Металлические строительные материалы и изделия

Обновлено: 07.05.2024

Презентация на тему: " МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. ПЛАН ЗАНЯТИЯ: Основные сведения о металлах; Классификация металлических изделий; Основы технологии производства." — Транскрипт:

1 МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

2 ПЛАН ЗАНЯТИЯ: Основные сведения о металлах; Классификация металлических изделий; Основы технологии производства металлических строительных материалов; Защита металлов от коррозии; Номенклатура металлических материалов для современного строительства.

3 Металлические конструкции широко применяют в архитектуре промышленных и гражданских зданий, для строительства мостов и ряда инженерных сооружений. Металлические конструкции в основном выполняют стальными, но в последние годы в строительстве все больше используют алюминиевые сплавы как конструктивный и отделочный материал. Из этих сплавов изготавливают в сочетании с пластмассами стеновые панели и ограждения. Листовые элементы этих сплавов могут быть применены для перегородок и подвесных потолков.

4 Цветные металлы и их сплавы с различными методами обработки (литье, чеканка, оксидирование и др.) применяют в интерьерах зданий для художественно – декоративных деталей (розетка, решетка и др.) поделок и осветительной арматуры (бра, люстры, торшеры). Чугун, предназначенный, казалось бы, для грубых изделий, превращен руками мастеров в изделия тончайшего художественного узора и скульптуры. Чугунное литье распространено в современной архитектуре, это чугунные решетки мостов и набережных, ограды, фонтаны, архитектурные детали садовые скамьи и др.

5 КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТАЛЛОВ И СПЛАВОВ Применяемые в строительстве металлы и их сплавы делят на две группы: ЧЕРНЫЕ ЦВЕТНЫЕ

6 ЧЕРНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ ЧУГУН – сплав железа с углеродом 2 – 4,3%. Бывают следующих видов: Обыкновенные. В зависимости от назначения различают чугуны: Литейный (серый) – применяют для отливки различных строительных деталей; Передельный (белый) – используют для производства стали; Ковкий - используют главным образом при получении тонкостенного литья; Специальный – используют в качестве добавок при производстве стали и чугунного литья специального назначения.

7 Легированный – чугуны с добавками никеля, хрома, магния и других элементов, наличие которых придает ему высокие механические свойства и обеспечивает высокие жарастойкость и коррозийную стойкость. СТАЛЬ – ковкий железоуглеродистый сплав с содержанием углерода до 2%. По химическому составу бывают следующих видов: Углеродистые – сплав, содержащий железо, углерод, марганец и кремний. Группа А группа Б группа В

8 Легированная – состав в которые входят легирующие добавки (никель, хром, вольфрам, молибден, медь, алюминий и другие), которые повышают качества стали. По назначению стали могут быть: конструкционные (применяемые ля изготовления различных строительных конструкций и деталей машин; специальные (характеризуется высокой жара- и износостойкостью, а также коррозийной стойкостью; инструментальные.

9 ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ И СПЛАВЫ РЕДКИЕ ЛЕГКИЕ ТЯЖЕЛЫЕ БЛАГОРОДНЫЕ В современном строительстве цветные металлы в чистом виде применяются довольно редко. В основном используют сплавы нескольких цветных металлов. РЕДКИЕ: титан вольфрам молибден цирконий

10 ЛЕГКИЕ МАГНИЙ; АЛЮМИНИЙ - легкий серебристый металл. Имеет высокую коррозийную стойкость, за счет образования оксидной пленки на воздухе. В чистом виде применяется для изготовления фольги и в качестве газообразователя при изготовлении газобетона. Более широко применяются алюминиевые сплавы: дюралюминий силумин кальвиль

11 ТЯЖЕЛЫЕ ОЛОВО ЦИНК РТУТЬ СВИНЕЦ МЕДЬ МЕДЬ - мягкий пластичный металл красноватого цвета. В чистом виде в строительстве не применяется, только в виде сплавов: Латунь – сплав меди с цинком (10…40%); Бронза – сплав меди с оловом (до 10%) алюминием, свинцом и др.

