Арматурная сталь: марка, ГОСТ, класс прочности. Арматура стальная

Арматурная сталь официально называется не так: если изучить ГОСТ 5781-82, можно узнать, что корректное наименование звучит как «горячекатаная для армирования ЖБК». Впрочем, название оказалось слишком длинным, поэтому в профессиональной среде было быстро сокращено до простой «арматуры». Это и понятнее, и проще, и быстрее.

Общая информация

Принято выделять несколько классов арматуры. Деление основывается на следующих признаках:

• периодический профиль;
• механические параметры.

Арматурная сталь бывает следующих классов:

• AII.
• AIII.
• AIV.
• AV.

Вот уже несколько лет на рынке довольно велик спрос на класс арматурной стали А500С. Если изучить ГОСТ 5781-82, там не удастся найти описания подобного ему по своим параметрам. Эта продукция изготавливается с ориентировкой на следующие стандарты:

• СТО АСЧМ 7-93;
• технические условия.

Такую систему стандартизации, по которой группируется на категории горячекатаная арматурная сталь периодического профиля, внедрили предприятия, работающие в области черной металлургии. Они объединены в единую ассоциацию, взявшую на себя в том числе и разработку правил производства товаров.

Особый случай

Описанная арматурная сталь А500С – это не единственное исключение в мире горячекатаной продукции. Также особого внимания заслуживает класс AI, который в ГОСТ принято обозначать как А240. Ключевая особенность – гладкий профиль. В качестве сырья для производственного процесса применяют сталь 3 СП (ПС). Диаметр и отклонения от него для любой продукции с гладким профилем регламентируются ГОСТ 2590-88. В этом нормативном документе также прописана точность прокатки для общих случаев.

Арматурная сталь гладкая производится в следующих форматах:

• прутки;
• бухты.

В мотках можно найти размеры от 6 до 14 мм (шаг – 2 мм). Выбор арматуры в прутках несколько шире. Минимальный возможный диаметр – 16 мм, а наибольший доступный – 40 мм. От 16 до 22 мм шаг составляет 2 мм, с 25 до 40 мм возрастает до трех.

Как и зачем?

Марка арматурной стали А240 необходима в строительстве и прочих областях, где используются конструкции из железобетона, так как применяется для их армирования. Некоторые специалисты именуют эту категорию материалов «петлевой», так как использовать арматуру принято, чтобы формировать петлеобразные элементы, усиливающие изделия из железобетона. Это наиболее актуально, когда элемент выделяется из основной плоскости строения. Горячекатаная арматурная сталь А1 подходит для создания элементов, упрощающих погрузку готовых блоков, перевозку и разгрузку. Кроме того, непосредственно на строительной площадке так проще соединять разные элементы между собой.

Марка арматуры AI, как и круглая, необходима для широкого спектра конструкций. При ее использовании изготавливают:

• ограждения;
• мебель;
• перила.

Круг и арматура металлическая А1, если они изготовлены в соответствии со специализированными стандартами, применяются как сырье: из них можно вытягивать проволоку. Допускается изготовление профилей:

• периодического;
• гладкого.

Если арматурный завод имеет соответствующее оборудование, тогда сталь А1 может послужить для изготовления различной продукции на токарных станках или фрезерных. Материал обрабатывается механически.

Не упуская из внимания нормативы

Рассказывает о том, какова должна быть арматурная сталь, ГОСТ 5781.82. Согласно нормативам, углерода в составе металла может быть не более 0,3 %, только тогда продукт применим для железобетона. Используется арматура как для ранее напряженного сырья, так и для обычного.

Если применяют железобетон, прошедший предварительную обработку и напряженный, то арматуру выбирают такую, которая справится с достаточно серьезными нагрузками, свойственными этой среде. Как правило, напряжение довольно большое, что требует, чтобы арматура металлическая была повышенной прочности и изготавливалась строго из надежной стали. Если используют проволоку, то к ее прочности также предъявляют высокие требования.

Если горячекатаная арматурная сталь будет использована в конструкциях, не подверженных напряжению, тогда допускается применение обыкновенного сырья. Здесь актуальны следующие марки стали:

• СТ3.
• СТ5.

Для предварительного напряжения принято брать сталь с содержанием углерода:

• средним;
• высоким.

Также может быть использована арматура стальная, обработанная термически для повышения прочностных параметров.

