7-93, ГОСТ 10884-94 - "сталь арматурная термически упрочненная", а так же в 2006 году в Российской Федерации приняли новый стандарт – ГОСТ Р 52544-2006 на прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций.

В России с 1993г. был разработан и выпущен новый стандарт СТО АСЧМ 7-93, по которому стала выпускаться арматурная сталь класса прочности А500С. Низкое содержание углерода в сочетании с термомеханическим упрочнением арматурной стали в потоке проката, обеспечивает ее требуемую прочность, улучшенную свариваемость и пластичность.

Применение арматурной стали класса А500С взамен арматурной стали класса А400 (А-III) марки стали 35ГС и 25Г2С обеспечивает экономию до 20% металла. Госстрой рекомендует использование именно этого вида арматуры.

Преимущества арматуры класса В500С перед арматурой класса АIII

- Высокий предел текучести и расчетное сопротивление, позволяющее получать более 20% экономии стали (порядка 10%);

- Высокая пластичность;

- Исключение хрупких разрушений сварных соединений;

- Более низкая себестоимость производства, поэтому цена арматуры класса В500С не превышает цены арматуры класса АIII при значительно более высокой прочности.


Отличие арматуры класса В500С от А500С

В500С отличается от А500С способом производства. В500С производят без нагрева (х/д), а А500С с нагревом (г/к). Механические и физические свойства примерно равны, но свариваемость у В500С лучше. В500С более популярна на Западе и является европейским стандартом арматуры.


Виды Арматуры

Арматура, применяющаяся в железобетонных конструкциях и сооружениях, делится на рабочую, распределительную и монтажную.
Рабочая арматура воспринимает возникающие в железобетоне растягивающие и скалывающие усилия от внешних нагрузок и собственного веса конструкции.
Распределительная арматура удерживает рабочие стержни арматуры в определенном положении и распределяет нагрузку между ними.
Монтажная арматура никаких усилий не воспринимает, служит для сборки арматурного каркаса.”

Арматуру разделяют на классы на основе ее химических и физических характеристик. Информацию о химическом составе, прочности, стойкости к коррозии, технологии проката и т.д. – можно получить из маркировки, которая наносится заводом-производителем на арматурную сталь. Если такой маркировки нет, то свойства арматуры можно определить на основе нанесённой краски на торцах или хвостовых частях стержней.

В зависимости от механических характеристик стержневая арматура по ГОСТ 5781 подразделяется на классы: А-I, A-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI.
Стержни арматуры диаметром менее 10 мм поставляются в мотках, арматуру диаметром 10 мм и более — в прутках длиной от 6 до 12 м или мерной длины. Допускается поставка стержней арматуры класса А-I диаметром до 12 мм в мотках. Арматура A-IV поставляется только в прутках.
В горячекатаной арматурной стали (по ГОСТ 5781) требуемые механические свойства обеспечиваются химическим составом стали. С этой целью для производства арматурной стали используются не только углеродистые стали, но и стали, легированные марганцем и кремнием, а также более прочные стали, легированные хромом и титаном.

Арматура подразделяется:

По технологии изготовления арматуры:
– Горячекатаная арматура (горячедеформированная).
– Холоднокатаная арматура (холоднодеформированная).
– Канатная арматура.

По химическому составу стали:
– По степени окисления в марке стали: кп (кипящая), пс (полуспокойная) и сп (спокойная).
– Класс прочности (предел текучести): А1 (AI), А2 (AII), А3 (AIII), А4 (AIV) и А5 (AV) или А240, А300, А400, А500, А600, А800, А1000.
– Термически упрочненная арматура: Ат400, Ат500, Ат600, Ат800, Ат1000, Ат1200.
– Возможно использование электросварки: А500Т, А800Т и т.д.
– Стойкость к коррозийному растрескиванию под напряжением: наличие литеры «К» в маркировке.

