Металлические материалы и изделия в строительстве
Обновлено: 07.07.2024
В строительстве применяются преимущественно черные металлы (сталь и чугун) и в незначительном количестве цветные металлы.
Черные металлы представляют собою сплавы железа с углеродом.
По содержанию углерода различают следующие черные металлы:
а) чугун (углерода более 2%) и б) стали (углерода от 0,01 до 2%). В строительстве используют сталь с содержанием углерода от 0,09% и до 0,37%- Кроме углерода, который повышает предел прочности и снижает пластичность стали, строительная сталь содержит: марганец, кремний, серу и фосфор. Строительные стали содержат также легирующие добавки до 2,5%, повышающие прочность и устойчивость стали протиз коррозии. К легирующим добавкам относятся: хром, медь, никель и др. Строительные стали с указанным количеством легирующих добавок называются низколегированными.
Стали, выпускаемые металлургической промышленностью, различаются по техническим свойствам и назначению и имеют следующие марки: Ст.0; Ст.2; Ст.З; Ст.4; Ст.5 (ГОСТ 380 — 50). Кроме того, имеется сталь мостостроительная, сталь рельсовая, заклепочная, инструментальная и др. Наиболее широко используется в строительстве сталь марки Ст.З. Она пластична, хорошо сваривается, обладает достаточно высокими показателями прочности. Ее предел прочности при растяжении колеблется от 38 до 47 кг/мм2, а относительное удлинение от 2,1 до 2,5%.
Сталь применяют в строительстве в виде прокатных профилей (рис. 1) различного сечения:
а) балки двутавровые обычного профиля высотой от 100 до 600 мм, широкополочные высотой от 200 до 1000 мм и облегченные высотой от 160 до 300 мм;
б) швеллеры обыкновенного профиля высотой от 50 до 400 мм и облегченного профиля высотой от 160 до 300 мм;
в) угловая сталь равнобокая с полками от 20 X 20 до 230X230 мм, неравнобокая —от 30X20 до 200Х 150 мм;
г) сталь листовая — толстолистовая толщиной от 4 до 60 мм и шириной от 600 до 2500 мм, тонколистовая толщиной от 0,9 до 3,75 мм, шириной от 600 до 1400 мм; к тонколистовой стали относятся сталь кровельная черная и оцинкованная толщиной от 0,38 до 0,82 мм и размерами листов 710X1420 мм и 1000Х Х2000 мм; листовая сталь бывает плоской, рифленой, волнистой;
д) сталь полосовая шириной от 12 до 200 мм, толщиной от 4 до 60 мм;
е) сталь квадратная сечением от 6 X 6 до 200 X 200 мм\
ж) сталь круглая диаметром от 5 до 200 мм и периодического профиля от 5 до 90 мм;
з) трубы стальные бесшовные диаметром от 5 до 426 мм, тонкостенные и толстостенные обыкновенные и оцинкованные; трубы сварные диаметром до 1420 мм.
Рис. 2. Профили стали: 2 — двутавр; 2 — швеллер; 3 — уголок неравнобокий; 4 — уголок равнобокий; 5 — листовая; 6 — полосовая; 7 — круглая
Использование стали в строительстве чрезвычайно разнообразно. Значительное количество стали расходуется на изготовление арматуры для железобетонных конструкций. Сталь применяют для изготовления многочисленных изделий для строительства: гвоздей, шурупов, винтов, болтов, заклепок, оконных и дверных приборов, всевозможных поковок и т. п.
Чугун используется, в основном, в виде готовых изделий: водопроводных и канализационных труб, фасонных и соединительных частей к чугунным и стальным трубам, радиаторов отопления, секций котлов водяного и парового отопления, печных приборов (дверок, вьюшек, задвижек) и ряда других крупных и мелких изделий и деталей.
Существенным недостатком черных металлов, особенно стали, является их ржавление (коррозия). Помимо того, сталь при повышении температуры (при пожарах) теряет прочность, легко деформируется, что приводит к разрушению стальных конструкций. Для защиты от коррозии металлоконструкции следует периодически (через 2—3 года) окрашивать. Повышение огнестойкости металлоконструкций выполняется конструктивными мерами.
