Проблемы развития арматурных сталей и арматурных изделий
Установлены условия и границы ее допустимого применения, когда возможность хрупкого разрушения в условиях напряженного состояния и действия агрессивной парогазовой среды представляет наибольшую опасность.
В результате исследовательских и опытных производственных работ изысканы эффективные средства защиты железобетонных конструкций в средне- и сильноагрессивных средах. Наиболее эффективные лакокрасочные покрытия были получены на основе хлорсульфированного полиэтилена (ХСПЭ). Они отличаются малой проницаемостью, химической стойкостью и трещиностойкостью. Защитные свойства таких покрытий по отношению к железобетону сохраняются даже тогда, когда в конструкции возникают трещины. Неэластичные лакокрасочные покрытия теряют свои защитные свойства при появлении трещин, так как они не в состоянии ее перекрыть. В настоящее время начато промышленное производство лаков и эмалей на основе ХСПЭ.
Эффективна защита железобетонных конструкций в сильноагрессивных средах с помощью полиэтиленовой пленки. Полиэтилен обладает высокой химической стойкостью. В настоящее время в ЦЛК НИИЖБ разработан простой и доступный способ приклейки его к защищаемой поверхности. Предварительная обработка в коронном разряде дает возможность клеить пленку, используя недефицитные клеи. Обработка пленки с помощью специально созданной высокопроизводительной установки не представляет трудности.
Следует отметить также возможность использования пропитки бетона полимерными материалами в противокоррозионной технике. Большим недостатком этого метода защиты железобетона являлась пропитка в автоклавах, что чрезвычайно усложняло и удорожало процесс и ограничивало возможность применения метода противокоррозионной защиты. В результате проведенных в ЦЛК НИИЖБ исследований разработана методика пропитки бетона без применения автоклавов и высокотемпературного нагрева. Коррозионная стойкость даже частично пропитанного бетона в 3—5 и более раз выше стойкости непропитанного.
Таковы основные направления и возможности противокоррозионной защиты, пути технически и экономически эффективного решения проблемы обеспечения долговечности железобетонных конструкций в агрессивных средах.
Объем применения арматурных сталей для изготовления железобетонных конструкций в 1976 г. составил 12 млн. т, из них 78% металла имели расчетные характеристики выше, чем у стали марки СтЗ. Коренное изменение структуры потребления арматурных сталей, происшедшее за последние 10—15 лет, сопровождалось резким увеличением прочностных характеристик. Средневзвешенный предел текучести всей арматурной стали достиг в 1975 г. 3966 кгс/см2, т. е. превысил предел текучести стали марки СтЗ на 65%. (см. рисунок).
Увеличение средневзвешенного предела текучести (физического или условного) арматурной стали по сравнению с пределом текучести стали марки СтЗ
Характерно, что инициатива в разработке новых видов арматуры традиционно принадлежит строителям, которые привлекли к созданию и освоению производства отдельных видов арматуры ведущие научно-исследовательские институты черной металлургии, а также металлургические и метизные заводы. Совместная работа фактически совершенно различных по профилю организаций позволила в короткий срок обеспечить строительство новыми видами эффективной арматурной стали, пересмотреть проектную документацию и перестроить строительную индустрию на применение такой арматуры. Повышение прочностных характеристик арматуры создало условия для систематического роста экономии стали в масштабах всей страны. Экономия, приведенная к стали марки СтЗ, составила 4,6 млн. т в 1975 г., а к концу текущей пятилетки должна возрасти до 5,6 млн. т.
Эти достижения оказались возможными благодаря разработке ряда новых видов арматурных сталей, по технологическим характеристикам не только не уступающих лучшим зарубежным образцам, но в ряде случаев значительно их превосходящих.
В частности, впервые в мировой практике организовано термическое упрочнение арматуры в потоке непрерывных мелкосортных станов, создана свариваемая арматура с гарантируемым пределом текучести 8000 кгс/см2, разработана высокопрочная термоупрочненная арматура повышенной коррозионной стойкости и низколегированная арматура для конструкций, работающих при низких температурах — до —164°С.