По характеру профиля арматуры:
– Гладкая арматура (имеет гладкую поверхность и относится к классу A1).
– Арматура периодического профиля или рифленая арматура (имеет серповидный или кольцевой рисунок, относится к классам А2, А3, А4 и А5).

По условиям применения:
– Напрягаемая арматура (для конструкций с постоянным напряжением).
– Ненапрягаемая арматура (для конструкций с переменным напряжением).

По ориентации в конструкции:
– Поперечная арматура (исключает появление наклонных трещин и связывает бетон сжатой зоны с арматурой в растянутой зоне).
– Продольная арматура (воспринимает нагрузку на растяжение и исключает появление вертикальных трещин в растянутой зоне конструкции).


Строительная арматура, как правило, выпускается в виде стержней. Их диаметр колеблется от 6 до 40 мм. При этом арматура до 8-10 мм поставляется в бунтах, а от 8-10 мм и выше – в стержнях с длиной 6 м, 9 м, 11,7 м, 12 м. Кроме того, они могут быть немерной длины.


К индексу добавляется:
«т» - для термически упрочненной арматурной стали
«в» - для упрочненной вытяжкой.
Арматура изготавливается:
Класса А-I - гладкой;
Класса А-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI - периодического профиля.
Арматуру по этому стандарту изготовляют из стали следующих марок:
класса Ат-III из Ст5 (сп,пс);
класса Ат-IV, Ат-IVС, Ат-IVK из 20ГС; 25Г2С; 35ГС; 28С; 10ГС2; 08Г2С; 25С2Р;
класса Ат-V(К и СК) из 20ГС; 20ГС2; 08Г2С; 10ГС2; 28С; 25Г2С; 35ГС; 25С2Р; 20ХГС2;
класса Ат-VII из 30XC2.
В обозначении классов арматуры буквы означают следующее:
«К» (Ат-IVК) - повышенная стойкость к коррозионному растрескиванию под напряжением;
«С» (Ат-IVС) - свариваемая;
«СК» (Ат-IVCK) - свариваемая; повышенная стойкость к коррозионному растрескиванию.
Концы стержней каждого класса должны быть окрашены краской:
Ат-IIIC - белой и синей;
Ат-IV - белой и желтой;
Ат-IVK - зеленой;
Ат-V - синей;
Ат-VСК - белой и зеленой;
Ат-VК - желтой и зеленой;
Ат-VI - желтой;
Ат-VII - черной.
Нетермообработанные концы должны быть окрашены красной краской.

Арматура АI (А240) по ГОСТ 5781-82 гладкая как вид строительной арматуры относится к сортовому металлопрокату, поставляется в бухтах от 6 до 10 мм и в прутках длиной от 6 до 11,7 м. диам. от 6 до 40 мм. Арматура гладкая в бухтах от 900 до 2000 кг. востребована компаниями, которые впоследствии сами разматывают её для собственных нужд в необходимый размер.
Арматура гладкая производится из углеродистой стали ст3сп, ст3пс, ст3кп. Класс гладкой арматуры А240 соответствует пределу текучести не менее 235 Н/мм2. Невысокие прочностные характеристики и отсутствие рифления не позволяют использовать гладкую арматуру в нагруженных бетонных конструкциях.
Далее за арматурой гладкой А1 следует катанка, выпускается по ГОСТ 30136-94, ТУ 14-1-5282-94 Катанка горячекатаная проволока из углеродистой ст 3 основных ходовых диаметров от 6,5 до 10 мм. Катанку получают на специальных проволочно-сортовых станах. Основная масса катанки идет на производство холоднотянутой проволоки.
Механические свойства и свариваемость арматурной стали зависят от её химического состава(г/к) и способа упрочнения (термическая обработка, холодная деформация). Механические свойства, химический состав, способы прокатки и упрочнения, параметры и вид профиля в той или иной степени определяют коррозийную стойкость и усталостную прочность арматуры.
Современные требования к арматурному прокату весьма разнообразны. Арматура должна удовлетворять множеству параметров:

