Арматурная сталь: характеристики, виды, сферы применения

Арматурная сталь, как следует из названия, применяется для изготовления арматуры и определяет ее свойства. В зависимости от способа получения и добавок меняется упругость, прочность и прочие характеристики готового изделия.

Чтобы сразу было понятно, из какого материала сделана арматура, была разработана специальная маркировка. В нашей статье мы расскажем, какой бывает арматурная сталь, как она влияет на виды самой арматуры и поговорим о правилах ее маркирования.

Способы производства арматурной стали

Арматура или арматурная сталь, согласно ГОСТ 5781-82, имеет полное название «сталь горячекатаная для армирования ЖБК». Однако строители – люди весьма конкретные, и столь длинное название просто не прижилось. Взамен него употребляют привычное «арматура» – так лаконичнее.

В зависимости от способа производства выделяют следующие виды арматуры:

• Стержневая горячекатаная.
• Проволочная холоднотянутая.

И там, и там для производства применяют углеродистые низколегированные сорта стали, которые в свою очередь подразделяются на 6 классов: от А-I до А-VI.

При горячей формовке арматуры стержневые заготовки в размягченном состоянии прокатываются валками. Когда последние давят на раскаленные стержни, это упрочняет структуру металла, из которого они сделаны, в результате чего прутья способны нести большие нагрузки, лучше работать на разрыв. Холоднокатаная арматура имеет по этому параметру худшие показатели.

Вообще говоря, холодная протяжка подразумевает формовку прутков обжимными валками без разогрева металла. Это дает экономию энергии, но снижает прочность изделий.

Стержневая арматура выпускается диаметром не менее 8 мм. Все, что меньше, считается арматурой проволочной и поставляется в мотках.

Сферы применения арматурной стали

Те свойства, которые придаются арматуре при производстве, задают ее функционал. Например, гладкопрофильные прутья задействуются:

• при перевязке несущих стержней арматурного скелета;
• при формировании декоративных элементов (для связывания отдельных деталей между собой);
• при монтаже компонентов составных механизмов.

Арматура, имеющая периодический профиль, существенно более востребована на рынке также в силу своего функционала. Такие прутки используются:

• для усиления конструкций из бетона в местах, где нагрузки на растяжение и сжатие особенно велики;
• для формирования опорных конструкций;
• при усилении напольных стяжек;
• при возведении подушек дорожных покрытий;
• для формирования армирующих обвязок при возведении кирпичных кладок.

Но главное предназначение стержней периодического профиля – армирование монолитных бетонных конструкций. Под периодичностью профиля подразумеваются ребра (или вмятины), которые располагаются под углом относительно оси стержня с определенным шагом и с одинаковым заходом на обе его стороны (это не винтовая нарезка). Они нужны для более качественного сцепления бетонной массы с прутком.

С помощью арматуры данного типа создаются как плоские, так и объемные конструкции, и при этом арматура в них может иметь разное предназначение:

1. Принятие на себя нагрузок на растяжение. К примеру, наибольшие нагрузки такого типа образуются в серединных частях по нижним плоскостям железобетонных балок и перекрытий на двух опорах.
2. Принятие на себя нагрузок на сжатие. Если нижняя плоскость балки на двух опорах растягивается под собственным весом, то материал условной верхней плоскости, наоборот, сжимается. Арматура здесь компенсирует часть этих нагрузок, создавая для бетонного массива «комфортные условия работы».

Характеристики арматурной стали

Горячекатаная арматурная сталь, соответствующая ГОСТ 5781–61, предназначается для формирования арматурных стержней, которыми усиливаются бетонные конструкции, причем как обычные, так и предварительно напряженные. Рассмотрим классы арматурной стали:

• Класс А-I. Сюда относят гладкие круглые стержни из марок стали Ст3, Ст3пс, а также Ст3кп группы А. Кроме того, по требованию заказчиков прутья этого класса могут быть изготовлены из стали подгруппы В (ГОСТ 380–60 и ГОСТ 9543 60).
• Класс A-II. В данную категорию попадают стержни периодического профиля, имеющие диаметр 10–40 мм, производимые из стали Ст5 (ГОСТ 380–60 и ГОСТ 9543–60); те, что больше 40 мм – из стали 18Г2С (ГОСТ 5058–57).
• Класс A-III. Сюда относят стержни с периодическим профилем, только витки у прутков имеют с одной стороны правый, а с другой – левый заход в елочку. Для прутков 6–8 мм используется сталь 18Г2С (ГОСТ 5058–57); все остальные диаметры изготавливаются из стали 35ГС и 25Г2С.
• Класс A-IV. Это стержни периодического профиля, отличающиеся от арматуры второго и третьего класса внешним видом. Их изготавливают из легированной стали 30ХГ2С (ГОСТ 5058–57).