В ближайшее десятилетие необходимо продолжить создание новых и расширить применение существующих наиболее эффективных видов арматурных сталей, чтобы к 1990 г. средневзвешенный предел текучести в 2 раза превосходил предел текучести арматуры класса A-I.
Преимущественное развитие преднапряженных конструкций должно обеспечиваться поставкой наиболее высокопрочных и разнообразных видов напрягаемой арматуры.
Поставки высокопрочной стержневой арматуры — горячекатаной классов A-V и A-VI и термически упрочненной классов Ат-V и AT-VI — планируется увеличить в 1980 г. на 81% по сравнению с уровнем 1975 г. Для этого в первую очередь необходимо освоить массовое производство такой арматуры диаметром 18—32 мм, что позволит резко поднять средневзвешенный предел текучести напрягаемой арматуры. Технические возможности для этого имеются. По той же причине следует резко в 3—4 раза увеличить выпуск свариваемой стержневой арматуры, для чего на металлургических заводах должны быть установлены специальные отпускные печи и освоена производство стали прочностью не ниже 12000 кгс/см2.
Наибольшая относительная экономия стали достигается при использовании высокопрочной проволочной арматуры. Однако планируемые темпы роста ее выпуска — 38,% за пятилетие отстают от требуемых. Значительное увеличение выпуска специальных конструкций (напорных труб, шпал и др.) будет обеспечено полностью соответствующими видами проволочной арматуры. Но для строительных конструкций прирост поставок будет низок, поэтому следует наряду с увеличением соответствующих мощностей метизной промышленности усилить работы по повышению качества такой арматуры. Уже разработан научно обоснованный сортамент арматурных канатов. Общий выпуск канатов может быть увеличен в текущей пятилетке на 60— 70%, в том числе спиральных 19-проволочных и 7-проволочных повышенной прочности. Ведутся интересные разработки высокопрочной арматурной проволоки, подвергнутой термомехаиической обработке (стабилизации), с повышенными характеристиками и улучшенным профилем, в том числе диаметром 6—8 мм.
В настоящее время напрягаемая стеклопластиковая арматура может быть эффективно использована для создания несущих электроизолирующих конструкций (безызоляторных траверс опор ЛЭП, изолирующих колонн линий электропередачи) и конструкций из специальных бетонов с высоким сопротивлением воздействию агрессивной среды. Конструкции с напрягаемой стеклопластиковой арматурой успешно заменяют дефицитные и дорогостоящие материалы, благодаря чему становятся экономически целесообразными.
Ненапрягаемая арматура по-прежнему является основной (около 90%) арматурой строительных конструкций, поэтому даже относительно небольшая ее экономия позволяет сберечь значительную часть металла.
Впервые в мировой практике разработан и введен в действие ГОСТ 5.1459— 72, который предусматривает поставку арматуры класса A-III, марки 35ГС с механическими характеристиками и площадью поперечного сечения с заданной доверительной вероятностью благодаря статистическому регулированию технологии производства. Ее расчетное сопротивление на 6% выше, чем у стали той же марки по ГОСТ 5781—75. Большинство металлургических заводов перешло на выпуск такой арматуры, которая аттестована на Государственный Знак качества. В >1977 г. намечается закончить аттестацию арматуры класса А III, диаметром 10—40 мм из стали марки 35ГС на всех металлургических заводах, что позволит учитывать повышенное расчетное сопротивление при расчете новых и перепроектировании существующих конструкций. Эта экономия стали к 1980 г. составит около 240 тыс. т.
