Вопрос № 13. Физико-механические свойства арматурной стали

К сталям, используемым в качестве арматуры железобетонных конструкций, предъявляются следующие основные требования: прочность, пластичность и свариваемость.

Прочностью называют способность материала сопротивляться разрушению под действием различных внешних сил. Силы могут действовать на материал по-разному: растягивать его, сжимать, изгибать, скручивать, срезать. Соответственно по характеру действующих сил различают прочность материала на растяжение, сжатие, изгиб, кручение и срез.

Для арматурной стали наиболее характерна работа под действием растягивающих нагрузок, поэтому наиболее важно знать прочность на растяжение. Прочность арматурных сталей на растяжение характеризуется временным сопротивлением разрыву и пределом текучести.

Временное сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение арматурной стали, а также величина угла ее загиба и число перегибов в холодном состоянии характеризуют механические свойства стали и называются механическими характеристиками, или показателями прочности и пластичности стали.

Пластичностью называется свойство материала изменять форму и сечение под действием внешней нагрузки и сохранять их в измененном состоянии после смятия этой нагрузки. Пластические свойства арматурных сталей имеют большое значение для работы железобетонных конструкций под нагрузкой, механизации арматурных работ, удобства натяжения напрягаемой арматуры и др. Пластические свойства арматурных сталей характеризуются относительным удлинением при испытании на разрыв образцов длиной, равной пяти диаметрам стержня, или 100 мм, а также оцениваются испытанием на загиб в холодном состоянии вокруг оправки толщиной 3-5 диаметров стержня.

Под свариваемостью понимают способность какого-либо металла давать доброкачественные соединения с другим или с тем же металлом при сварке определенным методом. Свариваемость стали зависит от ее химического состава, способа выплавки, диаметра стержней, конструкции сварных соединений и технологии их выполнения. Свариваемость имеет существенно важное значение для механизированного изготовления сварных сеток и каркасов, выполнения стыков стержневой арматуры, анкеров, различных закладных деталей и т.п. Хорошо свариваются горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные арматурные стали. Нельзя сваривать арматурные стали, упрочненные термической обработкой или вытяжкой, так как при сварке утрачивается эффект упрочнения.

Реологические свойства арматурной стали характеризуются ползучестью и релаксацией. Ползучесть арматурной стали нарастает с повышением напряжений и повышением температуры. Релаксация зависит от механических свойств и химического состава арматурной стали, технологии изготовления и условий применения и др.

Высокотемпературный нагрев арматурных сталей приводит к изменению структуры металла и снижению прочности. Так, при нагреве до 400°С предел текучести горячекатаной арматуры класса А-III уменьшается на 30%, классов А-II и А-I - на 40%, модуль упругости уменьшается на 15%. При нагреве происходит отжиг и потеря наклепа арматуры. После нагрева и последующего охлаждения прочность горячекатаной арматурной стали восстанавливается полностью, а прочность высокопрочной арматурной проволоки - лишь.

Усталостное разрушение арматурной стали наблюдается при действии многократно повторяющейся нагрузки, оно носит хрупкий характер. Предел выносливости арматурной стали в железобетонных конструкциях зависит от числа повторений нагрузки n, характеристики цикла р=σмин/σмак, качества сцепления и наличия трещин в бетоне растянутой зоны и др. С увеличением числа циклов n предел выносливости уменьшается.

Хладноломкостью, или склонностью к хрупкому разрушению под напряжением при отрицательных температурах обладают горячекатаные арматурные стали периодического профиля некоторых видов - из полуспокойной мартеновской и конверторной стали.
Вопрос № 14. Виды и конструкции форм.

Формы классифицируют по следующим основным признакам:

- способу производства изделий;

- технологическим факторам;

- конструктивным решениям.

По способу производства изделий формы подразделяют на используемые при следующей техноло-гии:

- конвейерной;

- полуконвейерной;

- поточно-агрегатной;

- стендовой.

По основным технологическим факторам формы подразделяют в зависимости от:

- способа перемещения (краном, по рельсовым путям, по рольгангу, комбинированный и др.);

- способа тепловой обработки (в камере, через паровые полости или регистры и др.);

- характера армирования изделий (ненапряженной арматурой, предварительно напряженной арматурой с натяжением на упоры стенда, предварительно напряженной арматурой с натяжением на упоры формы);

- способа уплотнения бетонной смеси (на площадке вибрационной, ударно-вибрационной или ударной, поверхностным виброустройством, наружными или глубинными вибраторами, вакуумированием, виброгидропрессованием, безвибрационным).

