Арматурная сталь, соответствуя своему названию, используется для изготовления арматуры, которая усиливает бетонные конструкции. Материал прутков напрямую влияет на их свойства, включая уровень прочности и упругости.
Для получения арматурных стержней могут применяться различные способы формовки и специальные легирующие добавки. Особая маркировка помогает сразу определить, какой именно состав использовался при изготовлении изделия.
Сферы применения
Строительная отрасль активно задействует арматуру благодаря ее надежности и оптимальному взаимодействию с бетонными смесями. С помощью металлических прутьев компенсируются растягивающие и сжимающие усилия, которые неизбежно возникают в железобетонных перекрытиях и балках под весом здания.
В современных проектах инженеры стремятся подобрать класс стали с нужными механическими свойствами, чтобы обеспечить длительную и безопасную эксплуатацию.
Строительные нормы подразумевают широкую вариативность в выборе сорта металла. Применяют как классические углеродистые сплавы, так и легированные, которые дополнительно защищают арматуру от воздействия коррозии.
Разные способы прокатки (горячая или холодная) дают стержням индивидуальные характеристики, влияющие на конечную надежность. Кроме того, упрочняющие мероприятия, такие как термическая обработка, помогают достичь баланса между прочностью и устойчивостью к агрессивным факторам.
Способы производства и структура готовых стержней
Горячая прокатка дает возможность формовать арматуру из раскаленных заготовок. Расплавленный металл пропускают через мощные валки, которые придают ему нужный диаметр и профиль. Затем стержни быстро остывают, и это обеспечивает повышенную прочность при растяжении.
Горячекатаные изделия часто имеют периодические ребра, которые улучшают сцепление бетона с металлом. Технология достаточно энергоемкая, но высокая температура прокатки одновременно закаливает материал.
Холодная протяжка отличается тем, что сортовой прокат формуется вальцами без предварительного нагрева. Этот метод снижает затраты на топливо, но негативно сказывается на прочностных показателях. Чтобы нивелировать такой недостаток, предприятия производят дополнительный нагрев уже сформированных прутков или оцинковывают их, повышая сопротивление коррозии.
Арматура проволочного типа, получаемая холодной протяжкой, обычно имеет диаметр не более 8 мм, выпускается в мотках и удобна при монтаже.
Каждый сплав отличается уникальными характеристиками. Они определяются соотношением углерода, кремния, марганца и других элементов.
- Углерод отвечает за прочность и твердость, но при высоком содержании снижает пластичность.
- Кремний и марганец улучшают прокаливаемость, повышая устойчивость к динамическим нагрузкам.
- Легирующие добавки, такие как хром, никель или молибден, усиливают коррозионную стойкость, что особенно важно для арматуры, используемой в агрессивных средах.
У строителей популярен стержневой прокат толщиной свыше 10 мм. Его поставляют в виде ровных прутьев, которые легко соединять для сборки объемных каркасов. Прутки меньшего сечения идут в бухтах.
Внимательный подбор способа производства позволяет достичь нужного баланса между прочностью и пластичностью: горячекатаные изделия хорошо работают в нагруженных зонах, холоднотянутые применяются там, где важны гибкость и легкость монтажа.
Задачи и функциональные особенности
Готовая арматура способна решать сразу несколько важнейших задач. Различные группы стержней отличаются не только формой поверхности, но и ключевыми механическими показателями.
Гладкие круглые прутки часто используют:
- при перевязке несущих элементов арматурного каркаса;
- в декоративных соединениях и связках легких металлических конструкций;
- для фиксации механизмов при сборке технологических узлов.
Прутки периодического профиля более популярны. Они имеют ребра или насечки, которые увеличивают площадь контакта с бетоном.
Такие изделия применяют:
- для усиления несущих зон конструкций, где высоки растягивающие нагрузки;
- в формировании массивных опор, колонн и балок;
- при закладке напольных стяжек и дорожных оснований;
- при создании армирующих поясов в кирпичной кладке;
- в конструкциях, где требуется высокое сцепление арматуры и бетонной массы.
Периодические выступы идут под углом к продольной оси. Они улучшают адгезию и позволяют арматуре эффективнее распределять внутри бетона возникающее напряжение.
