Классификация строительных материалов

• Название: Классификация строительных материалов
• Анкор: STROJMAT_33_shpory.doc
• Дата: 26.12.2017
• Размер: 305 Kb.
• Имя файла: STROJMAT_33_shpory.doc
• Тип: Документы; #13079
• страница: 4 из 6

23. Атомно-кристаллическое строение металлов и сплавов, типы сплавов.

В тв. сост. атомы всех металлов и металлических сплавов располагаются в строгом порядке, образуя в пространстве правильные кристаллические решетки: кубическая объемно-центрированная (девять атомов (восемь в вершинах куба и один в центре.) железо, хром, вольфрам, ванадий и др), кубическая гранецентрированная (14 атомов (восемь в вершинах куба и по одному в центре каждой грани) железо при 910 – 1390 'С, медь, никель, алюминий и др) и гексагональная (шестигранная призма, 17 атомов (12 в вершинах, два в центре оснований и три внутри призмы) магний, цинк и др).

В рез-те совместной кристаллизации неск. эл-тов могут образоваться сплавы след. типов: мех. смесь, твердый р-р и, хим. соединение.

Механические смеси образуются путем срастания кристаллов между собой при раздельной кристаллизации компонентов (связь м/у крист. осуществляется по границам зерен). В мех. смеси кажд. из компонентов сохр. свои специфич. св-ва. Значения св-в сплава будут средн. м/у св-вами эл-тов, кот. его образуют.

Твердые р-ры образ-тся в рез-те проникновения в кристалл. решетку основного мет. атомов др. мет. или немет.. В зависимости от хар-ра размещения атомов различают тверд. р-ры замещения (мет+мет)(атомы одного из компонентов, частично замещают атомы др. компонента в узлах его кристалл. реш.) и внедрения (мет+немет)(атомы одного из компонентов (углерод, водород, азот, бор и др) размещаются в междоузлиях кристаллической решетки другого).

Химические соединения образуются в результате химического взаимодействия компонентов, при этом атомы располагаются в строгом порядке и количественном соотношении. Например, в сплавах железа с углеродом образуется карбид железа, называемый цементитом. В сплавах алюминия с медью образуется интерметаллическое соединение. Строение сплава определяет его свойства, поэтому важно знать, как это строение будет меняться при изменении температуры и состава сплава. Зависимость между строением сплава, его составом и температурой описывается при помощи диаграмм состояния.
24. Фазовый состав железоуглеродистых сплавов.

Основными структурами, составляющими диаграмму железоуглеродистых сплавов, являются следующие.

Феррит — твердый раствор углерода в a-Fe. Предель­ное содержание углерода при 723 °С да 0,02 %, при 20 °С да 0,006%. Феррит по свойствам близок к чистому железу, он мягок, его твердость НВ = 60—80, пластичен.

Цементит — карбид железа (Fe₃C)—химическое соединение, содержащее 6,67 % углерода. Является состав­ной частью эвтектической смеси, а также самостоятельной структурной составляющей. Способен образовывать твердые растворы путем замещения атомами других ме­таллов, неустойчив, распадается при термической обработке. Цементит очень тверд (#£=800) и хрупок.

Аустенит — твердый раствор углерода в YFе- Ато­мы углерода внедряются в • кристаллическую решетку, причем насыщение может быть различным в зависимости от температуры и примесей. Устойчив только при вы­сокой температуре, а с примесями Мn, Сг при обычных, даже низких температурах. Твердость аустенита НВ = = 170—200.

Перлит — эвтектоидная смесь феррита и цементита; образуется в процессе распада аустенита при 723°С и содержании углерода 0,83 %. Примеси Si и Мп способст­вуют образованию перлита и при меньшем содержании углерода. Структура перлита может быть пластинчатой и глобулярной (зернистой). Механические свойства пер­лита зависят от формы и дисперсности частичек цемен­тита. Прочность пластинчатого перлита несколько выше, чем зернистого.

Ледебурит — эвтектическая смесь аустенита и цемен­тита, образующаяся при 1130°С и содержании углерода 4,3%. Структура неустойчивая: при охлаждении аусте­нит, входящий в состав ледебурита, распадается на вто­ричный цементит и перлит. Ледебурит очень тверд (НВ = 700), хрупок.

Графит — мягкий и хрупкий компонент чугуна, состо­ящий из разновидностей углерода. Встречается в серых и ковких чугунах .