12 ПРОИЗВОДСТВО МЕТАЛЛОВ Чугун получают в доменных печах при температуре С обработкой смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса. Флюс (обычно известняк) необходим для перехода руды в расплавленное состояние. Сталь получают из чугуна, железного металлолома, специальных добавок и легирующих элементов плавлением в мартеновских печах, конвекторах или электрических печах. Выплавка стали – сложный процесс. Выплавленную сталь разливают в слитки. Стальные слитки – полуфабрикат, из которого различными методами получают изделия: Прокатка (70%); Прессование; Волочение; Ковка; Штамповка.

13 ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ Коррозией называют разрушение металлов под действием окружающей среды. Существуют следующие способы защиты металлов от коррозии: Покрытие лакокрасочными материалами (нитроэмали, нефтяные и синтетические лаки, краски на основе растительных масел и др.); Неметаллические покрытия ( эмалирование, покрытие стеклом, цементно - казеиновым составом, напылением пластмасс и др.); Металлические покрытие (оцинкование и др.); Металлизация - нанесение сжатым воздухом тончайшего слоя металла на поверхность защищаемого от коррозии металлического изделия.

14 НОМЕНКЛАТУРА СТРОИТЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ Стальной прокат и конструкции применяют в качестве несущих конструкций для высотных жилых зданий, для возведения общественных зданий, промышленных предприятий, строительства мостов, телебашни и др.

15 Стальной арматура. В среднем для получения 1 м 3 железобетона требуется 50 – 100 кг. Стали. В зависимости от условий применения арматура бывает: Стержневая; Арматурная проволока; Закладные детали.

16 САЙДИНГ – материал для наружной отделки зданий и сооружений. Алюминиевые облицовочные панели с ПВХ покрытием. Обладают высокой коррозийной стойкостью, долговечностью, высокими эстетическими качествами. Могут быть различных цветов, профилей и фактур.

17 Металлочерепица - кровельный материал. Является разновидностью профилированного стального оцинкованного листа с полимерным покрытием, который подвергается поперечному штампованию для получения рисунка имитирующего натуральную черепицу.

Классификация металлов. Защита от коррозии.

Металлы – кристаллические вещества, характеризующиеся высокими электро- и теплопроводностью, ковкостью. способностью хорошо отражать электромагнитные волны и др. свойствами.

В технике обычно применяют не чистые металлы , а сплавы.

Сплавы – это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов.

В водохозяйственном строительстве широко применяют различные материалы в виде металлопроката и металлических изделий. Металлопрокат используют при строительстве насосных станций, производственных зданий, изготовлении металлических затворов различного типа. Металлы, применяемые в строительстве, делят на две группы: чёрные (железо и сплавы) и цветные.

В зависимости от содержания углерода чёрные металлы подразделяют на чугун и сталь.

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, не подвергающихся ударным воздействиям.

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.

Стали — получают в результате переработки белого чугуна в мартеновских печах. С увеличением в сталях содержания углерода повышается их твёрдость и хрупкость, 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:

углеродистые (легирующие элементы отсутствуют),

низколегированные (до 2,5 % легирующих компонентов),

среднелегированные (2,5-10 % легирующих компонентов),

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

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 и титана.

Стальные строительные материалы и изделия

Горячекатаные стали выпускают в виде равнополочного уголка (с полками шириной 20-250 мм); неравнополочного уголка; двутавровой балки; двутавровой широкополочной балки; швеллера.

Для изготовления металлических строительных конструкций и сооружений используют прокатные стальные профили: равнополочный и неравнополочный уголки, швеллер, двутавр и тавр. В качестве крепёжных изделий из стали применяют заклёпки, болты, гайки, винты и гвозди. При выполнении строительно-монтажных работ применяют различные способы обработки металлов: механическую, термическую, сварку. К основным способам производства металлических работ относится механическая горячая и холодная обработка металлов.

При горячей обработке металлы нагревают до определённых температур, после чего им придают соответствующие формы и размеры в процессе проката, под воздействием ударов молота или давлении пресса.

Холодную обработку металлов подразделяют на слесарную и обработку металлов резанием. Слесарная и обработка состоит из следующих технологических операций: разметки, рубки, резки, отливки, сверления, нарезки.

Обработку металлов, резание осуществляют путём снятия металлической стружки режущим инструментом (точение, строгание, фрезерование). Её производят на металлорежущих станках.