В прошедшей пятилетке впервые началось и исключительно интенсивно развивалось производство обыкновенной арматурной проволоки периодического профиля класса Вр-I диаметром 3—
Бурное развитие строительства в северных и восточных районах нашей страны обусловило необходимость создания арматурных сталей, сохраняющих свои эксплуатационные свойства при низких температурах. Вначале была создана и выпускалась только на Макеевском металлургическом заводе сталь класса Ас-П, марки 10ГТ. Начиная с 1975 г. ее выпуск освоен на ЗападноСибирском металлургическом заводе, что позволяет полностью удовлетворить нужды строителей. Необходимо в ближайшее время разработать аналогичную арматуру класса Ас-Ш.
Новые нормы проектирования железобетонных конструкций (СНиП II-21-75) предусматривают повышение расчетного сопротивления арматуры сжатию до 4000 кгс/см2, а при определенных условиях и до 4500—5000 кгс/см2. Исследования уже сейчас показывают возможности использования и более высокопрочной арматуры на сжатие при гарантии соответствующих предельных деформаций бетона, что достигается в основном косвенным армированием. По нашему мнению, в настоящее время целесообразно разработать специальную термически обработанную недорогую
свариваемую арматуру класса A-1V, специально предназначенную для сжатых элементов железобетонных конструкций.
Начаты работы по созданию стержневой арматуры с полностью винтовым профилем, который позволил бы соединить стержни на муфтах. Разрабатывается способ получения муфт методом горячей прокатки. Такая арматура, в первую очередь средних диаметров, могла бы быть эффективно использована как при возведении ряда монолитных сооружений (труб, силосов и т. п.), так и при необходимости соединения сборных элементов на монтаже.
В ближайшее десятилетие необходимо значительно ускорить работы по усовершенствованию и унификации сварных арматурных изделий железобетонных конструкций с целью реализации дополнительной экономии металла и коренного снижения трудоемкости арматурных работ. В первую очередь следует пересмотреть и создать новые ГОСТы на сварные сетки, которые предназначались бы для армирования наиболее массовых сборных железобетонных изделий, а также монолитных конструкций. Назрела необходимость разработки унифицированных сортаментов (номенклатуры) безраскосных плоских арматурных каркасов.
Однако наиболее сложной задачей является усовершенствование пространственных каркасов. НИИЖБ и ИЭС им. Патоиа начаты совместные работы по созданию принципиально новых конструктивных решений пространственных каркасов колонн с использованием новых методов сварки, результаты которых коренным образом могут изменить технологию изготовления пространственных каркасов и позволят при этом сберечь металл. Целесообразно также возродить и усовершенствовать несущие арматурные каркасы. Для ряда конструкций успешно может быть применена и «жесткая» арматура из прокатных профилей, изготовляемых из низколегированных сталей повышенных классов прочности. Этому способствует выпуск НИИЖБ соответствующего Руководства.
Сборные и монолитные конструкции начинают уже изготавливаться с внешним армированием, которое рационально в ряде случаев. Оно может состоять из профильного фасонного проката, соединенного между собой, стержневой арматуры или листов, надежно заанкеренных в бетоне элементов. Видимо, для этой цели придется осваивать прокат специальных профилей из низколегированных сталей, а также листовой стали с периодическим профилем.
Особо важным является снижение расхода металла на закладные детали для жилищного и промышленного строительства. Это может быть достигнуто, во-первых, путем перехода на экономичные соединения сборных элементов, при которых стержни арматуры стыкуются ванной сваркой, а во-вторых, коренным изменением конструктивных решений самих закладных деталей. Применение деталей, штампованных из листа, использование для их изготовления специальных прокатных и гнутых профилей из низколегированных сталей, а также более современных методов автоматической сварки позволит повысить качество сварных соединений и сократить толщину пластинок. Следует усилить разработку способов монтажа сборных элементов без монтажных петель, а также улучшать их конструкцию.
Важно продолжить изыскания эффеютивных способов защиты арматуры и закладных деталей от коррозии. Целесообразно организовать массовый выпуск высокопрочной арматуры, стойкой к коррозионному растрескиванию, а также арматуры, имеющей надежное антикоррозионное покрытие.