Виды и механические свойства стальной арматуры

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 в изделиях Кондопожского завода ЖБИ после проката может быть подвергнута упрочняющей обработке — термической или механической (вытяжка, сплющивание и т.п.),
В зависимости от характера поверхности арматура в изделиях Кондопожского завода ЖБИ может быть гладкой или периодического профиля (для улучшения сцепления с бетоном).
Механические свойства арматурных сталей зависят от технологии изготовления арматуры и химического состава стали.
Временное сопротивление чистого железа (феррита) сравнительно невелико, а удлинение при разрыве значительно. Чтобы повысить прочность стали и уменьшить относительную деформацию, в ее состав вводят углерод (0,2—0,4%) и легирующие добавки (марганец, кремний, хром и др.) в количестве 0,6—2%. Этим достигается существенное увеличение прочности стали, но снижается пластичность и свариваемость. При маркировке сталей, содержащих легирующие добавки (например, стали марок 20ХГСТ или 20ХГ2Ц), принимают условные обозначения: число в начале указывает количество углерода в сотых долях процента; буквы обозначают наличие: Г — марганца; С — кремния; X — хрома; Т — титана; Ц — циркония, а следующие за ним цифры — процентное содержание соответствующего элемента.
Мягкие горячекатаные стали (например, сталь марок СтЗ, Ст5, 25Г2С и др.) имеют, как правило, площадку текучести  и отличаются значительными удлинениями при разрыве, достигающими 15—25%.
К твердым относятся стали холоднодеформированные (вытяжка, волочение, сплющивание и т.п.) и термически упрочненные (нагревание до 800°С, быстрое охлаждение в масле и отпуск в свинцовой ванне при 500°С).Относительные удлинения при разрыве малы (3—5%), разрушение происходит хрупко. Для таких сталей в качестве условного предела текучести установлено напряжение, при котором остаточное удлинение равно 0,2%.
Упрочнение стали в арматуре железобетонного изделия холодным деформированием основано на явлении наклепа — повышении предела упругости и предела текучести в результате загружения стали до напряжений, превышающих предел текучести  и разгрузки, вследствие чего происходит изменение кристаллической структуры металла. Если довести напряжение в стали до предела, то после разгрузки в образце сохраняются остаточные деформации. При повторном загружении новая линия диаграммы сольется с линией разгрузки вплоть до предела, соответствующей напряжению, т.е. произойдет повышение предела упругости. С течением времени, вследствие так называемого старения стали, произойдет некоторое повышение пределов упругости. Таким образом, холодным деформированием (например, вытяжкой) можно существенно повысить предел упругости и предел текучести мягкой стали.

При нагреве арматурных сталей их прочность существенно изменяется. Особенно чувствительны к повышению температуры холоднодеформированные стали: при нагревании выше 300-400°С они теряют наклеп и при дальнейшем повышении температуры прочность их значительно снижается. Горячекатаные стали при нагревании до 300°С не только не теряют начальную прочность, но даже упрочняются (например, сталь класса АШ); однако при повышении температуры свыше 400°С прочность их также снижается.
В качестве арматуры железобетонных конструкций Кондопожского завода 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 в изделиях Кондопожского завода ЖБИ подразделяется на классы: горячекатаная классов А1, АП, АШ, А1У, АУ термически и термомеханичекиупрочненную классов АтШ, Ат1У, АтУ, АтУ1, АтУП, упрочненнаявытяжкой класса АШв.
В обозначениях классов стержневой арматуры с повышенной стойкостью к коррозионному растрескиванию под напряжением добавляется буква «К» (например, АтГУК), а свариваемой— буква С (например, АтУ1С). Если арматура в изделиях Кондопожского завода ЖБИ свариваемая и имеет повышенную стойкость, добавляются буквы СК, например АтУСК.
Сталь класса А1 изготовляется круглой (гладкой) диаметром 6—40 мм. Изза относительно невысокого предела текучести (235 МПа) и гладкого профиля применять ее для рабочей арматуры не рекомендуется.
Сталь класса АИ диаметром 10—40 мм изготовляется из углеродистой, а диаметром 40—80 мм — из низколегированной стали, ее предел текучести 295 МПа. Стержни имеют периодический профиль, образующийся часто расположенными выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии с двумя продольными ребрами. Номер стержня соответствует расчетному диаметру равновеликого по площади круглого стержня
Сталь класса АШ периодического профиля с выступами, образующими «елочку», прокатывают диаметром 6—40лш; минимальное значение предела текучести при растяжении — 390 МПа.
Сталь класса АГУ периодического профиля, аналогичного профилю стали класса АШ, прокатывает диаметром 10—22 мм; минимальное значение предела текучести 590 МПа.

Арматура классов АУ (диаметр 10—32 мм) имеет периодический профиль, минимальные значения предела текучести — 785 и 980 МПа.
Высокие механические качества арматуры достигаются введением легирующих добавок, которые одновременно снижают пластические свойства стали. Однако пластические свойства стали все же должны обеспечивать 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. Термически упрочненные арматурные стали классов АтГУ, АтУ, АтУ1 и АтУП изготовляют диаметром 10—32мм; наименьшие значения условных пределов текучести равны соответственно 590; 785; 980 и 1175 МПа, а относительных удлинений при разрыве — 8%; 1; 6 и 5,5%. Стержневая термически упрочненная, стойкая против коррозионного растрескивания арматура в изделиях Кондопожского завода ЖБИ классов Ат1УК — АтУ1К имеет такие же профиль и прочностные характеристики, как арматура в изделиях Кондопожского завода ЖБИ классов Ат1У — АтУ1.
Для армирования железобетонных конструкций широко применяют обыкновенную арматурную проволоку класса Вр1 (рифленую) диаметром 3—5 мм, получаемую холодным волочением низкоуглеродистой стали через систему калиброванных отверстий (фильеров). Наименьшая величина условного предела текучести при растяжении проводоки Вр1 при диаметре 3—5 мм составляет 410 МПа. Способом холодного волочения изготовляется также высокопрочная арматурная проволока классов ВП и ВрП — гладкая и периодического профиля диаметром 3—8 мм с условным пределом текучести проволоки ВН  15001100МПа и ВрП  1500—1000МПа.
Арматуру железобетонных конструкций для строительства в Карелии выбирают с учетом ее назначения, класса 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 АШ и Вр1. В предварительно напряженных конструкциях в качестве напрягаемой арматуры применяют преимущественно высокопрочную сталь классов ВИ, ВрП, АтУ1, АУ, АтУи АтУЦ.
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 применяют заранее свитые механизированным способом канаты, пучки параллельно расположенных проволок и стальные тросы. Нераскручивающиеся стальные канаты класса К изготовляют преимущественно 7 и 19-проволочными.