Цветные металлы в строительстве используются главным образом в виде сплавов: латуни (сплав меди с цинком), бронзы (сплав меди с оловом). В чистом виде используются медь, цинк, свинец. Они служат для изготовления изделий санитарно-техни-ческого назначения, приборов к столярным изделиям и др.
Наша страна добывает большое количество металла, потребление которого в строительстве с каждым годом возрастает. Однако использование металла должно быть экономным и целесообразным, поэтому его назначение в строительных конструкциях ограничивается специальным постановлением.
Презентация на тему "Металлические строительные материалы"
ОГБПОУ « Костромской политехнический колледж» по теме 1.2: «Строительные материалы и изделия» Тема: «Металлические строительные материалы» Преподаватель Соловьева Г.В.
Изделия из металлов занимают важное место в нашей жизни, как в повседневном быту так и в строительстве.
К металлам относится группа химических элементов, материалы из которых отличаются твердостью, пластичностью(ковкостью), хорошей электро- и теплопроводностью,непрозрачностью и характерным блеском. Строительные материалы и изделия из металлов, одни из важнейших в современной архитектуре, применяются как конструкционные, конструкционно-отделочные и отделочные, обеспечивая высокие прочность и надежность конструкций, втом числе большепролетных и высотных. Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.Черные - сплав железа с углеродом-чугун и сталь.Цветные металлы – алюминий, медь, цинк, свинец, олово, никель, титан, вольфрам, ванадий.
Основы производства Основным сырьевым компонентом для получения металлов являются рудные горные породы. Наиболее часто используют красный, магнитный, бурый и шпатовый железняк.
Чёрные металлы: 1) Чугун – железоуглеродистый сплав с содержанием углерода от 2% до 6,67%. В зависимости от характера металлической основы он делится на четыре группы: Серый, белый, высокопрочный и ковкий. Серый чугун – содержит 2,4…3,8% углерода. Он хорошо поддаётся обработке, имеет повышенную хрупкость. Его используют для литья изделий, неподвергающихся ударным воздействиям. Белый чугун – содержит 2,8…3,6% углерода, обладает высокой твёрдостью, однако он хрупок, не поддаётся обработке, имеет ограниченное применение. Высокопрочный чугун получают присадкой в жидкий чугун магния 0,03…0,04% он имеет тот же химический состав что и серый чугун. Он имеет наиболее высокие прочностные свойства. Его применяют для отливки корпусов насосов, вентилей. Ковкий чугун – получают длительным нагревом при высоких температурах отливок из белого чугуна. Он содержит 2,5…3,0% углерода. Его применяют для изготовления тонкостенных деталей (гайки, скобы…). В водохозяйственном строительстве применяют чугунные плиты – для облицовки поверхностей гидротехнических сооружений, подвергающихся истиранию наносами, чугунные водопроводные задвижки, трубы. 2) Стали – получают в результате переработки белого чугуна в мартеновских печах. С увеличением в сталях содержания углерода повышается их твёрдость ихрупкость, в то же время понижается пластичность и ударная вязкость. Механические и физические свойства сталей значительно улучшаются при добавлении в них легирующих элементов (никеля, хрома, вольфрама). В зависимости от содержания легирующих компонентов стали делятся на четыре группы: (1)углеродистые (легирующие элементы отсутствуют),(2)низколегированные (до 2,5% легирующих компонентов),(3)среднелегированные (2,5…10% легирующих компонентов), (4)высоколегированные (более 10% легирующих компонентов). Углеродистые стали в зависимости от содержания углерода подразделяют на низкоуглеродистую (углероды до 0,15%), среднеуглеродистую (0,25…0,6%) и высокоуглеродистую (0,6…2,0%).
Основные технологические операции при производстве металлических строительных материалов: обработка сырья, плавка, формование.