– Высокие прочностные свойства;
– Высокая прочность в сочетании с высокой пластичностью;
– Возможность применения в различных географических и климатических условиях;
– Возможность применения в сейсмически активных районах;
– Пожаростойкость конструкции;
– Надёжность методов стыкования;
– Коррозионная стойкость;
– Обеспечение надежности конструкций при меньших затратах; Универсальность
– Лёгкость идентификации класса арматуры, завода-изготовителя, уверенность в качестве;
Наиболее популярные классы арматуры А400 и А500С подходят не для всех видов сварки, имеют склонность к мелким разрушениям, что является основной причиной аварий при эксплуатации зданий и сооружений. Кроме того, на сегодняшний день отсутствуют данные об испытаниях А400 и А500С в сейсмически опасных районах.
Российский рынок давно требовал нового, универсального продукта, который сочетал в себе повышенные прочностные характеристики, высокую пластичность и свариваемость.
В ОАО "Северсталь" разработано и освоено производство нового класса арматуры А600С (АрмаНорма). Благодаря наличию в стали специальных химических элементов (ванадий, молибден, ниобий), они гарантирует большую прочность по сравнению с предыдущими классами арматуры, при сохранении высокой пластичности. Показатель прочности может варьировать в зависимости от диаметра, но составляет не менее 740 Н/мм2. А600С выдержала испытания в соответствии с концепцией симуляции землетрясения среднего уровня без разрушений.

Результаты исследований показали, что АрмаНорма начинает терять свои прочностные характеристики только при температуре 700°С, что на 100−150°С выше, чем у всех применяемых в настоящее время термомеханически упрочнённых арматурных сталей. Кроме того, А600С используется при всех видах сварки, применяемых в строительстве. И имеет больший срок эксплуатации по сравнению с арматурой А500С, химический состав которой не фиксирован. Прочностные свойства АрмаНормы выше, чем у арматуры класса А400 и А500С, что позволяет снизить потребление металла:

до 45 % относительно класса А400; и до 19 % относительно класса А500С

Гарантиями надежности А600С является Сертификат соответствия в Системы сертификации ГОСТ Р и Системе "МОССТРОЙСЕРТИФИКАЦИИ", а также награды:

Диплом лауреата международной выставки Металл-Экспо-2008 «За разработку технологии и освоение способа производства высокопрочных свариваемых арматурных профилей класса прочности А600С»
Золотая медаль, сертификат за высокий вклад изобретения в область экологии и диплом 63−й Международной выставки «Идеи — Изобретения — Новые Продукты» IENA-2011(27 – 30 октября 2011г., г. Нюрнберг, Германия);
Награда и диплом Министерства образования и науки Румынии за высокий научный и технологический уровень изобретения;
Результаты исследований и испытаний в «Научно-Исследовательском институте бетона и железобетона им. А.А.Гвоздева», г. Москва

Череповецкий металлургический комбинат, один из крупнейших интегрированных сталеплавильных заводов в мире (входит в дивизион "Северсталь Российская Сталь"), начал поставки нового вида продукции - арматуры АрмаНорма (А600С). Арматура АрмаНорма имеет более широкую область применения: она может использоваться в сейсмически-активных регионах и при температурах до -70 градусов. 

Предел текучести – это напряжение, которое может быть достигнуто при max приложении усилий без изменения первоначального поперечного сечения 

Арматура А3 25Г2С является высоколегированной и  содержит повышенное содержание кремния в стали и предназначена для армирования элементов  ответственных конструкций с переменной нагрузкой.


Химсостав в % материала 25Г2С

C Si Mn Ni S P Cr Cu
0.2 - 0.29 0.6 - 0.9 1.2 - 1.6 до   0.3 до   0.045 до   0.04 до   0.3 до   0.3


Арматура А3 35 ГС является низколегированной. Хорошо поддается сварке и обладает лучшими механическими свойствами по сравнению с А500С. Используют для сварных конструкций, в том числе при изготовлении дорожных покрытий - она даёт им дополнительную жесткость. 


