Арматура стальная Ат1000 (Ат-VI) класса 20ГС2: термомеханически упрочнённый прокат для предварительно напряжённых конструкций
Арматура стальная Ат1000 (Ат-VI) из стали марки 20ГС2 — горячекатаный стержневой прокат периодического профиля, упрочнённый термомеханической обработкой в потоке стана. Класс Ат1000 обозначает нормируемый предел текучести не менее 1000 МПа, что соответствует шестой группе прочности по действующей классификации арматуры (Ат-VI). Марка 20ГС2 — низколегированная кремнемарганцовистая сталь, легированная марганцем (1,3–1,7 %) и кремнием (0,6–0,9 %), с ограниченным содержанием углерода до 0,20 %, что обеспечивает сочетание высокой прочности и достаточной пластичности после термомеханического упрочнения.
Сортамент и геометрические параметры
Прокат выпускается преимущественно в виде стержней длиной 6–12 м и мотков для малых диаметров. Профиль — периодический, с серповидными или кольцевыми выступами, обеспечивающими сцепление с бетоном. Номинальные диаметры и площади поперечного сечения приведены ниже.
| Номинальный диаметр, мм | Площадь сечения, мм | Предел текучести, МПа | Временное сопротивление, МПа | Относительное удлинение, % |
|---|---|---|---|---|
| 10 | 78,5 | 1000 | 1250 | 7 |
| 12 | 113,1 | 1000 | 1250 | 7 |
| 14 | 153,9 | 1000 | 1250 | 7 |
| 16 | 201,1 | 1000 | 1250 | 7 |
| 18 | 254,5 | 1000 | 1250 | 7 |
| 20 | 314,2 | 1000 | 1250 | 7 |
Химический состав и механические свойства стали 20ГС2
Марка 20ГС2 регламентируется по содержанию углерода (0,18–0,22 %), кремния (0,6–0,9 %), марганца (1,3–1,7 %), фосфора (0,035 %) и серы (0,035 %). Такое легирование повышает прокаливаемость и обеспечивает стабильное формирование мартенситно-бейнитной структуры при термомеханическом упрочнении. После обработки достигаются:
- предел текучести — не менее 1000 МПа;
- временное сопротивление — не менее 1250 МПа;
- относительное удлинение — не менее 7 %;
- условный предел упругости — не менее 850 МПа;
- ударная вязкость при –40 C — не менее 30 Дж/см.
Технология упрочнения
Термомеханическое упрочнение выполняется непосредственно после горячей прокатки: стержень подвергается ускоренному охлаждению водой или водовоздушной смесью, что фиксирует мелкозернистую структуру и создаёт благоприятное распределение остаточных напряжений. В отличие от холоднодеформированной арматуры, Ат1000 из 20ГС2 не требует дополнительного отпуска и сохраняет высокую релаксационную стойкость при длительном нагружении.
Области применения
Арматура Ат1000 (Ат-VI) из 20ГС2 применяется в конструкциях с предварительным напряжением, где требуются минимальные потери усилия натяжения:
- предварительно напряжённые железобетонные балки и фермы пролётных строений мостов;
- обделки тоннелей, сооружаемых горным и щитовым способом;
- резервуары и силосы для сыпучих материалов на предприятиях цементной и химической промышленности;
- подкрановые балки и несущие элементы промышленных зданий с интенсивными динамическими нагрузками;
- анкерные тяжи и элементы крепления в гидротехнических сооружениях;
- армирование сборных железобетонных изделий на домостроительных комбинатах.
Сварка и монтаж
Сварные соединения арматуры 20ГС2 выполняются с ограничениями: рекомендуется контактная стыковая сварка оплавлением или ручная дуговая сварка электродами с основным покрытием типа Э50А. После сварки в зоне термического влияния возможно снижение прочности до 15–20 %, поэтому в ответственных узлах применяют механические соединения — обжимные муфты или резьбовые соединители. Гибка стержней допускается при температуре не ниже –10 C с радиусом не менее 5 диаметров.
Вопросы и ответы
Чем арматура Ат1000 отличается от А600 и А800?
Ат1000 обеспечивает нормируемый предел текучести не менее 1000 МПа против 600 и 800 МПа соответственно. Это позволяет сократить расход стали в предварительно напряжённых конструкциях на 20–35 % при равной несущей способности, но требует более тщательного контроля трещиностойкости бетона.
Допускается ли сварка арматуры из стали 20ГС2?
Сварка возможна, но ограничена: применяют стыковую контактную сварку оплавлением или дуговую сварку электродами Э50А. В зоне термического влияния прочность снижается, поэтому для ответственных узлов предпочтительны обжимные муфты и резьбовые соединения.
При какой температуре эксплуатируется арматура Ат1000 из 20ГС2?
Расчётный диапазон — от –40 C до +80 C. При отрицательных температурах ударная вязкость сохраняется на уровне не менее 30 Дж/см, что допускает применение в мостовых и тоннельных конструкциях в климатических зонах с холодными зимами.
Какой документ регламентирует поставку арматуры класса Ат1000?
Поставка осуществляется по ГОСТ 10884 (для термомеханически упрочнённой арматуры) и техническим условиям изготовителя. В сертификате указывают марку стали 20ГС2, номер плавки, результаты испытаний на растяжение и ударную вязкость.