Сталь: какую возьмем?

Чтобы была изготовлена качественная арматурная сталь, ГОСТ 5781.82 рекомендует брать надежную сталь:

• углеродистую;
• низколегированную.

Есть несколько марок, применимых для разных типов упомянутого материала. Как правило, заказчик, отправляя заказ на арматурный завод, указывает, из какого сырья он желает видеть готовый продукт. Если таковых рекомендаций производитель не получает, тогда изготавливающее предприятие самостоятельно принимает решение в пользу оптимального варианта для конкретного типа продукта. В частности, для А800 принято использовать следующие марки:

• 22Х2Г2АЮ.
• 22Х2Г2Р.
• 20Х2Г2СР.

Что еще важно?

При создании ненапряженных железобетонных конструкций следует выбирать классы от первого до третьего, а более высокие пригодятся, если конструкция прошла предварительное напряжение.

Если предстоит работать при низких температурах, и объект далее будет эксплуатироваться в экстремальных условиях, тогда больше подходит такая марка арматуры, которую отличает пониженный процент углерода. В качестве альтернативы можно выбирать варианты сырья, прошедшего дополнительную обработку высокой температурой.

А вот если было решено использовать в качестве армирующего материала проволоку, тогда предпочтение лучше отдавать той, в которой углерод либо вовсе отсутствует, либо его содержание не превышает 0,8 %. Для этого материала свойственна повышенная прочность – до 180 кгс/мм² включительно. Такие параметры обеспечены:

• высокотемпературной обработкой;
• наклепом.

Углерод и качество материала

Регламентирует, из какого сырья должна изготавливаться арматура строительная, ГОСТ 5781-82. В частности, процентное содержание углерода оказывает достаточно сильное влияние на конечные параметры железобетонного изделия, на его долговечность и надежность. Чем больше углерода содержится в металле, тем выше будет твердость, свойственная арматуре, но в то же время повышается хрупкость. Кроме того, сваривать высокоуглеродистую сталь очень сложно, зачастую результат оказывается недостаточно качественным, отчего страдает надежность всей конструкции в целом.

Процентное содержание углерода позволяет вводить следующую классификацию:

• арматура стальная низкоуглеродистая, где это соединение содержится в количестве не более четверти процента;
• со средним уровнем содержания – от четверти процента до 0,6;
• с высоким содержанием, варьирующимся от 0,6 до 2 %.

А как улучшить?

Чтобы арматурная сталь имела лучшее качество, в сплав можно добавить дополнительные составляющие. В качестве легирующих компонентов принято применять:

• вольфрам;
• ванадий;
• хром;
• никель.

В некоторые сплавы добавляют лишь один-два дополнительных компонента, в другие – смесь из 5-6 металлов. Это позволяет получить высококачественную легированную сталь с высокими показателями:

• прочности;
• твердости;
• стойкости к коррозии.

Чтобы получить легированную сталь, можно включить в сырье кремний, марганец. В зависимости от того, насколько много добавок содержится в веществе, принято говорить о принадлежности материала к одному из следующих классов:

• низколегированная арматурная сталь, содержащая не более пяти процентов включений;
• среднелегированная, в которой количество добавок варьируется в границах 5-10 %;
• высоколегированная, на одну десятую и больше состоящая из дополнительных компонентов.

"Что в имени тебе моем?"

Арматурная сталь – это не просто сталь, но еще и большое количество других химических компонентов. О том, какие включения есть в материале, можно узнать из наименования. Были разработаны стандарты обозначения тех или иных добавок в названии материала. Примеры:

• Х – хром.
• Ц – цирконий.
• Т – титан.

После марки записываются цифры. Они отражают, как много углерода содержится в материале. Обозначаются сотые доли. Далее пишут буквы. Они обозначают химический элемент, после которого указано, как много его содержится в составе арматуры. Если никакой цифры не указано, можно сделать вывод, что это вещество включено в объеме менее одного процента.

Пример: «сталь арматурная 35ГС» расшифровывается как сталь, в составе которой присутствует углерод в концентрации 0,35 %, а также есть кремний и марганец, но процентное содержание обоих компонентов незначительно, поэтому уточненных данных нет (они присутствуют в объеме менее процента от общего количества материала).

Чего требовать и ждать?

