|
Свойства арматуры зависят от
химического состава, способа производства н обработки. В состав арматурной
стали обычно входят углерод в количестве 0,2...0,8% и легирующие добавки.
Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности при
одновременном снижении деформативности и сварива
емости. Изменение свойств стали может быть достигнуто
введением легирующих добавок. Марганец, хром повышают прочность без
существенного снижения деформативности. Кремний, увеличивая прочность,
ухудшает свариваемость.
Химический состав стали определяется маркой. Например, в
марке 25Г2С первое число обозначает содержание углерода в сотых долях
процента (0.25%), буква Г — сталь легирована марганцем, цифра 2 — его
содержание в процентах, С — наличие в стали кремния. Присутствие других
химических элементов, например в марках 20ХГ2Ц, 23Х2Г2Т, обозначается
буквами: X — хром, Т — титан, Ц — цирконий.
Прочностные и деформашвыые свойства сталей характеризуются
диаграммой «сг — я», полученной путем испытаний на растяжение стандартных
образцов. Все арматурные стали по характеру диаграммы подразделяются на два
вида: 1) мягкие, обладающие явно выраженной площадкой текучести; 2) твердые,
с неявно выраженной площадкой текучести ( 2.13). Основной характеристикой
прочности стали Rs для сталей вида 1 является физический предел текучести агу;
для сталей вида 2 — условный предел текучести аал, принимаемый равным
напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2%. Помимо этого
характеристиками диаграмм являются предел прочности ат (временное
сопротивление) и предельное удлинение при разрыве Ём, характеризующее
пластические свойства стали. Малые предельные удлинения могут послужить
причиной хрупкого обрыва арматуры под нагрузкой и разрушения конструкции;
высокие пластические свойства сталей создают благоприятные условия работы
железобетонных конструкций (перераспределение
усилий в статически неопределимых системах; при
интенсивных динамических нагрузках).
Повышение прочности арматурных сталей может быть
достигнуто термическим упрочнением и механической вытяжкой.
При термической обработке вначале осуществляется нагрев
арматуры до 800 °С и быстрое охлаждение в масле, а затем нагрев до 300...400
°С с постепенным охлаждением. При механической вытяжке арматуры на 3...5%
вследствие структурных изменений кристаллической решетки — наклепа — сталь
упрочняется. При повторной вытяжке (нагрузке) диаграмма деформирования будет
отличаться от исходной ().
Помимо прочностных и деформативных характеристик в ряде
случаев необходимо также учитывать и другие свойства арматурных сталей:
свариваемость, реологические свойства, усталостное разрушение и т. п.
Свариваемость арматурных сталей — это способность давать
доброкачественные соединения при сварке. Хорошо свариваются малоуглеродистые
стали. При содержании углерода выше 0,5% свариваемость стали ухудшается.
Нельзя сваривать арматурные стали, упрочненные термической обработкой или
вытяжкой, так как при сварке утрачивается эффект упрочнения.
Реологические свойства арматурной стали характеризуются
ползучестью и релаксацией. Ползучесть проявляется лишь при больших
напряжениях и высоких температурах. Более опасна релаксация — падение
напряжений во времени при неизменной длине образца (отсутствии деформаций).
Релаксация зависит от химического состава стали, технологии изготовления,
интенсивности напряжения, температуры и др. Она наиболее интенсивно протекает
в первые часы, но может продолжаться длительное время. Учет ее важен при
расчете предварительно напряженных конструкций.
Многократно повторяющаяся нагрузка вызывает в арматурной
стали усталостные явления, которые могут привести к понижению сопротивления и
хрупкому разрушению. Усталостная прочность (предел выносливости) стали
зависит от числа повторений нагрузки и коэффициента асимметрии цикла.
При действии на конструкции нагрузок большой
интенсивности, продолжительность которых весьма мала, наблюдается
динамическое упрочнение стали вследствие запаздывания пластических деформаций
(на развитие которых нужно время). Явление динамического упрочнения особенно
характерно для мягких сталей, предел текучести которых повышается на 20...30%
и более.
|