На металлургических предприятиях в течение начального периода производства арматурных прутков четвертого класса (A-IV) выпускаются только стержни с диаметром до 18 мм, имеющие профиль, соответствующий классу A-III. Концы прутков при этом помечаются красной краской.

Номинальные размеры стержней, а также диаметр арматурной стали, имеющей круглое сечение и периодический профиль, представлены в таблице:

Арматура, имеющая диаметр менее 10 мм, поставляется в мотках, с диметром более 10 мм – в прутках. Стандартные длины арматурных стержней – от 6 до 12 м. Стержни перевязываются в пачки весом до 5 т.

Арматурная проволока низкоуглеродистая холоднотянутая (ГОСТ 6727–53) имеет стандартные диаметры 3; 3,5; 4; 4,5; 5; 5,5; 6; 7; 8; 9; 10 мм. Поставляется в мотках, каждый из которых навивается непрерывно и таким образом состоит из одного отрезка. Вес каждого мотка может находиться в диапазоне от 6 до 15 кг. Бухта, состоящая из нескольких мотков, должна весить не более 80 кг.

На строительных объектах встречаются самые разные профили арматурной стали. Чаще всего – ребристый периодический профиль, а вот прутки холодносплющенные (и тоже имеющие периодический профиль) встречаются гораздо реже. Прутки, изготовленные по ГОСТ 6234–52, вместо ребер имеют вмятины, которые также располагаются вдоль оси прутка во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Выделяют две категории такой арматуры:

• К I – изготавливается из стали Ст0; Ст2; Ст3 и Ст4.
• К II – изготавливается из стали Ст5.

Арматура, соответствующая ГОСТ 8480-57, производится из углеродистой стали методом холодной протяжки. Она также имеет периодический профиль, только вместо ребер у нее двусторонние вмятины, которые располагаются параллельно продольной оси прутка. Обычно такая арматурная сталь предназначена для усиления предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Нестандартные мотки допустимы, но их вес не должен составлять менее 50 кг, а доля в партии не должна превышать 10 % по весу. Удлинять арматуру в мотках с помощью электросварки категорически запрещается! И во избежание усиленного коррозионного воздействия до момента ее использования хранение арматуры в мотках должно осуществляться исключительно под крышей, в сухом складском помещении.

Размеры холодносплющенной арматуры:

Номер каждого профиля соответствует диаметру (в мм) исходного круглого стержня до сплющивания.

Виды арматуры из стали

По своему предназначению арматуру для железобетонных конструкций подразделяют на:

• Рабочую (или несущую). Она должна действовать на растяжение и компенсировать напряжения в бетонном массиве, которые неизбежно появляются в балках и перекрытиях на двух опорах под собственным весом, а также вследствие внешних нагрузок.
• Распределительную. Задача такой арматуры – поделить общую нагрузку на несколько рабочих стержней. Кроме того, она препятствует смещению отдельных элементов армирующей конструкции при заливке их бетоном. Соединение рабочей и распределительной арматуры производится проволочной скруткой или при помощи электросварки, в результате чего формируется арматурный каркас или же сетка.
• Монтажную. Это вспомогательный тип арматуры. Он нужен для соединения рабочих и распределительных стержней. Непосредственно перед заливкой арматурной конструкции бетоном монтажные элементы могут быть удалены.

В зависимости от направлений своего применения арматуру подразделяют на:

• Напрягаемую, основное предназначение которой – компенсация растягивающих нагрузок в бетонном массиве. Ее особенности: повышенная прочность на растяжение и необходимые допуски. Как правило, это всегда горячекатаная арматурная сталь, и такая арматура всегда рабочая.
• Ненапрягаемую. Она задействуется для пассивного армирования, обычно укладывается поперек рабочих стержней и предварительно никогда не напрягается.

По ориентации в конструкции арматуру подразделяют на:

• Продольную. Она как раз и принимает на себя основные нагрузки на разрыв и сжатие по длине железобетонной конструкции.
• Поперечную. Такие прутки укладываются поперек продольных (рабочих). Основной функционал подобной арматуры – принятие на себя нагрузки по компенсации напряжения бетонного массива по бокам конструкции, а также распределение нагрузки между рабочими стержнями. Кроме того, она фиксирует продольные прутки при заливке конструкции бетоном.