Химсостав в % материала 35ГС 

C Si Mn Ni S P Cr Cu Fe
0.3 - 0.37 0.6 - 0.9 0.8 - 1.2 до   0.3 до   0.045 до   0.04 до   0.3 до   0.3 до  96


Механические свойства г/к арматуры 

Класс арматуры  Диаметр проката  Марка стали  Механические свойства, не менее
στ H/мм2 предел текучести σβ H/мм2 временное сопротивл. разрыву  σ5 % относит. удлинение Испытание на изгиб в холодном состоянии, С - диаметр оправки, d - диаметр стержня 
 A-I (A240)  6-40 Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп  235  373  25  180 град C=d
 A-II (A300)  10-40 Ст5сп, Ст5пс  295  490  19  180 град C=3d
 40-80 18Г2С
 AC-II (AC300)  10-32 10ГТ  295  441  25  180 град C=d
 A-III (A400)  6-40 35ГС, 25Г2С  390  590  14  90 град C=3d
 6-22 32Г2Рпс
 A-IV (A600)  10-18 80С  590  883  6  45 град C=5d
 10-32 20ХГ2Ц, 20ХГ2Т
 A-V (A800)  10-32 23Х2Г2Т, 23Х2Г2Ц  785  1030  7  45 град C=5d
 A-VI (A1000)  10-22 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР  980  1230  6  45 град C=5d


Механические свойства термически упрочненной арматурной стали 

Класс арматурной стали  Ном. диаметр, мм Температура электронагрева, °С  Механические свойства Испытание на изгиб, град. Диаметр оправки
Временное сопротивл., σβ H/мм2 Предел текучести, στ H/мм2  Относительное удлинение, %
 δ5  δρ
Не менее
 Ат400  6-40  -  550  440  16  - 90 3d
 Ат500  6-40  -  600  500  14  -
 Ат600  10-40 400  800  600  12  4 45 5d
 Ат800 10-32  1000  800  8 2
 Ат1000 450  1250  1000  7
 Ат1200  1450  1200 6


Вес погонного метра арматуры в зависимости от диаметра

Номер профиля (номинальный диаметр стержня), мм Масса 1 м профиля, кг Количество метров в 1 тн Площадь поперечного сечения, см2
6 0,222 4504,5 0,283
8 0,395 2531,65 0,503
10 0,617 1620,75 0,785
12 0,888 1126,13 1,131
14 1,21 826,45 1,54
16 1,58 632,91 2,01
18 2 500 2,54
20 2,47 404,86 3,14
22 2,98 335,57 3,8
25 3,85 259,74 4,91
28 4,83 207,04 6,16
32 6,31 158,48 8,04
36 7,99 125,16 10,18
40 9,87 101,32 12,57
45 12,48 80,13 15
50 15,41 64,89 19,63
55 18,65 53,62 23,76
60 22,19 45,07 28,27
70 30,21 33,1 38,48
80 39,46 25,34 50,27


Виды рифления: 
Арматура - виды рифления

Внешние отличия: 

25Г2С отличается более синим цветом метала, что обусловлено химическим составом и рифлением. 



Физико-химические отличия

Нормативные документы, механические свойства, области применения, эффективность Класс арматуры
А400 (А-III) А500С
Марка стали
35ГС 25Г2С
Нормативные документы для поставки ГОСТ 5781-82 СТО АСЧМ 7-93
Нормативные документы для расчета и проектирования ж/б конструкций СНиП 2.03.01-84 "Рекомендации" НИИЖБ ТСН 102-00
Временное сопротивление разрыву σВ, Н/мм² 590 590 600
Предел текучести σТ (σ0.2), Н/мм² 390 390 500
Относительное удлинение δ5, % 14 14 14
Угол изгиба при диаметре оправки C=3d 90° 90° 180°
Расчетное сопротивление растяжению при Ø6,8 мм RS, Н/мм² 355 355 450
Расчетное сопротивление растяжению при Ø10-40 мм RS, Н/мм² 365 365 450
Расчетное сопротивление сжатию RSC, Н/мм - - 450
Расчетное сопротивление RSC, Н/мм 390 390 500
Применение при отрицательных температурах до -40°C до -55°C до -55°C
Применение дуговой сварки прихватками крестообразных соединений Запрещено Не рекомендуется Допускается
Применение в качестве монтажных петель Запрещено - Возможно
Возможный экономический эффект относительно арматуры класса А400 (А-III) - - 10%