Проектировщики дополнительно учитывают тип прутков и режимы их эксплуатации, чтобы оптимизировать расход металла и повысить общую надежность конструкции. При создании пространственных или плоских каркасов часто делают комбинированную обвязку, включая рабочие и дополнительные стержни.
Основные характеристики и классы стали
Горячекатаную арматуру стандартизируют по ГОСТ 5781–82. Металлурги выпускают несколько классов прочности, от А-I до А-VI. С повышением класса растет способность стержней сопротивляться нагрузкам, появляются новые требования к легированию.
Для гладкого проката (А-I) используют марки стали Ст3 или ее подгруппы, а для рифленых стержней (A-II, A-III, A-IV и выше) применяют углеродистые и низколегированные составы. Это позволяет достичь нужной жесткости и повысить устойчивость к растяжению.
В стержнях A-II диаметр колеблется в пределах 10–40 мм, они изготавливаются из марок Ст5 или 18Г2С. А-III отличается витками, у которых левая и правая стороны идут в шахматном порядке. Такое расположение усиливает сцепление с бетоном.
Прокатку A-IV и выше создают из легированных сплавов 30ХГ2С, 35ГС и 25Г2С. На заводах такая арматура проходит специальную проверку качества, а ее концы зачастую помечают цветной краской для удобства идентификации.
Ниже приводятся примерные размеры и вес одного погонного метра арматуры с круглым или периодическим профилем.
Данные соответствуют наиболее распространенным сечениям:
| Номинальный диаметр стержня, мм | Площадь поперечного сечения, см² | Вес 1 п.м, кг | Номинал, мм | Площадь поперечного сечения, см² | Вес 1 п.м, кг |
| 6 | 0,283 | 0,222 | 28 | 6,16 | 4,83 |
| 7 | 0,385 | 0,302 | 32 | 8,04 | 6,31 |
| 8 | 0,503 | 0,395 | 36 | 10,18 | 7,99 |
| 9 | 0,636 | 0,499 | 40 | 12,57 | 9,87 |
| 10 | 0,785 | 0,617 | 45 | 15,90 | 12,48 |
| 12 | 1,131 | 0,888 | 50 | 19,63 | 15,41 |
| 14 | 1,54 | 1,21 | 55 | 23,76 | 18,65 |
| 16 | 2,01 | 1,52 | 60 | 28,27 | 22,19 |
| 18 | 2,54 | 2,00 | 70 | 38,48 | 30,21 |
| 20 | 3,14 | 2,47 | 80 | 50,27 | 39,46 |
| 22 | 3,80 | 2,98 | 90 | 63,62 | 49,91 |
| 25 | 4,91 | 3,85 | - | - | - |
Арматура стержневого типа чаще всего продается стандартными партиями по 6–12 м длиной и массой до 5 т в одной пачке. Если диаметр меньше 10 мм, готовое изделие поставляют бухтами.
На холоднотянутую проволоку (ГОСТ 6727–53) распространяются другие стандарты размеров: 3–10 мм в диаметре, а один моток не превышает 15 кг. При необходимости формируют крупные бухты массой до 80 кг.
На некоторых заводах выпускают еще и холодносплющенную проволоку (ГОСТ 6234–52, ГОСТ 8480–57). Вместо выпуклых ребер у нее имеются вмятины, расположенные под определенным углом. Такое решение улучшает контакт с бетоном, но у насечек другая геометрия.