Для улучшения строительных качеств стальных изделий их подвергают термической обработке — закалке, отпуску, отжигу, нормализации и цементации.

Закалка заключается в нагреве стальных изделий до температуры, несколько выше критической, некоторой выдержке их при этой температуре и в последующем быстром охлаждении их в воде, масле, масляной эмульсии. Температура нагрева при закалке зависит от содержания в стали углерода. При закалке увеличиваются прочность и твёрдость стали.

Отпуск заключается в нагреве закалённых изделий до 150—670 °C (температура отпуска), выделке их при этой температуре (в зависимости от марки стали) и последующем медленном или быстром охлаждении в спокойном воздухе, воде ил в масле. В процессе отпуска повышается вязкость стали, уменьшается внутреннее напряжение в ней и её хрупкость, улучшается её обрабатываемость.

Отжиг заключается в нагреве стальных изделий до определённой температуры (750—960 °C), выдержке их при этой температуре и последующем медленном охлаждении в печи. При отжиге стальных изделий понижается твёрдость стали, также улучшается её обрабатываемость.

Нормализация — заключается в нагреве стальных изделий до температуры несколько более высокой, чем температура отжига, выдержке их при этой температуре и последующем охлаждении в спокойном воздухе. После нормализации получается сталь с более высокой твёрдостью и мелкозернистой структурой.

Цементация — это процесс поверхностного науглероживания стали с целью получения у изделий высокой поверхностной твёрдости, износостойкости и повышенной прочности; при этом внутренняя часть стали сохраняет значительную вязкость.

Цветные металлы и сплавы

К ним относятся:

алюминий и его сплавы — это лёгкий, технологичный, коррозионностойкий материал. В чистом виде его используют для изготовления фольги, отливки деталей. Для изготовления алюминиевых изделий используют алюминиевые сплавы — алюминиево-марганцевый, алюминиево-магниевый… Применяемые в строительстве алюминиевые сплавы при незначительной плотности (2,7-2,9 г/см³), имеют прочностные характеристики, которые близки к прочностным характеристикам строительных сталей. Изделия из алюминиевых сплавов характеризуются простотой технологии изготовления, хорошим внешним видом, огне- и сейсмостойкостью, антимагнитностью, долговечностью. Такое сочетание строительно-технологических свойств у алюминиевых сплавов позволяет им конкурировать со сталью. Использование алюминиевых сплавов в ограждающих конструкциях позволяет уменьшить вес стен и кровли в 10-80 раз, сократить трудоёмкость монтажа.

Медь и её сплавы. Медь — это тяжёлый цветной металл (плотностью 8,9 г/см³), мягкий и пластичный с высокой тепло- и электропроводностью. В чистом виде медь используют в электрических проводах. В основном медь применяют в сплавах различных видов. Сплав меди с оловом, алюминием, марганцем или никелем называют бронзой. Бронза — это коррозионностойкий металл, обладающий высокими механическими свойствами. Применяют её для изготовления санитарно-технической арматуры. 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.

Цинк — это коррозионностойкий металл, применяемый в качестве антикоррозионного покрытия при оцинковывании стальных изделий в виде кровельной стали, болтов.

Свинец — это тяжёлый, легкообрабатываемый, коррозионностойкий металл, применяемый для зачеканивания швов раструбных труб, герметизации деформационных швов, изготовления специальных труб.

Коррозия металла и защита от неё

Воздействие на металлические конструкции и сооружения окружающей среды приводит к их разрушению, которое называется коррозией. Коррозия начинается с поверхности металла и распространяется в глубь него, при этом металл теряет блеск, поверхность его становится неровной, изъеденной.

По характеру коррозионных разрушений различают сплошную, избирательную и межкристаллитную коррозию.

Сплошную коррозию подразделяют на равномерную и неравномерную. При равномерной коррозии разрушение металла протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности. При неравномерной коррозии разрушение металла протекает с неодинаковой скоростью на различных участках его поверхности.

Избирательная коррозия охватывает отдельные участки поверхности металла. Её подразделяют на поверхностную, точечную, сквозную, и коррозию пятнами.

Межкристаллитная коррозия проявляется внутри металла, при этом разрушаются связи по границам кристаллов, составляющих металл.