Новая производственная технология была освоена Западно-Сибирским металлургическим комбинатом, который приступит к изготовлению и выпуску высококачественной арматуры холоднодеформированного типа, обладающей диаметром от 5мм и до 9мм, при этом нормируемый предел текучести составляет не менее 500 Н/мм2. За рубежом и в России арматурный прокат данного класса используется при создании арматурных сварных каркасов и сеток. Благодаря трехстороннему периодическому профилю обеспечиваются достойные условия, позволяющие сцепить бетон. Высокую свариваемость и прочность проката обеспечивает массовая доля углерода. За счет этих технических параметров эксплуатировать продукцию можно вместо дорогостоящей легированной арматуры. К тому же, изделия отличаются пластичностью, что позволяет применять ее в сейсмоопасных зонах и иных негативных условиях, а также агрессивных средах. Между тем, осуществляется поставка в мотках специальной рядной смотки, что, безусловно, исключает возникновение отходов при проведении заготовительных процедур, а также способствует механизации производства арматурных каркасов и сварных сеток. 


Помимо стержневой арматуры, в строительстве для армирования предварительно напряженных железобетонных конструкций широко используется арматурная проволока, которая производится как из низкоуглеродистой стали (ГОСТ 380), так и из высокоуглеродистой (ГОСТ 14959). Проволочная арматура получается холодной протяжкой прокатных стержней через систему последовательно уменьшающихся отверстий-фильеров. В результате многократной протяжки уменьшается диаметр стержня и увеличивается его длина. При этом изменяется кристаллическая структура стали, и значительно повышается ее прочность на разрыв. По точности прокатки катанку изготавливают повышенной и обычной точности. 


Основными Российскими металлургическими комбинатами и заводами являются: 

Магнитогорский МК, Западносибирский МК (10-40), Оскольский МК, Челябинский МК, Мечел, Нижнесергинский МК, Северсталь (12-25), Ревякино,  Ревдинский металлургический завод, Амурсталь, БМЗ, Чусовский МЗ (12-32), Криворожсталь (10-32), Молдавский МЗ, Криворожсталь (10-32). 

Объем поставляемой российскими заводами арматуры по сортаменту подразделяется следующим образом: 36 - 50 мм — 8%, 20 - 32 мм — 25%, 10 - 18 мм — 67%. 


По мнению экспертов, к 2015 г. потребность в арматуре в России составит более 9 млн. тонн. Из всего объема потребления около 70% приходится на арматуру марки А500С. 

Специалисты утверждают, что арматурная сталь классов А500 и А400 диаметром от  6 до 10 мм российскими заводами производится пока в недостаточном количестве, и отечественные строители используют импортную сталь из Молдавии, Украины и других стран, или заменяют на стержни больших диаметров, что приводит к значительному перерасходу стали. При этом, в 2010  году более 30% импорта сортового проката пришлось на Южные регионы России: Ростовскую область (491,6 тыс. тонн) и Краснодарский край (125,7 тыс. тонн). Доля «ММЗ» на российском рынке составляет около 5-6% в общероссийской структуре потребления арматуры. 


В 2013 г. российский рынок металлов ждут серьезные изменения. В ближайшем будущем будет реализован ряд проектов по строительству новых мини-заводов, специализирующихся на производстве арматуры, катанки и фасонного проката. Например, в середине года заработает завод НЛМК-Калуга в Калужской области, завод УГМК-Сталь в г. Тюмень, а во второй половине 2013 г. на рынок арматуры и сортового проката выйдет "Северсталь Сортовой завод Балаково".