Ниже представлены характеристики, учитывающие диаметр исходного проката и вес погонного метра:
| Номер профиля | Расчетная площадь, см² | Вес 1 п.м, кг | Номер профиля | Расчетная площадь, см² | Вес 1 п.м, кг |
| 6 | 0,28 | 0,20 | 18 | 2,54 | 1,87 |
| 6,5 | 0,33 | 0,24 | 19 | 2,84 | 2,01 |
| 7 | 0,38 | 0,27 | 20 | 3,14 | 2,23 |
| 8 | 0,50 | 0,36 | 21 | 3,46 | 2,45 |
| 9 | 0,64 | 0,45 | 22 | 3,80 | 2,70 |
| 10 | 0,79 | 0,56 | 23 | 4,15 | 2,94 |
| 11 | 0,95 | 0,67 | 24 | 4,52 | 3,20 |
| 12 | 1,13 | 0,81 | 25 | 4,91 | 3,47 |
| 13 | 1,33 | 0,94 | 26 | 5,31 | 3,76 |
| 14 | 1,54 | 1,09 | 27 | 5,73 | 4,04 |
| 15 | 1,77 | 1,25 | 28 | 6,16 | 4,35 |
| 16 | 2,01 | 1,43 | 30 | 7,07 | 5,00 |
| 17 | 2,27 | 1,62 | 32 | 8,04 | 5,68 |
Эксплуатационные характеристики арматуры могут изменяться под воздействием температур. При низких показателях сталь становится более хрупкой, что важно учитывать при строительстве в северных регионах. Для таких условий подбирают сплавы с повышенным содержанием никеля, обладающие улучшенной ударной вязкостью.
В зонах с высокими температурами, например, в промышленных печах, применяют термостойкую арматуру с добавлением хрома и молибдена.
Виды арматуры: функциональное назначение и профиль
Железобетонные конструкции часто подразумевают несколько уровней армирования. Стержни могут быть рабочими (несущими), распределительными или монтажными. Рабочие элементы компенсируют растягивающие нагрузки в нижней части балок и плит, где под собственным весом бетон начинает испытывать растяжение. Распределительные прутки уменьшают нагрузку на основные стержни, а монтажная арматура временно удерживает каркас в сборе.
По назначению различают такие типы:
- напрягаемая арматура, которая выдерживает значительные нагрузки и часто используется для предварительно напряженных конструкций;
- ненапрягаемая, отвечающая за пассивное армирование без предварительного механического сжатия;
- продольные прутки для восприятия растягивающих и сжимающих усилий;
- поперечные стержни, защищающие бетон от боковых напряжений и помогающие удержать продольную арматуру в заданном положении.
Профиль также делит изделия на гладкие и рифленые. Гладкий вид имеет постоянный круглый диаметр. Рифленые разновидности обладают кольцевыми или серповидными выступами. Некоторые современные марки используют смешанный вариант ребер.
На стержнях встречаются утолщения, которые маркируют материал. По числу насечек между этими выпуклыми отметками определяют конкретный класс: А500 получает по 5 ребер на одном периоде.
Чтобы продлить срок службы арматуры, ее покрывают различными защитными слоями. Оцинкование придает пруткам стойкость к влаге и агрессивным химическим средам, снижая риск ржавления.
Эпоксидные покрытия создают дополнительный барьер, предотвращая контакт металла с кислородом и влагой. В особых случаях применяют нержавеющую арматурную сталь, которая не требует обработки, но имеет более высокую стоимость.
Современные методы производства включают не только традиционную прокатку, но и передовые технологии термомеханической обработки. Это позволяет получать стержни с улучшенной прочностью и пластичностью без увеличения содержания углерода. Развитие нанотехнологий открыло возможности для создания арматурных сплавов с уникальной микроструктурой, что делает их легче, но при этом сохраняет высокую прочность.
Особые свойства и маркировка
Арматура может иметь дополнительные обозначения.
- Буква «С» указывает на возможность безопасной сварки таких изделий.
- «К» — на их повышенную устойчивость к коррозии.
- Прутки с пометкой «СК» совмещают обе характеристики, но обходятся дороже, поэтому их используют лишь в особо важных проектах.
Для легирования применяют хром, вольфрам и другие элементы, придающие прочность, а сварочные соединения стараются защищать от перегрева, чтобы избежать снижения ресурса стали.
Маркировка по ГОСТ 10884 может включать короткие поперечные ребра или точки, позволяющие идентифицировать класс прочности. Заводы также используют цветовую индикацию концов. Например, Ат500С отмечают белым и синим, Ат1000 — синим, а Ат1200 — черным.
При поставке формируют связки массой до 10 т или мотки весом до 3 т. К каждому рулону прикрепляют ярлык с названием предприятия, номером партии и клеймом технического контроля.
08.02.2025