По характеру взаимодействия металла с окружающей средой различают химическую и электрохимическую коррозию. Химическая коррозия возникает при действии на металл сухих газов или жидкостей не электролитов (бензина, масла, смол). Электрохимическая коррозия сопровождается появлением электрического тока, возникающего при действии на металл жидких электролитов (водных растворов солей, кислот, щелочей), влажных газов и воздуха (проводников электричества).

Для предохранения металлов от коррозии применяют различные способы их защиты:

герметизацию металлов от агрессивной среды, уменьшение загрязнённости окружающей среды, обеспечение нормальных температурно-влажностных условий, нанесение долговечных антикоррозионных покрытий. Обычно с целью защиты металлов от коррозии их покрывают лакокрасочными материалами (грунтовками, красками, эмалями, лаками), защищают коррозионностойкими тонкими металлическими покрытиями (в том числе оцинковывание, алюминиевые покрытия и др.) с помощью газотермического напыления, плакированием. Кроме этого, металл от коррозии защищают легированием, то есть путём плавления его с другим металлом (хром, никель и др.) и неметаллом.

GardenWeb

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.

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.

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.

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:

— общефизические свойства: плотность (истинная, средняя, насыпная), объемная масса, относительная плотность, пористость (общая, открытая, замкнутая);

— гидрофизические свойства: влагоотдача, водопоглощение, морозостойкость, воздухостойкость, гигроскопичность, гидрофобность, гидрофильность, межзерновая пустотность, гидрофобность, влажность, водонепроницаемость, водостойкость, фильтрационная способность (водопроницаемость);

— теплофизические свойства: теплопроводность, теплоемкость, термостойкость, жаростойкость, огнеупорность, огнестойкость;

— акустические свойства: звукопоглощение, звукоизоляция, виброизоляция, вибропоглощение;

— механические свойства: предел прочности на сжатие, растяжение, изгиб, твердость, износ, сопротивление удару, упругость, истираемость;

— химические свойства: коррозионная стойкость, химическая активность, растворимость, кристаллизация;

— технологические свойства: вязкость, пластичность, ковкость, свариваемость, гвоздимость, набухание и усадка, хрупкость и др.

Кроме того, физические свойства включают и механические свойства, которые характеризуют поведение материала при действии на него различных нагрузок. К механическим свойствам относятся: сопротивление материала сжатию, растяжению, изгибу, упругость, пластичность, хрупкость и др.

Физические свойства строительных материалов

Плотность. Плотность может быть истинной, средней, насыпной, относительной. Под истинной плотностью (кг/м куб.) понимают массу единицы объема абсолютно плотного материала без трещин, пор и пустот. Истинная плотность (кг/м куб.) для основных строительных материалов следующая: сталь, чугун 7800…7900; портландцемент 2900…3100; гранит 2700…2800; песок кварцевый 2600…2700; кирпич керамический 2500…2800; стекло 2500…3000; известняк 2400…2600; древесина 1500…1600.

Средняя плотность — это масса единицы объема материла или изделия в естественном состоянии, то есть с пустотами и порами. Средняя плотность одного и того же материала может быть разной в зависимости от пористости и пустотности. Сыпучие материалы (цемент, щебень, песок и др.) характеризуются насыпной плотностью — отношением массы зернистых и порошкообразных материалов в свободном без уплотнения насыпном состоянии ко всему занимаемому ими объему, включая пространство между частицами.

От плотности материала в значительной степени зависят его прочность, теплопроводность и другие свойства. Этими данными пользуются при определении толщины ограждающих конструкций отапливаемых зданий, размера строительных конструкций, расчетах транспортных средств и др. Значения средней плотности строительных материалов находятся в широких пределах.

Средняя плотность (кг/м куб.) для некоторых строительных материалов следующая: сталь — 7800…7850; гранит — 2600…2800; бетон тяжелый — 1800…2500; кирпич керамический — 1600…1800; песок — 1450…1650; вода — 1000; бетон легкий — 500…1800; керамзит — 300…900; сосна — 500…600; минеральная вата — 200…400; поропласты — 20…100.

Читайте также:

Металлические строительные материалы и изделия

Классификация металлов. Защита от коррозии.

GardenWeb

Металлические строительные материалы и изделия

Оглавление