Физико-механические свойства

Эти свойства арматуры зависят от химического состава, способа производства и обработки. В мягких сталях содержание углерода составляет обычно 0,2…0,4 %. Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности при одновременном снижении деформативности и свариваемости.

Повышение прочности сталей достигают следующими методами:

• путем введения углерода и легирующих добавок (марганец, хром, кремний, титан и др.);
• термическим упрочнением — закаливание стали (нагрев до 800…900^оС и быстрое охлаждение), затем частичный отпуск (нагрев до 300…400^оС и постепенное охлаждение);
• холодным деформированием – при вытяжке в холодном состоянии до напряжения сталь упрочняется; при повторной вытяжке пластические деформации уже выбраны, напряжение становится новым искусственно поднятым пределом текучести ;
• холодным волочением — волочение через несколько последовательно уменьшающихся в диаметре отверстий в холодном состоянии для получения высокопрочной проволоки.

Рис. 2.3 Диаграммы деформирования арматурных сталей: 1 – мягких; 2 – низколегированных и термически упрочненных; 3 – высокопрочной проволоки; 4 – механически упрочненных вытяжкой

Основные механические свойства сталей характеризуются диаграммой «напряжения — деформации», получаемой путем испытания на растяжение стандартных образцов. Все арматурные стали по характеру диаграмм «» подразделяются (рис. 2.3) на: 1) стали с явно выраженной площадкой текучести (мягкие стали); 2) стали с неявно выраженной площадкой текучести (низколегированные, термически упрочненные стали); 3) стали с линейной зависимостью «0—е» почти до разрыва (высокопрочная проволока).е характеристики: для сталей вида / — физический предел текучести _у; для сталей видов 2 и 3 — условный предел текучести _0,2, принимаемый равным напряжению, при котором остаточные деформации составляют 0,2 %, и условный предел упругости , при котором остаточные деформации 0,02 %. Помимо этого харакеристиками диаграмм являются предел прочности (временное сопротивление) и предельное удлинение при разрыве, 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 для работы железобетонных конструкций (перераспределение усилий в статически неопределимых системах, при интенсивных динамических воздействиях и т. п.).

К физическим свойствам сталей относятся:

• Пластические свойства – характеризуются относительным удлинением при испытании на разрыв. Снижение пластических свойств приводит к хрупкому (внезапному) разрыву арматуры;
• Свариваемость — способность арматуры к надежному соединению с помощью электросварки без трещин, каверн и других дефектов в зоне сварного шва. Хорошей свариваемостью обладают горячекатаные
  малоуглеродистые и низколегированные стали. Нельзя сваривать термически упрочненные стали (кроме специальных «свариваемых») и упрочненные вытяжкой, так как при сварке утрачивается эффект упрочнения.
• Реологические свойства характеризуются ползучестью и релаксацией. Ползучесть арматурных сталей 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, напряжения, температуры и др. Она наиболее интенсивно протекает в первые часы, но может продолжаться длительное время. Учет ее важен при расчете предварительно напряженных конструкций.

• Усталостное разрушение наблюдается при действии многократно повторяющейся нагрузки при пониженном сопротивлении и носит хрупкий характер. Прочность при многократно повторной нагрузке (предел выносливости) арматуры зависит от числа повторений нагрузки п и характеристики цикла нагружения .

• Динамическое упрочнение имеет место при действии кратковременных (t<1с) динамических нагрузок большой интенсивности (взрывных, сейсмических). Превышение динамического предела текучести над статическим объясняется запаздыванием пластических деформаций и зависит от химического состава стали и скорости деформации. Для мягких сталей = (1,2… 1,3) .