Czym się cechują druty i pręty ryflowane?

Stal to jeden z najbardziej wszechstronnych materiałów, który jest wykorzystywany w niezliczonych zastosowaniach od wznoszenia dużych konstrukcji budowlanych przez produkcję maszyn i urządzeń, aż po wytwarzanie niewielkich przedmiotów codziennego użytku. Swoje powodzenie zawdzięcza w dużej mierze łatwości, z jaką można ją obrabiać cieplnie, wykorzystując wysoką temperaturę, plastycznie stosując duże siły naciskające na jej strukturę czy wreszcie ubytkowo uzyskując odpowiednie kształty przez oddzielanie kolejnych fragmentów w postaci wiórów. 

Jeszcze ważniejsze są jednak właściwości samego materiału. Stal, która jest połączeniem węgla i żelaza, a często również dodatkowych pierwiastków poprawiających charakterystykę w wybranych obszarach wyróżnia się znakomitą wytrzymałością na obciążenia mechaniczne, wysoką twardością, sprężystością, a także odpornością na działanie wielu czynników zewnętrznych od wysokiej temperatury po rozmaite substancje chemiczne. Wyroby stalowe są oferowane w różnych postaciach, których można użyć jako półproduktu do dalszej obróbki albo wykorzystać bezpośrednio. Wśród najczęściej stosowanych form znajdują się zarówno elementy długie w postaci kształtowników, prętów ryflowanych i gładkich czy drutów, ale także płaskie blachy, taśmy, kęsy i kęsiska. Przyjrzyjmy się bliżej specyficznemu produktowi, jakim są pręty ryflowane, zobaczmy, gdzie się z nich korzysta i sprawdźmy, w jaki sposób mogą być produkowane.

Zastosowanie stali zbrojeniowej w budownictwie

Wśród wielu zastosowań stali szczególnie miejsce zajmuje budownictwo. Wyroby stalowe w różnej postaci są jednymi z głównych elementów różnego rodzaju konstrukcji nośnych, wsporników czy całych elementów. Stal wykorzystuje się zarówno bezpośrednio, np. w strukturach mostów, wiaduktów i kładek, jak i wszelkiego typu instalacji przemysłowych oraz przesyłowych od rurociągów po linie energetyczne, a także jako element składowy różnych innych materiałów, przede wszystkim żelbetu, który stanowi jedną z podstaw współczesnego budownictwa kubaturowego i liniowego.

Wykorzystywanie żelbetu jest rozwinięciem technologii użycia betonu. Materiał ten jest stosowany od dawna – pierwsze konstrukcje betonowe wykonywano już w starożytności. Pozwala on na przenoszenie dużych obciążeń, charakterystycznych dla większych budowli, a zarazem daje możliwość swobodnego kształtowania i doboru parametrów – poza wytrzymałością, da się także wpływać na wygląd jego powierzchni oraz inne cechy użytkowe. Podstawowymi składnikami betonu jest cement, pełniący funkcję spoiwa, jak również odpowiednio dobrane pod względem uziarnienia oraz nieregularności i chropowatości powierzchni kruszywa, zwykle różnych rodzajów piasku i drobnego żwiru.

Choć beton charakteryzuje się bardzo dobrą wytrzymałością – zwłaszcza na ściskanie, to jednak nie jest odporny na rozciąganie. Oznacza to, że dobrze sprawdza się w takich elementach, które są obciążane wzdłuż swej wysokości – przy budowie ścian, słupów i filarów, jednak niezbyt nadaje się na konstrukcje o dużej długości, takie jak belki lub stropy. Ze względu na właściwości betonu – poza odpornością na ściskanie także wygodę stosowania, niewielki koszt czy dobre znoszenie warunków zewnętrznych za sprawą niskiej nasiąkliwości – ważne jest zwiększenie jego wytrzymałości na rozciąganie, tak by można go używać również w przypadkach, gdy parametr ten ma kluczowe znacznie dla zachowania stabilności. Metodą na osiągnięcie tego celu jest używanie prętów zbrojeniowych.

 

Dlaczego zbrojenie betonu prętami i drutami ryflowanymi jest tak istotne?

Pręty zbrojeniowe są elementami, z których tworzy się strukturę przestrzenną oblewaną betonem, której zadaniem jest przejęcie na siebie pojawiających się sił rozciągających. Zwykle zbrojenie stanowi zaledwie kilka procent masy elementu żelbetowego, jednak odpowiednio rozmieszczone będzie w stanie poradzić sobie z występującymi naprężeniami. Co ciekawe, obecność zbrojenia podnosi również odporność na ściskanie, jest więc ono używane we wszelkiego rodzaju słupach czy nawet ścianach. Użyta w zbrojeniu stal jest bardzo trwała, ponieważ zabezpiecza ją przed korozją otaczający beton, który ogranicza dostęp tlenu i wilgoci.

