Если вы строите или ремонтируете конструкции, где бетон должен встать на растягивающие силы-например, наклонение на палубе моста или растяжение в высотной колонне-Усиление стали материал, который превращает слабый бетон в прочный, раствор. Бетон превосходен при сжатии обработки, но он легко трескается под напряжением; Усиление стали добавляет прочность на растяжение, чтобы сохранить конструкции безопасными и долговечными. Но как вы выбираете правильный тип для жилого фундамента против. массивная плотина? Это руководство разбивает свои ключевые черты, Реальное мир использует, и сравнение с другими материалами, Таким образом, вы можете принимать уверенные решения для сильных, надежные сборки.
1. Свойства материала арматурной стали
Усиная сталь конструкция - это работа в гармонии с бетоном - его свойства адаптированы для усиления слабостей бетона, в то же время не позволяя вписаться в строительные процессы. Давайте рассмотрим его определяющие характеристики.
1.1 Химический состав
А химический состав усиливающей стали оптимизирована для прочности, пластичность, и склеивание с бетоном (за такие стандарты, как ASTM A706 или GB/T 1499.2):
| Элемент | Контент диапазон (%) | Ключевая функция |
| Углерод (В) | 0.20 – 0.55 | Баланс прочности и гибкости растягивания (избегает хрупких перерывов, которые могут повредить бетону) |
| Марганец (Мнжен) | 0.50 – 1.60 | Повышает силу и укрепление (критически важны для проектов с высокой нагрузкой, таких как мосты) |
| Кремний (И) | 0.15 – 0.80 | Улучшается Прочность на связь с бетоном (реагирует с щелочностью бетона, чтобы сформировать плотный интерфейс) |
| Сера (С) | ≤ 0.050 | Минимизировать, чтобы предотвратить слабые места (перестает растрескиваться, когда бетон сжимается, когда он высыхает) |
| Фосфор (П) | ≤ 0.060 | Контролируется, чтобы избежать холодной хрупкости (Безопасно для зимнего строительства в морозном климате) |
| Хром (Герметичный) | 0.01 – 0.30 | Следы увеличиваются коррозионная стойкость (Идеально подходит для наружных конструкций, таких как подпорные стены) |
| Никель (В) | 0.01 – 0.20 | Незначительное дополнение повышает прочность на низкую температуру (предотвращает нарушение снежных или ледяных условий) |
| Ванадий (V.) | 0.02 – 0.12 | Уточняет структуру зерна; увеличивается предел прочности и усталость сила (Идеально подходит для высоких зданий, которые сталкиваются с ветровыми нагрузками) |
| Другие легирующие элементы | След (НАПРИМЕР., медь) | Улучшает качество поверхности и сопротивление ржавчине во время хранения |
1.2 Физические свойства
Эти физические свойства Обеспечить усиление стальных работ с бетоном, не против этого, во всех строительных условиях:
- Плотность: 7.85 G/CM³ (соответствует коэффициенту плотности бетона, Таким образом, вес распределяется равномерно по структуре)
- Точка плавления: 1450 - 1510 ° C. (обрабатывает горячую катя)
- Теплопроводность: 45 – 50 ж/(м · к) при 20 ° C. (Подобно скорости термического расширения бетона - дает трещины при изменении температуры)
- Удельная теплоемкость: 460 J/(кг · к)
- Коэффициент термического расширения: 13.0 × 10⁻⁶/° C. (20 - 100 ° C., Почти так же, как бетон ~ 12 × 10⁻⁶/° C - без разделения между сталью и бетоном в огне или холоде)
1.3 Механические свойства
Механические черты армирования стали сосредоточены на поддержке бетона, где он самый слабый (напряжение):
| Свойство | Диапазон значений (60 класс/ASTM A615) |
| Предел прочности | ≥ 420 МПА |
| Урожайность | ≥ 415 МПА |
| Удлинение | ≥ 12% |
| Сокращение площади | ≥ 30% |
| Твердость | |
| – Бринелл (полупансион) | 120 – 180 |
| – Роквелл (B Шкала) | 65 – 80 HRB |
| – Виккерс (Hv.) | 125 – 185 Hv. |
| Воздействие на выносливость | ≥ 20 J при 0 ° C. |
| Усталость сила | ~ 200 МПа (10⁷ Циклы) |