Основные способы производства стали – кислородно-конвертерный, мартеновский и электроплавильный.
Металлические строительные материалы и изделия определенного профиля получают на стадии формования. В процессе литья из расплавленного металла получают отливки, соответствующие по форме и размерам литейным формам. Способом проката получают значительную часть строительных материалов из стали , листы и проволоку из цветных металлов. Штамповкой и прессованием получают рельефные облицовочные материалы, элементы оборудования. Способом формования под давлением (экструдирования) изготовляют профильные материалы и трубы из цветных металлов.
К цветным металлам и сплавам относят алюминий, медь и их сплавы (с цинком, оловом, свинцом, магнием), цинк, свинец. В строительстве используют лёгкие сплавы – на основе алюминия или магния, и тяжёлые сплавы - на основе меди, олова, цинка, свинца. а) Медь – это тяжёлый цветной металл (плотностью 8,9г/см3), мягкий и пластичный с высокой тепло- и электропроводностью. В чистом виде медь используют в электрических проводах. Цветные металлы:
б) Сплав меди с оловом, алюминием, марганцем или никелем называют бронзой. Бронза – это коррозионно-стойкий металл, обладающий высокими механическими свойствами. Применяют её для изготовления санитарно-технической арматуры.
в)Сплав меди с цинком (до 40%) называют латунью. Она обладает высокими механическими свойствами и коррозионной стойкостью, хорошо поддаётся горячей и холодной обработке. Её применяют в виде изделий, листов, проволоки, труб.
Номенклатура Строительные материалы из чугуна – опорные части колонн , тюбинги – укрепляющие своды тоннелей, трубы, радиаторы, санитарно - технические. Перечень материалов ограничен, так как чугун обладает высокой плотностью и хрупкостью. Наиболее распространены в строительстве материалы из стали. Номенклатура стальных строительных материалов включает различные профили, листы, трубы, арматуру для бетона, закладные детали для перемещения и соединения путем сварки отдельных элементов конструкций (монтажные петли, пластины и др.).
Профили применяют различного сечения, их вид связывают со способом получения. В массовом количестве используют профили, полученные способом проката . Сложные стальные профили получают способами непрерывного литья и прессования.
Фактура лицевой поверхности металлов может быть рельефной, шероховатой, гладкой, матовой или зеркальной.
Перечень прокатных материалов с указанием размеров называется сортаментом проката, который делят на три группы: сортовой прокат – конечную продукцию горячей прокатки металла сплошного поперечного сечения, листовой прокат и трубы.
Листовую сталь выпускают толщиной до 60 мм; тонколистовую кровельную и оцинкованную сталь – толщиной 0,4 – 0,8. Листовая сталь может изготовляться плоской, волнистой и с рифленой поверхностью.
Арматура из стали для железобетонных изделий подразделяется на стержневую и проволочную, из которой производят пряди, канаты, сетки и каркасы . Учитывая, что арматуру располагают в тех местах бетона, которые подвергаются изгибающим и растягивающим усилиям, ее изготовляют из достаточно прочной стали, предварительно подвергнутой механической или термической обработке.
обеспечивают высокую прочность и надёжность конструкций, в том числе высотных и большепролётных
Свойства Эксплуатационно – технические Определяются их оригинальным строением. Технические металлы и сплавы представляют собой поликристаллические тела, т.е. тела, состоящие из большого числа различно ориентированных кристаллических зерен. Для разрушения структуры металлического материала требуются значительные усилия. Металлические строительные материалы отличаются меньшими габаритами и массой. Наряду с высокой прочностью к положительным свойствам металлических материалов относится пластичность – способность выдерживать большие остаточные деформации без разрушения и при сохранении прочности. По этой причине металлические материалы незаменимы для многих современных конструкций.
Наиболее универсальны металлические строительные материалы из стали. Но их основной недостаток – способность к коррозии.