25. Общая классификация сталей.

1) по сп-бу произ-ва - конвертерная, мартеновская, тигельная, электросталь

2) по кач-ву - обыкновенная, качественная

3) по товарной форме – слиток, фасон, литьё, проводка, уголок, швеллер, труба…

4) по хим составу – углеродистые (в состав кроме железа и углерода входят только норм примеси) легированные (это стали в сост кот спец-но вв-т 1 или неск-ко эл-тов улучшающих их физико-мех св-ва)

5) по применению: I класс – строит. углеродистая обыкнов кач-ва (3 группы: А(поставляется по мех св-вам), Б(по хим составу), В(по мех св-вам и дополнит-м требов-м по хим составу)) в строит. применяют только группу В; II - конструкц машиностр легирован или углеродистая качествен/высококач; III - инструмент углерод/легирован качеств/высококачеств; IV - особыми физич. св-вами.

Углеродист сталь марок Ст1 и Ст2 хар-ся выс пласт-тью и прим-ся для изг заклепок, топочных связей, резервуаров, трубопроводов. Осн-ми стр сталями явл стали марок Ст3 и Ст5 из кот изг-т несущ метал констр и арматуру ж/б. Сталь Ст 3 пластична, хор сваривается и обрабатыв-ся. Из стали Ст4 и Ст5 изг-т болты, шурупы, из Ст6 - валы, оси и др части деталей машин.

кп – кипящ., сп – спок. (может опускаться), пс – полуспок.

Ст0-7 – для гр А; БСт0-7 – для гр.Б; ВСт2, 3, 4, 5 – для гр.В

ВСт3сп

При маркиговке легированной стали: С – кремний, Г – марганец, Х – хром, Н – никель, Ю – алюминий, Д – медь и др. Содержание углерода (в сотых долях процента.) – цифра перед буквами

26. Чугуны. Классификация, маркировка, свойства, применение в строительстве.

Применяемые для отливок чугуны имеют состав: С - 2-4%, Si - 1,5-4%, Мn- 0,6-1,25 %, Р – 0,1 – 1,2 %, S<=0,06 %.

Чугуны подразделяют на белые, серые и ковкие.

В белом чугуне весь углерод находится в связанном состоянии в виде цементита. Очень тверд. и хрупк., с трудом отливаются и обраб. инструм. В осн. идут на переплавку в сталь или исп-тся для получ. ковкого чугуна.

При замедл. охлажд. расплавлен. чугуна цементит может подвергнуться разложению с образованием феррита и графита. В результате получается серый чугун. С увеличением содержания феррита и перлита в чугуне уменьшается его твердость и увеличивается пластичность. Образованию тонкодисперсного графита способствуют специальные присадки, из которых наибольшее распространение получил ферросилиций.

Серые чугуны – это литейные чугуны: они обладают хорошими литейными кач-вами – жидкотекучестью, мягкостью, хорошо обрабатываются, сопротивляются износу. Серые чугуны с высоким содержанием фосфора (0,3 – 1,2 %), жидкотекучи и используются для худ. литья.

Маркировка серого чугуна: СЧ 00, СЧ 120 – 280, СЧ 150 – 320, СЧ 180 – 360, СЧ 210 – 400, СЧ 240 – 440, СЧ 280 – 480, СЧ 320 – 520, СЧ 360 – 560, СЧ 400 – 600, СЧ 440 – 640. «СЧ» обозн. серый чугун. Первое число показ. предел прочн. (в МПа) на разрыв, а второе – предел прочн. на изгиб. Чугун марки СЧ 00 не испытывается.

Также применяют легиров. чугуны, кот. наряду с обычн. примесями содержат легирующие элементы: хром, никель, титан и др. Эти эл-ты улучш. тверд., прочн. износоуст., сопрот. ржавлению и т. д.

Ковкие чугуны – разновидн. сер. чугунов, получ. путем длит. (до 80 ч) выдерживания при выс. темп-ре (томление). Ковкие чугуны наиболее пластичны из всех видов чугунов.

Применение.

Из серых чугунов изготовляют элементы строительных конструкций; в том числе и таких ответственных, как опорные части железобетонных балок, ферм, башмаки под колонны, тюбинги для тоннелей метрополитена и др.

27. Способы повышения коррозионной стойкости металлов.

