17.5. Механические свойства и классификация арматурных сталей

Арматура железобетонных конструкций состоит из рабочих стерж­ней, которые ставят для воспринятия действующих усилий, и мон­тажных, служащих для образования из отдельных стержней арматурных сеток или карка­сов.

По технологии изготов­ления стальную арматуру подразделяют на стержне­вую горячекатаную и прово­лочную холоднотянутую. Стержневая арматура после проката может быть подвер­гнута упрочняющей обработ­ке -термической или меха­нической (вытяжкой, сплю­щиванием и т. п.).

Рис. 17.2. Горячекатаная арматурная сталь периодического профиля

В зависимости от харак­тера поверхности арматура может быть гладкой или пе­риодического профиля (для улучшения сцепления с бето­ном).

В качестве арматуры железобетонных конструкций наибольшее применение нашла стержневая горячекатаная сталь периодическо­го профиля. Форма периодического профиля улучшает сцепление арматуры с бетоном, что уменьшает ширину раскрытия трещин в бетоне при растяжении и позволяет избежать ряда конструктивных мер по анкеровке арматуры.

Стержневая арматура подразделяется на классы: горячеката­ную классов A-I, A-II, A-III, A-IV и A-V и термически упрочненную классов, at-iv, at-v, at-vi.

Сталь класса A-I (марка СтЗ) изготовляется круглой (гладкой) диаметром 6-40 мм. Из-за относительно невысокого предела теку­чести (240 МПа) и гладкого профиля применять ее для рабочей арматуры не рекомендуется. Сталь класса A-II диаметром 10- 40 мм изготовляется из углеродистой стали марки Ст5, а диамет­ром 40-80 мм -из низколегированной стали марки 18Г2С.

Стержни периодического профиля различают по номерам. Номер стержня соответствует расчетному диаметру равновеликого по площади круглого стержня. Периодический профиль образуется часто расположенными выступами, идущими по трехзаходной вин­товой линии с двумя продольными ребрами (рис. 17.2, а). Мини­мальное значение предела текучести при растяжении стали класса A-II равно 300 МПа.

Рис. 17.3. Арматура для предварительно напряженных железобетонных конструкций:

а — высокопрочная арматурная проволока периодического профиля; 1 — вид со стороны вмятин; 2 — вид с гладкой стороны; б — семипроволочный арматурный канат К-7

Сталь класса A-III (марок 25Г2С и 35ГС) периодического про­филя с выступами, образующими «елочку» (рис. 17.2, б), прока­тывают диаметром 6-40 мм; минимальное значение предела теку­чести при растяжении -400 МПа. Сталь класса A-IV (марок 20ХГ2Ц, 80С) периодического профиля, аналогичного профилю ста­ли класса A-III, прокатывают диаметром 10-22 мм; минимальное значение предела текучести 600 МПа. Сталь класса A-V (марки23Х2Г2Т) имеет такой же профиль и диаметр, как стали класса А-IV, минимальное значение предела текучести- 800 МПа.

Высокие механические качества арматуры классов A-III и особенно A-IV достигаются введением легирующих добавок, которые одновременно снижают пластические свойства стали. Однако пластические свойства стали все же долж­ны обеспечить свариваемость арматуры, возможность гнутья стержней и доста­точную деформативность арматуры к моменту разрушения железобетонного элемента, что улучшает условия работы конструкции под нагрузкой и предотвра­щает хрупкое разрушение. Поэтому для горячекатаной стали каждого класса установлены наименьшие величины удлинений при разрыве: для класса A-I - 25%, A-II- 19%, A-III- 14%, A-IV и A-V-6%.

Термически упрочненные арматурные стали классов at-iv, at-v и at-vi изготовляют диаметром 10-25 мм; наименьшие значения условных пределов текучести равны соответственно 600, 800 и 1000 МПа, а относительных удлинений при разрыве-8, 7 и 6%. Стержневая термически упрочненная, стойкая против коррозионно­го растрескивания арматура классов Атп-V и Атп-VI выпускается диаметрами 16-25 мм и имеет такие же профиль и прочностные характеристики, как арматура классов at-v и at-vi.

Для армирования железобетонных конструкций широко приме­няют обыкновенную арматурную проволоку классов B-I и Вр-1 (рифленую) диаметром 3-5 мм, получаемую холодным волочени­ем низкоуглеродистой стали через систему калиброванных отвер­стий (фильеров). Наименьшая величина сопротивления при растя­жении проволоки B-I при диаметре 3-5 мм и Вр-1 при диаметре 3-4 мм должна быть не ниже 550 МПа, а проволоки Вр-1 при диа­метре 5 мм - 525 МПа.

Способом холодного волочения изготовляется также высоко­прочная арматурная проволока классов B-II и Bp-II-гладкая и периодического профиля (рис. 17.3) диаметром 3-8 мм с временным сопротивлением разры­ву 1800-1300 МПа.

Арматуру железобетон­ных конструкций выбирают с учетом ее назначения, мар­ки и вида бетона, условий изготовления арматурных изделий и среды эксплуата­ции (опасность коррозии) и т. п. В качестве основной рабочей арматуры обычных железобетонных конструк­ций преимущественно следу­ет применять сталь классов A-III, B-I и Вр-1. В предва­рительно напряженных кон- струкциях в качестве напрягаемой арматуры применяют преимущественно высокопрочную сталь классов B-II, Вр-П, A-IV, A-V, а также термически упрочненную арматурную сталь.

Армирование предварительно напряженных конструкций твер­дой высокопрочной проволокой весьма эффективно, однако из-за малой площади сечения проволок число их в конструкции значи­тельно увеличивается, что усложняет арматурные работы, захват и натяжение арматуры. Для уменьшения трудоемкости арматур­ных работ широко применяют заранее свитые механизированным способом канаты, пучки параллельно расположенных проволок и стальные тросы. Нераскручивающиеся стальные канаты класса К изготовляют 3-, 7- и 19-проволочными (К-3, К-7 и К-19).