Powstały kompozyt stali i betonu zwiększa możliwości konstrukcyjne budowli, jednak, by mógł osiągnąć pełnię swych możliwości, muszą być spełnione dwa warunki. Element zbrojenia musi mieć odpowiedni kształt gwarantujący, że znajdujące się w nim stalowe pręty będą mogły odbierać naprężenia powstające w różnych punktach konstrukcji. Drugą ważną kwestią jest dobre przyleganie obu materiałów – stali i betonu. Problem kształtu jest rozwiązywany w ten sposób, że stalowe pręty są układane w przestrzenną siatkę, po czym łączone ze sobą za pomocą stalowego drutu tak, by w czasie pokrywania mieszanką nie zmieniały swego położenia. Jeśli chodzi o dobre przyleganie, to najczęściej łączy się tu lekko skorodowaną powierzchnię drutów i prętów, która za sprawą chropowatości zwiększa powierzchnię kontaktu materiałów i poprawia adhezję. Równie istotne jest wykonanie odpowiedniego żebrowania, zwanego również ryflowaniem.

Pręty i druty ryflowane mają na swej powierzchni specjalne wgłębienia, które sprawiają, że kontakt z betonem następuje na większej powierzchni, lepiej rozkładają się więc powstające podczas działania obciążeń siły. Różnice między prętami i drutami gładkimi, a ryflowanymi są tu znaczne, ponieważ sięgają nawet 1,5-krotnej poprawy tego parametru.

 

Jak wykonuje się pręty i druty ryflowane?

Pręty i druty ryflowane mogą być wytwarzane na różne sposoby. Najczęściej są one produkowane z użyciem technik obróbki plastycznej prowadzonej na zimno. Wykorzystuje się w niej cechę stali związaną z jej plastycznością, polegającą na tym, że po działaniu na strukturę materiału dużą siłą ulega on odkształceniu proporcjonalnemu do użytej siły. Stal wykazuje się zwykle wysoką sprężystością, czyli cechą sprawiającą, że nawet po dużym obciążeniu jej kształt wraca do wcześniejszej postaci. Dla uzyskania trwałego odkształcenia koniecznej jest więc przekroczenie tzw. granicy sprężystości, dzięki czemu materiał uzyskuje nowy rozmiar.

W przypadku prętów i drutów stalowych stosowana jest metoda obróbki plastycznej określana jako ciągnienie. Często jest ona zaliczana do metod metalurgicznych, choć przy ciągnieniu na zimno nie korzysta się z obróbki termicznej. Ciągnienie polega na przejściu materiału przez urządzenie zwane ciągarką, w którym znajduje się otwór o określonej średnicy, co pozwala na zmniejszenie wymiarów wytwarzanego pręta lub drutu do właściwych rozmiarów. Ciągnienie jest realizowane za sprawą dużej siły oddziałującej na stal, co pozwala na zmianę kształtu na pożądany. Ponieważ w wyniku obróbki plastycznej wykonywanej na zimno w strukturze krystalicznej stali zachodzą zmiany, powodujące jej umocnienie, wytrzymałość wyrobów ulega zwiększeniu. Część stali zbrojeniowej jest też produkowana w wyniku walcowania na gorąco.

Po uzyskaniu drutu lub prętów o potrzebnej średnicy konieczne jest wykonanie w nim odpowiedniego ryflowania, czyli wyżłobień przypominających rowki. Mogą one mieć różną postać – dwóch żeberek jednoskośnych, żeberek układanych w jodełkę, a także żeberek podłużnych albo podwójnych. Ryflowanie prętów i drutów najczęściej odbywa się podczas walcowania na gorąco. Materiał jest w tym celu przepuszczany przez walcarkę, składającą się ze współpracujących ze sobą walców, które odciskają na stali pożądany wzór. Dla uzyskania właściwego efektu stal musi być rozgrzana do odpowiedniej temperatury, która podwyższa jej plastyczność, umożliwiając używanie mniejszych sił, a następnie chłodzona, tak, by materiał mógł zostać prawidłowo utwardzony.

W celu zapewnienia maksymalnej wygody użytkowników przy korzystaniu z witryny ta strona stosuje pliki cookies. Szczegóły w naszej Polityce prywatności.
Kliknij "Zgadzam się", aby ta informacja nie wyświetlała się więcej.