Согласно действующим стандартам, арматурная сталь должна быть:

• легко свариваемой;
• пластичной;
• прочной.

Под прочностью принято понимать способность арматуры выдерживать разрушительные нагрузки внешней среды. Воздействия извне могут растягивать металл и прогибать, крутить и сжимать, резать. Для каждого из видов нагрузок выделяют отдельные показатели прочности. Арматура чаще применяется в условиях, когда высоки нагрузки на растяжение, поэтому именно на это значение следует обратить внимание в первую очередь. Чтобы оценить, насколько арматура способна сопротивляться растяжению, нужно оценить:

• текучий предел;
• разрывное сопротивление.

Пластичность – это параметр, отражающий приспосабливаемость материала к внешним нагрузкам, пытающимся поменять форму изделия, его сечение. Если арматура в таких условиях сохраняет свои начальные параметры, то после удаления нагрузки она может вернуться в исходное состояние или сохранить полученные изменения. Пластичность выражается в удлинении при разрыве, угле загиба, количестве перегибов, остающихся после охлаждения металла.

Свариваемость – это показатель, отражающий способность качественно соединяться с другими материалами при применении того или иного метода сварки. Этот параметр определяется:

• составом металла;
• методом выплавки;
• величиной стержней в разрезе;
• соединительными особенностями;
• пластичностью.

Механика и надёжность

Указанные выше параметры позволяют говорить о том, насколько хороши механические параметры стали. Именно на их основе выделяют технические характеристики, показатели.

Важной особенностью арматуры является ее временное сопротивление. Для его определения, а также выявления того, как велик текучий предел, насколько большим может быть удлинение стали относительно начальной величины, проводят специальные испытания на производстве: применяют разрывные машины, сконструированные для этой задачи.

Работа производится следующим образом: при запуске машины на помещенный образец плавно возрастает нагрузка. Арматура при этом находится в системе жесткого крепления, не допускающей «ускользания» экземпляра. Механизмы пытаются удлинить стержень продольно, деформируя его. Показатели, снимаемые с арматуры, позволяют сформировать диаграмму растяжения (масштаб задается произвольно).

Технические особенности

Прямые участки диаграммы отражают такие нагрузки, при которых образец не деформируется. При увеличении нагрузок можно видеть пропорциональное возрастание длины, позволяющее делать выводы о надежности стали и способности сопротивляться внешнему воздействию. Заранее задается предельное значение нагрузки, прилагаемой к испытуемому экземпляру. По достижении этого значения также плавно уменьшают влияние механической силы.

При наилучшем раскладе стержень, растянувшийся при влиянии большой внешней силы, возвращается в исходное состояние при снятии нагрузок. Такая способность обусловлена упругостью стали. Стоит понимать, что зона упругости для металла имеет определённые ограничения. При достижении показателей, превышающих эти границы, возвращение к исходным значениям станет невозможным. При выявлении такого граничного показателя говорят о достижении предела упругости.

Если произвести испытания произведённой в соответствии с действующим ГОСТ арматуры из стали СТ3, тогда удастся получить параметры, близкие к следующим:

• предел текучести - 2 460 кгс/см²;
• относительное удлинение - 25;
• сопротивление разрыву в заданном временном промежутке - 4 000 кгс/см².

Параметры и область применения

Арматура, имеющая высокие показатели прочности, обычно стоит дороже, нежели низкокачественный материал. В то же время практика показывает, что использование такого материала позволяет добиться существенной экономии, поскольку армирование железобетонных конструкций требует более экономичного расхода металла.

Обратите внимание на пластичность арматуры: есть определенные границы, выходить за которые крайне нежелательно. При понижении этого параметра ниже определённого уровня невозможно применение прокатных изделий на полную прочность. Конструкция, изготовленная с использованием такого расходного сырья, становится хрупкой и может непредсказуемо разрушиться под влиянием внешних факторов. Есть и другой риск, сопряженный с уменьшением пластичности металла: растут вероятность хрупкого излома уже на этапе армирования конструкций из железобетона.

Воздействие на образцы стали

Чтобы улучшить показатели арматуры, прибегают к различным технологиям воздействия извне. В частности, широко распространена практика термического упрочнения. При этом прочность материала возрастает вдвое, а иногда и больше. Наиболее применимо это для низколегированных, углеродистых соединений. А вот стоимость материала растет всего на 10-12 %. Термическое упрочнение показывает лучшие показатели относительно механического, но для его реализации нужно располагать серьезным современным оборудованием и командой высококвалифицированных специалистов. Очень сильно на качество конечного продукта (и на репутацию его производителя) влияют даже мелкие ошибки технологического процесса.

Механическое упрочнение достигается использованием:

• лебедки;
• гидравлических домкратов;
• профилированных валков.

Последние нужны, чтобы сплющивать сталь. При упрочнении удается добиться пластических деформаций, благодаря которым прочность увеличивается на 50 % относительно первоначального значения.

Самая популярная – какая она?

Традиционно наиболее востребована на рынке металлопроката арматура 8 мм в диаметре. Она принадлежит к третьему классу и выпускается в бухтах, мотках, прутьях. 8 мм – параметр среднего диаметра строительного материала. Производство такой арматуры должно соответствовать ГОСТ 30136-95. Выпускаемая мотками арматура специалистами именуется «катанкой».

Арматура 8 мм изготавливается из стали с низким содержанием углерода. Применяются марки СТ0, СТ3. В процессе изготовления есть две (иногда одна) стадии охлаждения, что позволяет добиться высоких показателей надежности материала. Катанка мотками представляет собой проволоку.

Арматура А3 – сталь, имеющая в сечении круг. Она необходима для последующего производства проволоки, пружин. Незаменимо сырье и в производственном процессе строительной холоднотянутой арматуры.

Производство и продажа

Арматура 8 мм обычно изготавливается на проволочно-сортовых станках из сырья, соответствующего ГОСТ 380. Это стандартная технология, предполагающая наличие брусковой стали, обрабатываемой валовой системой. На станках материал прокатывают и вытягивают, раскаляют и охлаждают. В зависимости от особенностей конкретного товара он будет охлажден естественным методом или принудительно.

В продаже такой товар присутствует как погонными метрами, так и крупными мотками (для оптовых покупателей).

Зачем это нужно?

Арматура 8 мм незаменима при возведении железобетонных и металлических конструкций. Катанка достаточно тонкая, поэтому применяется при изготовлении сеток, каркасов, канатов. Арматура эффективна в качестве основы для скоб. Ее используются для укрепления строительных конструкций. Конкретный вариант выбирают, анализируя условия эксплуатации строения, на основе чего принимают решение в пользу той или иной марки.

Арматура чаще применяется как сырье для изготовления другой строительной продукции, а не как самостоятельный материал. Если катанка нужна, чтобы производить гвозди, кабеля, тогда нужно контролировать ровность изделий: шероховатые поверхности недопустимы, это значительно снизит прочность готового изделия. При изготовлении толстой арматуры, скоб требования к гладкости поверхности не столь существенны. Арматура, применяемая для обустройства несущих стен, не может содержать наполненные воздухом полости или трещины. Если арматура 8-мм диаметра приобретается в прутьях, контроль качества предполагает отслеживание идентичности изделий.

Некоторые особенности

Следует также отметить, что арматура, имеющая круглый периодический профиль, обычно оснащена продольными ребрами. Поперек стержней проходят винтовые выступы, проложенные по линии с тремя заходами. Если диаметр прутка составляет до 6 мм, тогда выступы могут проходить вдоль винтовой линии с одним заходом. Для 8 мм допускается наличие двух заходов.

Арматура, причисляемая к третьему классу, бывает:

• обычной;
• специальной.

Обозначается она как А300 и Ас300 соответственно. Для такого сырья характерны выступы, у которых заход по обе стороны профиля равномерный. Здесь линии также идут винтом. А вот для А400-А1000 обязательное условие: заходы с одной стороны правые, а с другой – левые.

Возможны смещения винтовых выступов. Этот параметр по текущим ГОСТам не нормируется.

Еще один отличительный момент характеризует изготовление стали А800. Для нее можно применять следующие марки:

• 22Х2Г2АЮ.
• 22Х2Г2Р.
• 20Х2Г2СР.

При этом особенности конечного продута обычно регламентированы требованиями заказчика.

Согласно рекомендациям Госстроя, на территории РФ рекомендовано применять следующие марки:

• А400С.
• А500С.

Обе они подходят для упрочнения конструкций из железобетона и подменяют ранее широко применимые А-III. Такие изготавливаются при учете требований, указанных в ГОСТ 5781-82.