Для предохранения металлов от коррозии применяют различные способы их защиты:

герметизацию металлов от агрессивной среды,

уменьшения загрязнённости окружающей среды,

обеспечение норм-х темп.-влажностных условий,

нанесение долговечных антикоррозионных покрытий.

Обычно с целью защиты металлов от коррозии их покрывают лакокрасочными материалами (грунтовками, красками, эмалями, лаками), защищают коррозионно-стойкими тонкими металлическими покрытиями (оцинковывание, алюминиевые покрытия и др.).

Кроме этого, металл от коррозии защищают легированием, т.е. путём плавления его с другим металлом (хром, никель и др.) и неметаллом.

28. Материалы и изделия из цветных металлов и сплавов.

К ним относятся: алюминий и его сплавы – это лёгкий, технологичный, коррозионно- стойкий 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 кг/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, антимагнитостью, 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 коррозионно-стойкий 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 коррозионно-стойкий металл, применяемый в качестве антикоррозионного покрытия при оцинковывании стальных изделий в виде кровельной стали, болтов.

Свинец – это тяжёлый, легкообрабатываемый, коррозионно-стойкий металл, применяемый для зачеканивания швов раструбных труб, герметизации деформационных швов, изготовления специальных труб.

29. Минеральные вяжущие. Определение и классификация.

Вяжущими веществами назыв. мат-лы, способные в опред. условиях (при смешивании с водой, нагревании и др.) образо­вывать пластично-вязкое тесто, кот. самопроизвольно или под действием опред. факторов со временем затвердевает.

Современные вяжущие вещества в зависимости от состава делят на:

органические (битумы, дегти, синтетические полимеры)

неорганические (известь, цемент, гипсовые вяжущие и др.), кото­рые для перевода в рабочее состояние затворяют водой (реже водными растворами солей);

Неорганические (мине­ральные) вяжущие вещ-ва бывают:

вяжущие автоклавного твердения, способные твердеть только в среде насыщенного водяного пара при температуре 150...200°С и при повышенном давлении (в автоклаве). К последним относятся известково-кремнеземистые, известково-зольные, известково-шлаковые и другие вяжущие.

Воздушные вяжущие способны затвердевать и длительно сохранять прочность только на воздухе. По химическому составу можно выделить четыре группы воздушных вяжущих: 1 - известковые, 2 - гипсовые, 3 - магнезиальные, 4 - жидкое стекло (кислотоупорные вяжущие)

Гидравлические вяжущие способны твердеть и длительное время сохранять прочность не только на воздухе, но и в воде. Причем, находясь в воде, они могут повышать свою прочность. По химическому составу гидравлические вяжущие представляют собой сложные систе­мы, состоящие в основном из соединений четырех оксидов: СаО - SiO₂ - А1₂О₃ - Fe₂O₃. Эти соединения образуют основные типы гид­равлических вяжущих:

1) гидравлическая известь и романцемент;

2) силикатн. цем. (портландцемент и его разновидности);

3) алюминатные цементы (глиноземистый цемент);

4) вяжущие эттрингитового типа, (расширяющиеся и безусадочные цем.).

Сырьем для получения извести служат широко распространенные осадочные горные породы: известняки, мел, доломиты, состоящие преимущественно из карбоната кальция (СаСО₃).

Производство. Сырье — карбонатные породы (известняки, мел, доломиты), содержащие не более 6...8 % глинистых примесей, обжи­гают в шахтных или вращающихся печах при температуре 1000... 1200° С. В процессе обжига СаСО₃ и MgCO₃, содержащиеся в исходной породе, разлагаются на оксиды кальция СаО и магния MgO и углекислый газ. Неравномерность обжига может привести к образованию в извести недожога и пережога.

Куски обожж. извести - комовая известь - обычно подвер­гают гаш. водой

Выдел-ся при гашении теплота резко повышает темпер. извести и воды, кот. может даже закипеть (поэтому негашеную известь называют кипелкой).

В зависимости от количества взятой для гашения воды получают: гидратную известь – пушонку, известковое тесто, известковое молоко.

30. Воздушная известь. Сырьё и способы получения. Виды, основные свойства и при­менение воздушной извести.

Виды возд. извести (по содерж. оксидов кальция и магния): кальциевая- MgO не более 5%; магнезиальная- MgO>5...20%; доломитовая-MgO>20...40%.

По виду поставляемого на строительство продукта воздушную известь подразделяют на негашеную комовую (кипелку), негашеную порошкообразную (молотую кипелку) и гидратную (гашеную, или пушонку).

