3.3. Виды арматуры. Классы арматуры и ее механические свойства

Основное назначение арматуры в ЖБК – воспринимать растягивающие напряжения, но ее могут устанавливать и в сжатой зоне бетона для повышения прочности и надежности конструкций. По функциональному назначению арматура бывает рабочая (рис. 3.8) продольная и поперечная, площадь сечения которой определяют по расчету; монтажная (рис. 3.8), устанавливаемая по конструктивным или технологическим соображениям. Монтажная арматура обеспечивает проектное положение рабочей арматуры в конструкции и более равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями. Разновидностью монтажной является распределительная арматура. Монтажная арматура может называться конструктивной, она обычно воспринимает усилия от усадки и изменения температур. По способу изготовления арматура бывает горячекатаная стержневая и холоднотянутая проволочная. Стержневая арматура поставляется промышленностью в прутках диаметром более 12 мм длиной до 13 метров или в мотках диаметром от 6 мм до 10 мм массой до 1300 кг. По способу упрочнения арматура может быть термически упрочненной и упрочненной вытяжкой. По форме поверхности арматура может быть гладкой или периодического профиля с вмятинами или выступами (рис. 3.9). По способу применения при армировании ЖБК арматура бывает напрягаемой и ненапрягаемой.

Основными характеристиками арматуры являются ее прочность и деформативность, зависящие от состава стали и технологии ее изготовления. Стали бывают мягкие и твердые. Мягкая горячекатаная сталь, имеющая ярко выраженную площадку текучести на диаграмме деформирования, обладает значительным удлинением при разрыве до 25 % (рис. 3.10). Через на рис. 3.10 обозначен физический предел текучести, а через - временное сопротивление арматуры. Повышение прочности и уменьшение удлинения при разрыве мягкой стали достигается введением легирующих добавок. Существенное повышение прочности мягкой стали достигается термическим упрочнением или холодной вытяжкой. Термическое упрочнение осуществляется нагревом до 800 … 900⁰С с быстрым охлаждением и с последующим нагревом до 300 … 400⁰С и постепенным охлаждением. Легированные и термически упрочненные стали переходят в пластическую область постепенно без площадки текучести (рис. 3.11). Такие стали называют жесткими и для них устанавливают условный предел текучести при котором остаточные деформации после разгрузки равны 0,2 %, а так же условный предел упругости , при котором остаточные деформации равны 0,02 %. При искусственной вытяжке мягких сталей до напряжений выше предела текучести, из-за явления наклепа сталь упрочняется . При повторном загружении становится новым пределом текучести. Многократное волочение позволяет получить высокопрочную проволоку.

Свариваемость арматурных сталей характеризуется надежным соединением, отсутствием трещин и других пороков металла. Хорошо свариваются горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные арматурные стали. Нельзя сваривать арматурные стали, упрочненные термической обработкой или вытяжкой, так как при сварке происходит отпуск или отжиг – потеря закалки или наклепа. Понижение температуры ниже –30⁰С приводит к склонности к хрупкому разрушению. Высокотемпературный нагрев низколегированной арматуры приводит к снижению прочности.

В современных ЖБК используется проволочная арматура, классы которой обозначаются русской буквой В и стержневая, классы которой обозначаются русской буквой А. Стержневая горячекатаная арматура в зависимости от ее основных механических характеристик подразделяется согласно СНиП 2.03.01-84* на шесть классов: А-I; A-II; A-III; A-IV; A-V; A-VI. Термическому упрочнению подвергают стержневую арматуру пяти классов, на упрочнение в данном случае указывает индекс «т»: Ат-III; Ат-IV; Ат-V; Ат-VI; Ат-VII. Дополнительно в обозначение класса арматуры может вводиться буква «С», указывающая на возможность сваривания арматуры, или буква «К», указывающая на повышенную коррозионную стойкость. Каждому классу арматуры соответствует определенная марка стали. Периодический профиль имеет стержневая арматура всех классов, за исключением гладкой арматуры класса A-I (рис. 3.9). Арматура А-I, A-II, A-III имеет предел текучести =230 … 400 МПа. Условный предел текучести высоколегированной арматуры классов A-IV; A-V; A-VI составляет =600 … 1000 МПа. Модуль упругости стержневой арматуры Е_S с ростом прочности стали несколько уменьшается: Е_S =200000 МПа для арматуры класса А-I, A-II; Е_S = 210000 МПа - для A-III; A-IVс; Е_S =190000 МПа – для A-IV, A-V, A-VI. Арматура классов А-I, A-III выпускается диаметром от 6 мм до 40 мм; A-II – диаметром 10 … 40 мм; A-IV – диаметром 10 … 18 мм; Aт-IVс – диаметром 16 … 28 мм; A-V – диаметром 10 … 22 мм; A-VI – диаметром 10 … 14 мм.

Арматурную проволоку подразделяют на три класса Вр-I – обыкновенная низколегированная холоднотянутая проволока; В-II, Вр-II – высокопрочная арматурная проволока многократного волочения. Периодический профиль обозначается дополнительным индексом «р». Основная механическая характеристика проволочной арматуры – ее временное сопротивление , которое возрастает с уменьшением диаметра проволоки. Так для проволоки Вр-I имеем =525 … 550 МПа, для В-II, В-II - =1300 … 1900 МПа, при этом модули упругости соответственно равны Е_S =170000 МПа и Е_S =200000 МПа. Проволока Вр-I выпускается диаметром 3, 4, 5 мм, а В-II, В-II – диаметром 3 … 8 мм.