Для защиты изделий от коррозии применяют защитные покрытия, электрохимическую защиту и замедлители коррозии (ингибиторы), изменяющие состав коррозийной среды. В строительной практике чаще используют лакокрасочные и другие покрытия поверхности. Защитное покрытие должно быть сплошным, непроницаемым для агрессивной среды, иметь высокую прочность сцепления с металлом (адгезию), равномерно распределяться по всей поверхности и придавать изделию более высокую твердость, износостойкость и жаростойкость.
2.Эстетические свойства Оригинальны и регулируются в широких пределах, причем в ряде случаев цветовая палитра обогащается в процессе эксплуатации. Так, медь и ее сплавы, окисляясь кислородом воздуха, покрываются защитной пленкой – патиной, которая с течением времени приобретают множество цветовых оттенков. Сам процесс коррозии металла в начальной стадии может использоваться для получения своеобразного цветового оттенка стали. После окисления и приобретения красно-коричневого цвета металл покрывают прозрачным защитным лаком. Цвет стали можно изменять после механической (шлифование или полирование) и термической обработки поверхности. На ней образуется оранжевая или синеватая пленка, которая одновременно защищает металл от коррозии. Известны способы изготовления стали золотистого и розового цвета , электролитические процессы окрашивания нержавеющей стали в оранжевый, красный, голубой, синий, зеленый цвета.
Защитная и декоративная обработка лицевой поверхности предполагает нанесение красок, лаков и получение требуемой фактуры. Оригинальные фактуру и цвет получают при других видах механической и химической обработки, например травлении, обработки лицевой поверхности металла.
Часто металлические материалы не нуждаются в отделке поверхности с эстетической точки зрения. Черный цвет чугуна, темно-серый стали, золотистый и зеленовато-коричневый у бронзы и меди, серебристо-белый у алюминия, как правило, отвечают эстетическим требованиям. Но лакокрасочные и металлические (анодирование – анодное оксидирование и др.) покрытия защищают поверхность металла. Наиболее распространено в практике строительства применение цветного анодирования поверхности металлических материалов.
Краткое описание документа:
Металлы - кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро - и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфическими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.
В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходимостью придания металлам требуемых свойств.
Сплавы - это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свойствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с углеродом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь).
Классификация металлов. Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: черные и цветные.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Металлические строительные материалы и изделия
Строительные материалы являются основой строительства. Для возведения зданий и сооружений требуется большое количество разнообразных строительных материалов, стоимость которых достигает почти 60 % всей стоимости строительно-монтажных работ. Промышленность строительных материалов представляет собой сложный комплекс специализированных отраслей производства, изготовляющих большое количество продукции. В данном издании приводится описание металлических строительных материалов и изделий.
Оглавление
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Металлические строительные материалы и изделия предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
Строительные материалы являются основой строительства. Для возведения зданий и сооружений требуется большое количество разнообразных строительных материалов, стоимость которых достигает почти 60 % всей стоимости строительно-монтажных работ. Промышленность строительных материалов представляет собой сложный комплекс специализированных отраслей производства, изготовляющих большое количество продукции.
Качество строительных, в том числе и отделочных работ, зависит от тщательного выполнения их технологии, от того, насколько правильно применены строительные материалы. Знание возможностей и эффективности использования конкретных строительных материалов позволяет проектировать и возводить долговечные сооружения, удовлетворяющие современным техническим требованиям и эстетическим запросам. Виды строительных материалов и технология их изготовления изменялись вместе с развитием производственных сил и сменой производственных отношений в обществе. Простейшие материалы и примитивные технологии заменялись более совершенными, на смену ручному изготовлению пришло машинное.
За тысячи лет до нашей эры в массовом строительстве использовали кирпич-сырец, в монументальных постройках — горный камень и лишь в конструкциях перекрытий и опор долгое время применяли дефицитное дерево. Так, для строительства в странах Востока в основном использовали, предварительно обработанную и для придания прочности смешанную с рубленой соломой, глину. Такой глиной обмазывали стены, из нее лепили крыши.