Негашеная комовая известь по скор. гаш. бывает: Быстрогас-ся <8мин (достиж-е макс темп.), среднегас-ся 8...25 мин, медленногас-ся >25 мин

Негашеную порошкообразную известь получают помолом комовой в шаровых мельницах в тонкий порошок.

При затворении водой она ведет себя подобно гипсовым вяжущим: сначала образует пластичное тесто, а через 20...40 мин схватывается.

При исп. порошкообр. извести воды берут 100...150 % от массы извести.

Гидратная известь (пушонка) При гашении в пушонку известь увеличивается в объеме в 2...2,5 раза. Насып­ная плотность пушонки — 400...450 кг/м³; влажность — не более 5 %.

Воздушная известь — единственное вяжущее, которое превра­щается в тонкий порошок не только размолом, но и путем гашения водой.

Содержание воды в известковом тесте не нормируется. Обычно в хорошо выдержанном тесте соотношение воды и извести около 1:1.

Известковое тесто, защищенное от высыхания, неограниченно долго сохраняет пластичность, т. е. у такой извести «отсутствует» процесс схватывания. Затвердевшее известковое тесто при увлажнении вновь переходит в пластичное состояние (известь — неводостойкий материал).

Применение. Воздушную известь применяют для приготовления кладочных и штукат. р-ров как самост. вяжущее, так и в смеси с цементом; при произ­в-е силикатного кирпича и силикатобетонных изделий; для полу­ч. смеш. вяжущих (известково-шлаковых, известково-зольных и др.) и для красок.

31. Гипсовые вяжущие вещества. Основные виды, их получение, свойства и примене­ние.

Гипсовые вяжущие - группа воздушных вяж-х вещ-в, в за­тверд-м состоянии состоящих из двуводного сульфата кальция (CaSO₄ • 2Н₂О), включ. в себя собственно гипс. вяж-е (гипс) и ангидритовые вяж-е (ангидритовый цемент и эстрихгипс).

Гипс (полуводный)-быстротвед-е возд. вяж-е, сост-щее из полуводного сульфата кальц-я CaSO₄ • 0,5Н₂О, получ. низкотемп-ой (< 200°С) обраб. гипс. сырья.

Получение 1) термообработка гипсового камня на воздухе при 150... 160°С (гипс β-модификации) или в среде насыщенного пара (в автоклаве при давлении 0,3...0,4 МПа) (гипс α -модификации); 2) тонкий размол продукта, который можно производить как до, так и после термообработки;

Гипс α-модификации называют высокопрочным гипсом, так как благодаря пониженной водопотребности (35...40 %) он образует при твердении менее пористый и более прочный камень, чем обычный гипс β-модификации. Из-за трудностей произв-ва высокопрочный гипс не нашел широкого применения в строительстве.

Технические св-ва гипса. Ист. плотн-ть полуводного гипса — 2,65...2,75 г/см³ (двуводного — 2,32 г/см⁵); насыпн. плотн-ть по­луводн. гипса — 800...1100 кг/м³.

По срокам схват-ия три группы: Быстротверд-й. (А) нач. - 2 мин, кон. - 15 мин; Нормальнотверд-й (Б) 6-30; Медленнотверд-й (В) нач. 20 – конец не норм-ся

По тонкости помола: грубый, средний, тонкий. Плотность затвердевшего гипсового камня низкая (1200... 1500 кг/м³) из-за значительной пористости (60...30 % соответственно). При твердении: увеличение в объеме достигает 0,2 %.У гипса гигроскопичность. И при поглощении воды – ползучесть. Гипс хорошо сцепляется с древесиной.Гипсовые мат-лы - негорючие мат-лы, замедл. передачу теплоты, а при действии выс. темп-р выделяют воду, тем самым тормозят распростр. огня.В сух. усл-х эксплуат. или при предохр. от действия воды гипс очень перспективное с техн. и эколог. точек зрения вяжущее.

Области применения. Устр-во перегородок, отделка стен и потолков. Гипсоволокнистые мат-лы исп-ют как выравн. слой под чистые полы. Из гипса делают акустические плиты. Прим-т для огнезащ. покрытий мет. конструкций. Декор. арх. дет. (леп­нина) и скульптура. Изгот. форм (например, для керамики) - формовочный гипс. В медицине для фиксации при переломах - медицинский гипс.