Внешний вид арматуры может быть:

• гладким (без ребер и вмятин по всей длине);
• рифленым (с периодическими ребрами и насечками).

Арматура периодического профиля может иметь три вида ребер:

• Кольцевые. Стержни с такими ребрами встречаются чаще всего.
• Серповидные. Используются преимущественно в Европе, но и отечественные производители стали осваивать эту перспективную по своим свойствам номенклатуру.
• Смешанный вариант. Он применяется в производстве относительно недавно в классе А500. Такой вариант обеспечивает большую цепкость соединения арматуры и бетонного массива, что существенно повышает прочность монолитной конструкции.

На стержнях можно встретить бугорки, которые являются своего рода паспортом данного типа арматуры. Они располагаются по длине периодически – через некоторое количество ребер или насечек. По количеству последних в одном периоде и определяется класс арматуры. А500 имеет по 5 насечек/ребер между такими выпуклыми отметками.

Особые свойства арматурной стали

Арматуру классифицируют и по назначению. В некоторых случаях от прутка требуется универсальность в применении. Необходимых качеств можно добиться несколькими путями, например, посредством добавления специальных примесей в сплав при изготовлении арматуры либо провести последующую термическую или механическую обработку. Арматурный стержень, изготавливаемый таким способом, может приобрести поистине уникальные характеристики.

Чаще всего встречаются следующие обозначения и маркировки:

• С – свариваемая. Когда из арматуры собирают пространственный каркас, то сварку не применяют. Металл перегревается, в результате чего снижается его прочность. Кроме того, места сварки крайне уязвимы перед коррозией. Однако в металлургии можно подобрать особые сплавы, с помощью которых решаются все указанные проблемы. В этом случае при формировании арматурного каркаса можно использовать сварку.
• К – коррозионная устойчивость. Такие легирующие добавки, как хром, вольфрам и др., придают арматуре нержавеющие свойства. В итоге она может не терять своих прочностных характеристик, работая в агрессивных средах: влажной, обогащенной кислородом и даже кислотной и щелочной без каких-либо повреждений.
• СК – маркировка соответствует арматуре, которая обладает обоими перечисленными выше качествами. Она достаточно дорогая, а потому применяется редко, только на объектах повышенной ответственности и находящихся в сложных условиях эксплуатации.

Маркировка арматурной стали

Маркирующие отметки выставляются на арматуре в соответствии с ГОСТ 10884 непосредственно в процессе ее производства или же (в случае отсутствия прокатной маркировки) оставляются несмываемой краской.

Арматура периодического профиля также имеет маркировку класса прочности, которую гарантирует металлургическое предприятие-изготовитель. Такие отметки имеют вид коротких поперечных ребер или точек.

Короткие поперечные ребра имеют высоту не более 0,5 мм. Они не выходят за габариты окружности сечения и располагаются в непосредственной близости от продольных периодических ребер.

Маркировочные точки имеют такую же высоту, что и короткие поперечные ребра, и выглядят как конусообразные утолщения на поперечных выступах.

Не всегда завод-изготовитель имеет оснастку, необходимую для маркировки прокатываемой арматуры. В этом случае прутки маркируются несмываемой краской с концов. При этом различные цвета красящего вещества соответствуют следующим классам арматуры:

• белый – Ат400С;
• белый с синим – Ат500С;
• желтый – Атб00;
• желтый с белым – Атб00С;
• желтый с красным – Атб00К;
• зеленый – Ат800;
• зеленый с красным – Ат800К;
• синий – Ат1000;
• синий с красным – Ат1000К;
• черный – Ат1200.

В каждом мотке арматуры должен находиться лишь один неразрывный отрезок. При этом масса мотка не должна превышать 3 т.

К каждому мотку прикрепляется ярлык со следующими данными:

• наименование завода-изготовителя (или товарный знак);
• условное обозначение стали;
• номер партии;
• отметка технического контроля (клеймо).

Иногда на ярлыке указывают и дополнительные данные. Например, о возможности проведения сварки данной арматуры (без снижения ее прочностных характеристик), о проведенной термообработке, об антикоррозийном составе металла и пр.

Информация, указанная на ярлыке (в том числе дополнительные сведения), необходима заказчикам для того, чтобы правильно выбрать технологию применения поставленной арматуры. Такие данные, как удельный вес, точный состав металла, из которого она изготовлена, период ее профиля позволяют создать такую конструкцию, где данная арматура проявит себя на все 100 %.