Стальная арматура – это прокат определённого профиля, предназначенный для совместной работы с бетоном в железобетонных конструкциях.
Её производство базируется на металлургических процессах, термической обработке и точной калибровке геометрии.
Ранее мы уже обозревали арматуру в других статьях: выбор, история и развития, отличие арматуры, назначение арматуры.
Сегодня же мы поговорим - системно про само производство арматуры, исходных материалов, технологических маршрутов и нормативных требований к арматурному прокату.
1. Исходные материалы: химический состав и выбор стали
Механические свойства арматуры определяются химическим составом стали, который регламентируется ГОСТ 34028-2016 для горячекатаной и термомеханически упрочнённой арматуры.
Элемент | Массовая доля, % (для А500С) | Влияние на свойства |
|---|---|---|
Углерод (C) | 0,14–0,22 | Повышает прочность, снижает пластичность и свариваемость |
Марганец (Mn) | 0,40–0,80 | Увеличивает предел текучести, уменьшает вредное влияние серы |
Кремний (Si) | 0,15–0,37 | Раскисляет сталь, повышает предел текучести |
Сера (S) | ≤ 0,035 | Вредная примесь, снижает ударную вязкость |
Фосфор (P) | ≤ 0,030 | Вредная примесь, вызывает хладноломкость |
Хром, никель, медь | следы | Повышают коррозионную стойкость (при целенаправленном легировании) |
Основные марки стали (по ГОСТ 380, ГОСТ 19281):
Для класса А240 – низкоуглеродистая сталь Ст3пс/кп (C ≤ 0,22%).
Для А400 и А500С – марки 25Г2С (0,2–0,29% C, 0,6–1,0% Mn, 0,5–0,8% Si) или 35ГС. Используется также микролегированная сталь с ванадием (0,02–0,08% V) или ниобием (0,01–0,05%) для повышения прочности без ухудшения свариваемости.
Для термомеханически упрочнённой арматуры (Ат600, Ат800) – марки 20Г2С, 22Г2С с добавками титана и бора для увеличения прокаливаемости.
Ключевой критерий – углеродный эквивалент Cэкв. Для свариваемых классов (индекс «С») Cэкв должен быть ≤ 0,42% по формуле: Cэкв = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Это обеспечивает отсутствие закалочных трещин при сварке.
2. Классификация арматуры по технологическому признаку
Тип по способу производства | Характеристика | Диапазон диаметров, мм | Классы |
|---|---|---|---|
Горячекатаная | Прокатка из нагретой заготовки с последующим естественным охлаждением. Структура – феррито-перлитная. | 6–40 | А240, А400, А500С |
Термомеханически упрочнённая (ТМО) | После выхода из последней клети – интенсивное водяное охлаждение (закалка поверхности) с последующим самоотпуском за счёт тепла сердцевины. Поверхностный слой – мартенсит, ядро – феррит-перлит. | 10–32 | Ат600, Ат800 |
Холоднотянутая (проволока) | Волочение через фильеры без нагрева. Повышается предел прочности (до 1200 МПа), но снижается пластичность (δ ≤ 4%). | 3–8 | Вр-1 (гладкая), Вр-2 (рифлёная) |
3. Технология горячей прокатки – основной маршрут (≈85% всей арматуры)
Этап 1. Подготовка заготовки
Исходный материал – непрерывнолитая квадратная заготовка (блюм) сечением 150×150 мм или 120×120 мм.
Нагрев в методических печах до температуры 1150–1250 °C (зона гомогенизации). Время нагрева – 1,5–2 часа для равномерного прогрева по сечению.
Этап 2. Прокатка на непрерывном стане
Заготовка проходит через 6–14 клетей (в зависимости от диаметра).
В чистовой группе клетей формируется периодический профиль – нанесение рёбер (выступов) с шагом, обеспечивающим коэффициент сцепления не менее 0,7 по ГОСТ.
Температура конца прокатки – 950–1050 °C.
Этап 3. Охлаждение
После чистовой клети арматура поступает на холодильник (отводящий рольганг) с ускоренным воздушным охлаждением. Скорость охлаждения – 5–10 °C/с.
Конечная температура после укладки в бухты или плети – 100–200 °C.
Контроль геометрии
Допуски по диаметру: ±0,5 мм для d ≤ 12 мм, ±0,7 мм для d > 12 мм.
Высота рифлений: не менее 0,05·d (для А500С – 0,06·d).
Шаг рёбер: 0,5–0,7 от наружного диаметра.
4. Термомеханическое упрочнение (ТМО) – получение высокопрочных классов
Технология ТМО (иногда называют «квенчинг») выполняется на линии стана горячей прокатки сразу после чистовой клети:
Закалка – стержень проходит через водяной спрейер (охлаждение со скоростью 200–300 °C/с) до температуры 300–400 °C на поверхности. Толщина закалённого слоя – 1,5–3 мм (зависит от диаметра).
Самоотпуск – за счёт тепла, сохранившегося в центре (≈700 °C), происходит отпуск поверхностного мартенсита до структуры троостита или сорбита.
Конечная структура – упрочнённая оболочка (предел текучести до 800–900 МПа) и вязкое ядро (предел текучести ≈ 400 МПа).
Преимущества ТМО:
Повышение прочности на 20–40% без увеличения легирования.
Экономия металла – до 15% по массе по сравнению с термически обработанной арматурой того же класса.
Относительное удлинение сохраняется на уровне 10–14% (для Ат800 – не менее 8%).
Недостаток – ограниченная свариваемость (классы без индекса «С» требуют специальных электродов и подогрева).
5. Холодное волочение – для арматурной проволоки
Исходная заготовка – горячекатаный катанка диаметром 5,5–12 мм. Процесс:
Травление для удаления окалины (растворы серной или соляной кислот).
Волочение на волочильных станах через фильеры (алмазные или твёрдосплавные) с обжатием за проход 10–20%.
Суммарное обжатие – до 50–60%.
Для получения рифлёного профиля используется фильера с калибровочным пояском, формирующим впадины.
Характеристики холоднотянутой проволоки Вр-1:
Временное сопротивление – 1200–1500 МПа.
Относительное удлинение – 2–4% (поэтому применяется только для напрягаемой арматуры в предварительно напряжённых конструкциях).
6. Контроль качества на всех этапах
Обязательные испытания для каждой партии:
Механические: предел текучести (физический или условный), временное сопротивление, относительное удлинение. Испытания по ГОСТ 12004 – образцы вырезают из готовых стержней.
Технологические: испытание на изгиб в холодном состоянии (угол 180° без трещин); для свариваемых классов – испытание сварных соединений на разрыв (прочность шва ≥ 0,9 от Rₛ).
Структурный контроль: микрошлифы для проверки обезуглероженного слоя (не более 0,15 мм для класса А500С).
Ударная вязкость – для районов с низкими температурами (испытания при –40 °C, KCV ≥ 30 Дж/см²).
Каждая партия сопровождается сертификатом с указанием номера плавки, химического состава и результатов испытаний.
7. Современные стандарты и маркировка
Регион | Документ | Основные классы | Примечание |
|---|---|---|---|
Россия | ГОСТ 34028-2016 | А240, А400, А500С, А600, Ат800 | Индекс «С» – свариваемая |
Европа | EN 10080 | B500B, B500C | B500B – для вязки, B500C – свариваемая (пониженный углеродный эквивалент) |
США | ASTM A615 | Grade 60 (420 МПа), Grade 75 (520 МПа) | Индексы – стандартный, свариваемый |
Маркировка стержней:
Наносится выпуклыми буквами/цифрами на поверхности через каждые 1–2 м.
Для А500С – обязательно обозначение «С».
Дополнительно – цветовая маркировка по ГОСТ (например, А500С – зелёная полоса).
8. Инновации в производстве арматуры
Микролегирование ванадием и ниобием – позволяет повысить предел текучести до 550–600 МПа без дополнительной термической обработки, при этом сохраняя свариваемость (Cэкв ≤ 0,40).
Системы управления охлаждением – применение регулируемых спрейеров и тепловизоров для контроля температуры по длине стержня (позволяет снизить разброс предела текучести в пределах партии с ±30 МПа до ±10 МПа).
Использование стального лома в электродуговых печах – до 90% шихты, что снижает углеродный след на 60% по сравнению с доменным процессом.
Цифровые паспорта – интеграция данных о партии в BIM-модель, позволяющая автоматически проверять соответствие проектной арматуры.
9. Заключение: как технология определяет выбор
Тип арматуры – горячекатаная, ТМО или холоднотянутая – влияет не только на прочность, но и на технологичность (сварку, гибку) и экономику. Для монолитного строительства оптимальна горячекатаная А500С: сочетает прочность, свариваемость и невысокую стоимость. Для мостов и предварительно напряжённых балок – термомеханически упрочнённая Ат800. Для сеток и мелкого армирования – холоднотянутая проволока.
При выборе арматуры всегда проверяйте:
класс по ГОСТ 34028-2016 (или EN 10080);
наличие индекса «С», если планируется сварка;
результаты испытаний в сертификате;
геометрию рифлений (она должна соответствовать расчётному сцеплению).
Технология производства – это гарантия того, что арматура будет работать именно так, как заложено в расчёте. А знание этих тонкостей позволяет строителю не просто принимать материал, а осознанно участвовать в создании надёжного «скелета» будущего здания.