| Прочность на связь с бетоном | ≥ 25 МПА (Рибленная сталь) |
1.4 Другие свойства
- Коррозионная стойкость: Умеренный (Защищено щелочной средой бетона; эпоксидные или оцинкованные варианты работают для прибрежных проектов вблизи Солтлуда)
- Сварка: Хороший (Низкоуглеродистые сорта легко сварки со стандартной дуговой сваркой; Типы высокой прочности нуждаются в электродах с низким содержанием гидрогена, чтобы избежать трещин)
- Механизм: Очень хороший (легко разрезать, наклонный, или в форме на месте-критические для индивидуальных бетонных форм, таких как изогнутые подпорные стены)
- Магнитные свойства: Ферромагнитный (Работает с инструментами, чтобы проверить, правильно ли сталь находится внутри бетона, Нет необходимости нарушать структуру)
- Пластичность: Высокий (может изгибаться на 180 ° без сбоя - избавит повреждение, когда бетон оседает или слегка сдвигается)
2. Применение усиливающей стали
Усиная сталь используется в любом месте бетоне, нуждается в дополнительной прочности - от небольших домов до массивной инфраструктуры. Вот его ключевое использование, с реальными примерами:
2.1 Строительство
- Армирование в бетонных конструкциях: Балки, колонны, и напольные плиты для домов и офисов. Китайский строитель использовал оценку 60 Усиление стали для 15-этажного жилого комплекса-остановленные стали с полы. 4 КН/м² нагрузки (диван, кровати, и жители).
- Строительные фундаменты: Глубокие опоры для высоких зданий. U.S.. Строительная фирма использовала эпоксидное покрытие, усиливающая сталь для 25-этажного фундамента офисной башни-стали сопротивляться коррозии подземных вод и поддерживается 8,000 тонны веса здания.
- Мосты: Палубные плиты и поддержка пирсов для мостов на шоссе. Европейское агентство использовало оценку 80 Усиление стали для 40-метрового речного моста-сталь уменьшил количество арматуры, необходимых 20%, Сокращение затрат на материалы $50,000.
- Высокие здания: Стены с основными стенами, которые сопротивляются ветру и землетрясениям. Разработчик Дубая использовал арматурную сталь с добавлением ванадий для 40-этажного отеля-стали поглощенной скоростью ветра 140 км/ч и незначительные сейсмические шоки без повреждения.
2.2 Инфраструктура
- Дороги: Бетонные автомагистрали и эстакады. Канадская транспортная группа использовала усиленную сталь для транспорта дорожного движения-стали предотвратили трещины из 12-тонных нагрузок оси грузовиков и циклов замораживания-оттаивания (таяние и возмещение льда).
- Туннели: Подкладка для метро и дорожных туннелей. Японская железная дорога использовала устойчивая к коррозии арматурная сталь для 5-километров, не нуждается в ремонте для 18 годы.
- Плотины: Ворота водосброса и бетонные стены. Бразильский проект использовал высокопроизводительную усиленную сталь для водосброса плотины-Steeel выдержан 450 КПА давление воды во время наводнения, Сохранение плотины в безопасности.
- Подпорные стены: Стены для насыпей на шоссе. Австралийский дорожный орган использовал усиливающую сталь для 6-метровой подпорной стены-сталь сохранял стену стабильной, когда почва сдвинулась после проливных дождей.
2.3 Другие приложения
- Горнодобывающее оборудование: Бетонные рамы для рудных дробилок. Южноафриканский шах 90 ТОННА/ДЕНЬ ОБРАЗОВАНИЯ РУДА, длительный 12 лет против. 6 годы для неармированного бетона.
- Сельскохозяйственная техника: Бетонные булочки для хранения зерна. U.S.. Ферма использовала, усиливающая сталь для 18-метрового зернового силоса-стали остановившись за выпукнуть силос. 4,000 тонны пшеницы.
- Накапливание: Сталь-армированные бетонные кучи для мягкой почвы. Тайский строитель использовал усиливающую сталь для свай под торговом центром - переведены пелы 1,500 Тонны веса к коренной породе (12 метры глубиной), предотвращение оседлателя торгового центра.