Качество и долговечность сооружения существенно повышало применение высушенных или обожженных глиняных кирпичей. Со временем ассортимент строительных материалов расширялся и видоизменялся. Так, вместо традиционных мелкоштучных тяжелых материалов было организовано массовое производство относительно легких крупноразмерных строительных деталей и конструкций из сборного железобетона, гипса, бетонов с легкими заполнителями, ячеистых бетонов, бесцементных силикатных автоклавных бетонов и др. Широкое развитие получило производство гипсокартонных материалов улучшенного качества, звукопоглощающих и декоративных материалов, гидроизоляционных материалов и изделий. В современном строительстве расширяется использование эффективных видов металлопроката, изделий из древесины, керамических и неметаллических материалов.
Быстрыми темпами развивается производство и применение в строительстве полимерных материалов различного назначения, пластмасс и смол. Создаются предприятия по выпуску теплоизоляционных материалов и легких заполнителей. Все больше в строительстве используется для наружной и внутренней отделки зданий стекло и изделия из него. Для этих целей изготавливают стекломрамор, цветное стекло, ситаллы, шлакоситаллы, мозаичные стеклянные плитки широкой цветовой гаммы. Растет выпуск и применение керамических облицовочных материалов за счет внедрения новых процессов декорирования, расширения гаммы цветных глазурей, создания рельефных рисунков и орнаментов. Увеличивается производство крупноразмерных плиток.
Разнообразие конструктивных типов зданий и сооружений требует, чтобы сырье для производства строительных материалов было недорогим и пригодным для изготовления широкого диапазона изделий. Таким требованиям отвечают многие виды нерудного минерального сырья, занимающего по объему запасов значительное место среди полезных ископаемых, например, силикаты, алюмосиликаты и др. Добыча нерудного строительного сырья, залегающего в основном в верхней части осадочного покрова, является технологически несложной. По сравнению с другими обрабатывающими отраслями невысок и уровень затрат на переработку этого сырья из расчета на единицу массы готовой продукции.
Наиболее эффективным является комплексное использование одного вида добываемого нерудного сырья для производства продукции различного назначения. Это подтверждается, например, внедрением метода переработки нефелинового сырья в глинозем для получения алюминия, содопродуктов и цемента. Значительный эффект дает и комплексная переработка сланцев в бензин, фенолы, цемент и серу. Промышленная отрасль производства строительных материалов является единственной отраслью, которая не множит, а потребляет промышленные отходы, такие как зола, шлаки, древесные и металлические отходы для получения изделий различного назначения. При изготовлении строительных материалов используют также побочные продукты — глину, щебень, песок и др., полученные при добыче руд и угля. Комплексное использование сырья является безотходной технологией. Эта технология позволяет осуществить природоохранные мероприятия и многократно увеличить эффективность производства.
Постоянно возрастающий объем строительства, все возрастающие требования к его качеству требуют от строителей разных специальностей высококвалифицированного подхода, высокого уровня теоретических знаний и профессиональной подготовки, а также умелого сочетания их в повседневной работе.
Целью книги является ознакомление специалистов в области строительства с основными строительными материалами, их многогранными свойствами и характеристиками, технологией изготовления, а также опытом использования для применения в практических делах. Материал изложен на базе последних достижений в сфере технологии изготовления строительных материалов и изделий, освещены основные направления их совершенствования.
Материалы для основных конструктивных элементов зданий
Строительные материалы являются основой строительства. Для возведения зданий и сооружений требуется большое количество разнообразных строительных материалов, стоимость которых достигает почти 60 % всей стоимости строительно-монтажных работ. Промышленность строительных материалов представляет собой сложный комплекс специализированных отраслей производства, изготовляющих большое количество продукции. В данном издании приводится описание материалов для основных конструктивных элементов зданий.
Приведённый ознакомительный фрагмент книги Материалы для основных конструктивных элементов зданий предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.
СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА СТРОИТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В настоящее время с возрастанием экономического потенциала страны строительству и строительным материалам уделяется очень много внимания. Современное строительство характеризуется высоким развитием научно-технической базы, обеспечивающей быстрый рост разработки новых эффективных строительных материалов, совершенствования технологии их производства, стремлением перенести значительную часть строительных процессов в условия производства, что позволяет значительно облегчить и улучшить условия труда, сократить его затраты и снизить стоимость продукции. Чем шире ассортимент, выше качество и ниже стоимость строительных материалов, тем успешнее осуществляется строительство. В процессе строительства и эксплуатации зданий и сооружений строительные материалы, изделия и конструкции, из которых они возводятся, подвергаются различным физико-механическим, технологическим и химическим воздействиям. Поэтому от специалиста требуется умение со знанием дела правильно выбирать строительные материалы, изделия или конструкции, обладающие достаточной стойкостью, надежностью и долговечностью в конкретных условиях эксплуатации. Для этого необходимы специальные знания используемых материалов и изделий, перечень контролируемых свойств, их показатели, виды и классификации выпускаемой продукции.
Чтобы легче разобраться в многообразии материалов, применяемых в строительстве, их классифицируют (разделяют) на группы, обладающие одним общим признаком. В основном применяют классификацию по технологическому признаку. В основу такой классификации положены вид сырья, из которого изготовляют материалы и производственная технология, обеспечивающая получение материала. Строительные материалы классифицируют:
— по назначению (отделочные, конструкционные, гидроизоляционные, теплоизоляционные, акустические, герметизирующие, антикоррозионные);
— по виду материала (древесные, каменные, полимерные, металлические, стеклянные, керамические и др.);
— по способу получения (природные и искусственные).
Природные строительные материалы добывают в местах их естественного образования (горные породы), или роста (древесина). Состав и свойства этих материалов в основном зависят от происхождения исходных пород и способа их обработки и переработки.
Искусственные строительные материалы изготавливают из природного минерального и органического сырья (песка, глины, нефти, газа, известняка и т.д.) и промышленных отходов (шлаков, золы и др.) по специальной технологии. Полученные искусственные материалы приобретают новые свойства, отличные от свойств исходного сырья.
Возможность использования материалов в строительных конструкциях и изделиях в значительной степени определяется его свойствам. Свойства материалов определяются составом и структурой материала. Структуру материала изучают на микроуровне при помощи микроскопов и на макроуровне — визуально.
Микроструктура зависит от состава и может быть нестабильной, оцениваемой по вязкости и пластичности (лакокрасочные материалы, цементное тесто). Со временем она переходит в более устойчивую структуру: аморфную (стекло), характеризующуюся однородностью и хаотичным расположением молекул, или стабильную — кристаллическую (металлы, камень).
Кристаллическая структура представляет собой кристаллическую решетку со строго определенным расположением атомов. Одним из основных показателей кристаллических решеток является прочность. На свойства материалов большое влияние оказывают форма, размеры и расположение кристаллов. Мелкокристаллические более однородны и стойки к внешним воздействиям. Крупнокристаллические материалы, например металлы, имеют большую прочность. Слоистое расположение кристаллов, как у сланцев, обеспечивает легкое раскалывание по плоскостям, что используется при получении отделочных плиточных материалов.
Микроструктуру искусственно полученных материалов можно целенаправленно регулировать в зависимости от задаваемых свойств и назначений изделий.
Макроструктура материала зависит от технологии получения материала и сырья. Так, стекло обладает плотной макроструктурой, пеносиликат — ячеистой, пластики — слоистой, песок и гравий — рыхлозернистой. Однако, имея одно и то же основное исходное сырье, например, глину, и изменяя технологию, можно получить облицовочные плитки плотной структуры, стеновой мелкопористый кирпич и теплоизоляционный ячеистый материал — керамзит.
Свойства материалов условно разделяют на физические, механические, химические и технологические.
Физические свойства характеризуют вещество и структуру материала, а также его способность реагировать на внешние воздействия, не вызывающие изменения химического состава и структуры материала. Основными из них являются:
Читайте также: