Основные свойства сталей, применяемых в железобетонных конструкциях и изделиях

В строительстве применяют, как правило, низкоуглеродистые стали. Основным черным металлом является так называемая углеродистая горячекатаная сталь обыкновенного качества (ГОСТ 380—50). По этому ГОСТ она подразделяется на две группы: группа А — сталь, поставляемая по механическим свойствам; группа Б — сталь, поставляемая по химическому составу. При заказе и поставке по группе А сталь в зависимости от механических свойств делится на следующие марки: Ст. 0; Ст. 1; Ст. 2; Ст. 3; Ст. 4; Ст. 5; Ст. 6; Ст. 7.

В соответствии с нормами и техническими условиями проектирования бетонных и железобетонных конструкций (Н и ТУ-123— 55) для изготовления арматуры железобетонных конструкций должны применяться следующие сорта стали:
а) горячекатаная периодического профиля марок  Ст.  5 и АНЛ-1 (25ГС);
б) холодносплющенная (без вытяжки) периодического профиля марок Ст. 3 и Ст. 0;
в) проволока холоднотянутая низкоуглеродистая;
г) горячекатаная круглая, полосовая и фасонная марок Ст. 3 и Ст. 0;
д) горячекатаная круглая марок Ст. 3 и Ст. 0, подвергнутая
силовой калибровке.

Недавно освоенная металлургической промышленностью сталь марки 25ГС является низколегированной кремнемарганцови-стой сталью.

Арматуру круглого-сечения диаметром более 40 мм по техническим условиям разрешается применять только в сварных каркасах и сетках. Холоднотянутая проволока допускается только для изготовления сварных сеток и каркасов, а также для хомутов и монтажной арматуры.

При изготовлении арматуры следует преимущественно применять:
а) горячекатаную сталь периодического профиля марки Ст. 5 диаметром от 10 до 90 мм и марки 25ГС диаметром от 6 до 40 мм;
б) холоднотянутую проволоку для сварных сеток и сварных каркасов, а также для хомутов и монтажной арматуры диаметром от 3 до 10 мм (ГОСТ 6727—53);
в) прокат круглого сечения из стали марок Ст. 0 и Ст. 3, подвергнутый силовой калибровке, диаметром от 5 до 22 мм;
г) холодносплющенные стержни периодического профиля диаметром 6—32 мм из круглого проката марок Ст. 3 и Ст. 0 (ГОСТ 6234—52).

Основными физико-механическими свойствами стали, имеющими значение при применении ее в строительстве, являются:
а) прочность, т. е. способность материала сопротивляться разрушению от действия внутренних напряжений, возникающих в результате воздействия внешних сил (различных нагрузок):
б) твердость, т. е. способность материала сопротивляться прониканию в него другого, более твердого тела. Твердость не следует смешивать с прочностью;
в) сопротивление удару, которое важно для конструкций, подвергающихся в процессе работы динамическим воздействиям.

Определение прочности, твердости, сопротивления удару и других свойств стали производится при ее испытании в заводской лаборатории. Об испытании арматурной стали на загиб в производственных условиях говорится ниже.

Главнейшей оценкой механических свойств (прочности) стали является ее испытание на растяжение. Результаты испытания изображаются графически в виде диаграммы.

Рис. 5. Диаграмма растяжения стального образца

Диаграмма растяжения (рис. 5) показывает зависимость между деформацией (в данном случае, удлинением) образца  и растягивающим усилием, которому соответствует определенное напряжение, обозначаемое буквой с.

Прямая линия в начале диаграммы указывает на прямую зависимость между увеличивающимся усилием и упругой (т. е. исчезающей после приложения усилия) деформацией — в данном случае, удлинением. Зона упругих деформаций заканчивается на диаграмме точкой, соответствующей пределу пропорциональности За пределами этой точки на некотором участке деформация (удлинение) образца возрастает без увеличения напряжения за счет так называемых остаточных или пластических деформации, не исчезающих после прекращения действия усилия. Это выражается в том, что металлический стержень вытягивается и после прекращения растяжения сохраняет увеличение длины.

Эта часть диаграммы, характерная для ннзкоуглеродистых и среднеуглеродистых сталей, обычно называется площадкой текучести. Граница ее (с,п) называется пределом текучести, после которого происходит дальнейшая деформация образца при увеличении растягивающего напряжения до так называемого предела прочности. Предел прочности характеризует наибольшее напряжение, которое может выдержать стальной образец до начала разрушения оп.

В таблице 1 приведены нормы  механических  свойств  стали группы А.

Нормы механических свойств стали группы А

Марки стали	Ст. 0	Ст. 2	Ст. 3	Ст. 4	Ст. 5
Предел прочности при растяжении в кг/мм2	32-47	34-42	38-47	42-52	50—62
Предел текучести в кг/мм2 не менее	19	22	24	26	28

Кроме испытания на растяжение, сталь испытывают также на твердость, удар, сжатие и изгиб.

По существующим правилам проверку качества продукции производят отделы технического контроля (ОТК) завода-изготовителя, который выдает заказчику сертификат (паспорт), удостоверяющий соответствие продукции условиям заказа и действующим стандартам. Поэтому в условиях стройки испытаниям подвергают только ту арматурную сталь, которая не имеет сертификата.

Помимо горячей обработки стали существуют различные виды холодной обработки: холодное волочение, сплющивание и силовая калибровка. При холодной обработке стали происходит ее наклеп, который уменьшает пластичность и вязкость стали и повышает предел текучести и предел прочности.

Более подробно об изготовлении стали периодического профиля, силовой калибровке стали и других операциях, направленных на повышение качеств стали, используемой в арматурных работах, говорится в главе VI.

Сталь, как и другие металлы, подвергается коррозии. Коррозией (ржавлением) называется разрушение металлов под воздействием окружающей среды. Причинами коррозии являются: воздействие на поверхность металла атмосферной или грунтовой воды, а также водяных паров и различных газов, содержащихся в воздухе в качестве примесей.

Для предохранения от коррозии сталь покрывают защитным слоем. В железобетонных конструкциях таким слоем для арматуры является окружающий ее бетон.

Для осуществления сцепления стальных стержней с бетоном не разрешается применять арматуру, покрытую ржавчиной в виде отслаивающихся пленок или загрязненную маслами и жирами.