3. Методы производства для усиления стали
Усиление производства стали фокусируется на создании форм, которые хорошо связаны с бетоном и оптимизируют прочность - вот как это сделано:
3.1 Первичное производство
- Электрическая дуговая печь (Eaf): Стали растоплена, и сплавы (ванадий, марганец) добавляются, высокая сталь (как оценка 80 для мостов).
- Основная кислородная печь (Боф): Свинцовая железа превращается в сталь, затем спланировано-используется для крупномасштабного производства стандартного класса 60 сталь (самый распространенный тип).
- Непрерывное кастинг: Расплавленная сталь выливается в заготовки (120–200 мм толщиной)–Ensure Даже распределение сплава и отсутствие дефектов для реберной стали.
3.2 Вторичная обработка
- Горячая катящика: Основной шаг. Заготовки нагреваются до 1150 – 1250°C, перевернулся в круглые стержни, Затем нажали, чтобы добавить ребра (Эти ребра повышают прочность на связь с бетоном на 20–30%).
- Холодный катание: Редко используется (делает сталь менее гибкой); Только для стали с небольшим диаметром (≤8 мм) Для легкого бетона.
- Термическая обработка:
- Утомить и отпуск: Для высокопрочной стали (Оценка 80+). Сталь нагревается до 850 - 900 ° C., погружен в воду (утомил), затем нагреть до 550 - 600 ° C. (закален)–Boosts Учитывает силу до ≥550 МПа.
- Нормализация: Нагретый до 880 - 920 ° C., охлаждено в воздухе-выделите сталь более гибкой для изгиба на месте.
- Поверхностная обработка:
- Эпоксидное покрытие: 100Эпоксидный слой толщиной 300 мкм - используется для прибрежных или влажных проектов (сопротивляется морской воде и подземным водам).
- Гальванизация: Погружение в расплавленное цинк (50–80 мкм покрытие)- Для открытой стали (как упорная настенная арматура) Чтобы предотвратить ржавчину.
- Черное оксидное покрытие: Тонкий темный слой - для внутренней стали (как напольные плиты) Чтобы остановить ржавчину во время хранения.
3.3 Контроль качества
- Химический анализ: Спектрометры Проверьте содержание сплава (гарантирует, что сталь соответствует оценке 60/80 Стандарты для силы).
- Механическое тестирование: Испытания на растяжение измеряют прочность; Испытания изгиба подтверждают гибкость (сталь должна сгибаться на 180 ° без слома); Тесты на облигации Проверьте сцепление с бетоном.
- Неразрушающее тестирование (Непрерывный):
- Ультразвуковое тестирование: Находит внутренние дефекты в толстой стали (≥16 мм диаметром).
- Инспекция магнитных частиц: Пятна поверхности трещины в ребристой стали (критическое для силы связи).
- Проверка размерных: Суппорт Проверьте диаметр (± 0,5 мм) и высота ребра (± 0,1 мм)–Ensure Steel идеально подходит в бетонных формах.
4. Тематические исследования: Усиление стали в действии
4.1 Строительство: Дубай 40-этажный отель
Разработчик в Дубае использовал усиленную сталью с усиленной ванадием для 40-этажных основных стен отеля. Стены должны сопротивляться 140 пустынные ветры км/ч и незначительные землетрясения. Сталь предел прочности (≥550 МПа) Поддерживают стены конюшни, и это Сила связи (≥30 МПа) остановил отделение от бетона. Использование этого стального обрезанного веса 25%, сохранение $180,000 в материалах затрат.
4.2 Инфраструктура: Канадский транспространт шоссе
Канадская команда использовала усиливающую сталь для 30-метрового транспорта.. Перепускается 12 -тонный грузовик и зимы -30 ° C. Сталь воздействие на выносливость (≥20 j при 0 ° C) предотвратил холодную хрупкость, и это усталость сила (~ 200 МПа) остановил трещины от повторных проходов грузовика. После 10 годы, Перепуск не нуждался в каре. $120,000 в техническом обслуживании.
4.3 Накапливание: Тайский торговый центр
Тайский строитель использовал усиленные сталь-армированные кучи для торгового центра в мягкой глине Бангкока. Груды, необходимые для перевода 1,500 Тонны веса к коренной породе. Сталь Урожайность (≥415 МПа) предотвратил изгиб, и это пластичность Пусть куча будет двигаться 12 метры в глубину, не сломавшись. В торговом центре нет урегулирования после 10 годы - роль стали в стабильных фундаментах.
5. Сравнительный анализ: Усиление стали против. Другие материалы
Как усиливающая сталь складывается до альтернативы для укрепления бетона?
5.1 Сравнение с другими сталями
| Особенность | Усиление стали (Оценка 60) | Углеродистая сталь (A36) | Высокая сталь (Q345) | Нержавеющая сталь (316Л) |
| Урожайность | ≥ 415 МПА | ≥ 250 МПА | ≥ 345 МПА | ≥ 205 МПА |
| Прочность на связь с бетоном | ≥ 25 МПА | ≤ 15 МПА | ≥ 20 МПА | ≥ 22 МПА |
| Коррозионная стойкость | Умеренный (Бетон защищен) | Бедный | Умеренный | Отличный |
| Расходы (за тон) | \(800 – \)1,000 | \(600 – \)800 | \(1,000 – \)1,200 | \(4,000 – \)4,500 |
| Лучше всего для | Бетонное армирование | Общее строительство | Тяжелая техника | Прибрежный бетон |
5.2 Сравнение с нитью металлами
- Сталь против. Алюминий: Укрепляющая сталь имеет в 3 раза больше, чем алюминий (6061-T6: ~ 138 МПа) и в 2 раза лучше связаны с бетоном. Алюминий стоит в 2 раза больше - только используется для легкого веса, бетон без нагрузки (как декоративные панели).
- Сталь против. Медь: Укрепление стали в 5 раз сильнее меди и 80% дешевле. Медь хороша для проводимости, но слишком мягкая и дорогая для бетона.
- Сталь против. Титан: Усиление затрат на сталь 90% меньше, чем титан и имеет сходную силу доходности (титан: ~ 480 МПа). Титан излишне - только для ядерных станций или экстремальных областей коррозии.
5.3 Сравнение с композитными материалами
- Сталь против. Волокно-армированные полимеры (Фрп): FRP сопротивляется коррозии, но 40% меньше прочности растягивания, чем усиление стали, и стоит в 3 раза больше. FRP работает в прибрежных проектах, но не может справиться с тяжелыми нагрузками (Как мостовые палубы).
- Сталь против. Композиты углеродного волокна: Углеродное волокно легкое, но стоит в 10 раз больше, а плохо с бетоном связаны с бетоном. Он используется для исторического ремонта здания, а не основного строительства.
5.4 Сравнение с другими инженерными материалами
- Сталь против. Керамика: Керамика тяжелая, но хрупкая (воздействие на выносливость <10 Дж) и не может сгибаться - без конкретного. Усиление гибкости стали делает его единственным выбором для динамических нагрузок (как ветер или землетрясения).
- Сталь против. Пластмассы: Пластмассы имеют в 20 раз меньше прочности, чем укрепление стали и таяния при 100 ° C. Они используются для неструктурного бетона (как плантаторы)-не несущие нагрузочные структуры.
6. Взгляд Yigu Technology на укрепляющую сталь
В Yigu Technology, Мы рассматриваем арматурную сталь как основу безопасных бетонных конструкций. Его непревзойденный баланс силы, связь, и стоимость делает его идеальным для 90% строительных проектов - от домов до плотин. Мы предлагаем оценку 60/80 сталь с эпоксидной/оцинкованной покрытиями и на заказ ребра для лучшей бетонной связи. В то время как композиты используют нишевые использование, Усиление стали остается наиболее надежным выбором для клиентов, желающих долговечных, Экономические сборки. Для любого конкретного проекта, нуждающегося в прочности на растяжение, Это материал, который мы рекомендуем в первую очередь.
FAQ по поводу усиления стали
- Какой класс для подкрепляющей стали лучше всего подходит для небольшого дома?
Оценка 60 (ASTM A615) Идеально - у него достаточно силы (≥415 МПа) для фондов, плиты, и столбцы, и доступно. Для домов возле побережья, Используйте оценку эпоксидного покрытия 60 сопротивляться ржавчине.
- Могу ли я согнуть армирующую сталь на месте?
Да-углеродный сорт 60 сталь изгибает 180 ° при комнатной температуре со стандартными инструментами. Высокий уровень 80 Сталь может потребоваться предварительно нагреть до 150–200 ° C, чтобы избежать растрескивания - всегда следуйте руководству производителя.