По конструктивным решениям формы подразделяют в зависимости от:

- степени разборности (неразборные, частично разборные, с упруго работающими элементами, разборные);

- степени переналаживаемости (непереналаживаемые, переналаживаемые, групповые, универсальные);

- числа одновременно изготавливаемых изделий (индивидуальные, групповые).

Обеспечение проектного срока службы форм можно достигнуть правильной их эксплуатацией - своевременной и тщательной очисткой, смазкой, покраской, а также удобной расформовкой изделий. Для этого боковым граням придают уклон 1:10 и 1:20 в сторону съема, в других случаях применяют откидные борта и съемные стенки, удаляемые с помощью вкладышей.

Металлоемкость форм на заводах ЖБИ и их стоимость очень велики. Они составляют обычно не менее 50% металлоемкости и общей стоимости всего технологического оборудования.

Стремление к универсальности форм приводит к их систематической переналадке без нарушения ритма потока. В этом случае в работе находится минимально необходимое число форм, а остальные формы переоснащаются и по мере надобности включаются в производство.

Продолжительность эксплуатации форм определяется числом оборотов. Нормативная оборачиваемость металлических форм при тепловой обработке изделий составляет 1000 оборотов. Продолжительность оборота форм обычно соответствует длительности цикла изготовления изделий

То.ф.=Тф+Ттво+Тп.ф. , где

Тф - средняя продолжительность формовочных операций;

Ттво - продолжительность тепловой обработки в камере;

Тп.ф. - время подготовки формы к бетонированию.

Число форм для технологического процесса зависит от принятого способа производства и типа теплового агрегата (цикличного, непрерывного).

Формы должны изготовляться в соответствии с требованиями стандартов на элементы форм по рабочей документации, утвержденной в установленном порядке.

Расчет и конструирование форм следует вести, руководствуясь материалами

К формам, предназначенным для изготовления с последующей механизированной отделкой верхней поверхности, предъявляются следующие требования:

- высота бортов, расположенных в направлении, поперечном движению отделочных устройств, должна быть на 2...4 мм ниже уровня высоты бортов, расположенных вдоль движения;

- проемообразователи, вкладыши и другие детали, крепящиеся на поддоне или бортах формы, должны быть на 5 мм ниже уровня бортов, расположенных вдоль движения;

- на верхней поверхности, по которой перемещается рабочий орган отделочных устройств, предусматривают полосу шириной не менее 50 мм и толщиной не менее 8 мм.

При подготовке формы к бетонированию необходимо обращать внимание на надежное крепление закладных деталей, исключающее их смещение в процессе формования.

Формы, не обладающие требуемой жесткостью, определяемой статическим и динамическим расче-тами или устанавливаемой при опытных формовках, подлежат усилению.

К стендам, предназначенным для изготовления пространственных конструкций, в части предельных отклонений размеров предъявляют такие же требования, какие и к поддонам стальных форм.

Конструкция форм должна обеспечивать:

- изготовление изделий с необходимой точностью в пределах допусков на изделия, установленных для них стандартом, техническими условиями и рабочими чертежами;

- жесткость конструкции, ограничивающую деформации от статических и динамических нагрузок и технологических воздействий, превышающие установленные настоящим стандартом и технической документацией на форму;

- увязку с оборудованием и механизмами для транспортирования и распалубки форм, устройствами для укладки, уплотнения и разравнивания бетонной смеси, натяжения арматуры и др.;

- надежность и удобство захвата форм и съемных сборочных единиц грузоподъемными приспособ-лениями;

- надежную фиксацию сборочных единиц в проектном положении (отклонения допускаются в пределах, установленных настоящим стандартом);

- свободное без заеданий открывание и закрывание бортов;

- съем готовых изделий без их повреждения.

Конструкция форм с замкнутыми полостями или регистрами для подачи теплоносителя дополнительно должна обеспечивать:

- герметичность замкнутых полостей и регистров;

- надежную наружную теплоизоляцию замкнутых полостей;

- свободный слив конденсата из замкнутых полостей или регистров в рабочем положении формы, если теплоносителем является пар.