Курс лекций РостовнаДону 2011 министерство образования и науки рф фгаоу впо институт архитектуры и искусств
 Скачать 1.63 Mb.
|
|
Магматические породы формируются вследствие охлаждения и отвердевания магмы (природный расплав). Наиболее важными факторами, определяющими структуру горной породы, являются скорость снижения температуры и давления. При медленном остывании магмы в глубине земной коры образуются крупнокристаллические, плотные, высокопрочные глубинные породы (гранит, сиенит). В результате быстрого охлаждения, но без выхода на земную поверхность, появляются стеклокристаллические плотные излившиеся породы, обладающие, как правило, высокой кислотостойкостью (диабаз, базальт). Высокопористые породы образуются в результате выхода лавы на поверхность и резкого охлаждения (вулканическая пемза), рыхло-сыпучие – выбросом расплава под давлением на большую высоту (вулканический пепел). Из накопленного и спрессованного пепла или в результате цементации природными цементами получается вулканический туф. Осадочные горные породы образовались в результате естественного процесса разрушения первичных и других пород под влиянием различных причин – механических воздействий, химического и физического влияния внешней среды. 33 Обломочные породы образовались в результате физической и химической коррозии магматических пород под действием ветра, воды, смены температуры. Они представлены рыхлыми, сыпучими материалами: песок, щебень, гравий, глина. В естественных условиях в результате соединения этих зерен природным клеем (глинистым, кремнеземистым) образуются плотные, прочные сцементированные породы: брекчия (цементация щебня), конгломерат (цементация гравия), песчаник (цементация песка). Химические осадки образовались в результате выпадения из пересыщенных растворов кристаллов солей и их накопления в течение тысяч лет. Горные породы – доломит, известняк, гипс, представляют собой плотные, прочные породы, которые нашли широкое применение в качестве сырья для получения минеральных вяжущих веществ (цемент, гипс, известь). Органогенные породы образовались путем разложения, накопления и уплотнения остатков органического происхождения (водорослей, ракообразных). Органогенные породы – мел, диатомит, известняк-ракушечник, относительно мягкие, пористые, склонны к выветриванию и разрушению водой. Метаморфические горные породы образовались в результате последующих изменений первичных и вторичных пород, связанных со сложными физико-химическими процессами, происходящими в земной коре. Свойства этих материалов обусловлены температурой и, в большей степени, величиной и направлением давления в глубине земной коры, приводящими к формированию плотной монолитной 34 (многостороннее давление) или слоистой (давление со сдвигом в одном направлении) структуры. К монолитным метаморфическим породам относятся: мрамор (образованный из известняка) и кварцит (из песчаника). К слоистым – сланцы и гнейсы. При эксплуатации на воздухе изделия из природного камня подвергаются физической и химической коррозии, а в промышленных городах в большей степени химической коррозии. Для защиты от разрушения применяют: шлифовку и полировку поверхности; пропитку поверхности гидрофобными составами; нанесение пленочных полимерных покрытий; обработку составами, химически закупоривающими поровую структуру поверхностного слоя материала (флюатирование). 4.2. Технология Природный камень добывают в карьерах открытым или подземным способом в зависимости от глубины залегания породы, а также под водой. Затем материал поступает на технологическую обработку, вид которой обусловлен формой, размером и назначением получаемых материалов. Стеновые камни, блоки и облицовочные плитки получают методом распиловки. Каменное коррозионностойкое литье в виде плит получают литьем расплава кислотостойкой горной породы в формы. Короткие (штапельные) волокнистые материалы различной длины и сечения производят путём подачи расплава горной породы на центрифугу, длинномерные – получают протягиванием через фильеры (деталь с мелкими отверстиями, через которые продавливается расплав). Высокопористые легкие заполнители (вермикулит, перлит) – путем резкого 35 нагрева дробленых природных стекол, вызывающего значительное увеличение объема материала в результате выделения кристаллизационной воды и газообразных продуктов. Крупный и мелкий заполнители, порошкообразный наполнитель для производства бетонов, строительных растворов, мастик, красочных составов получают дроблением и помолом камня с сортировкой по размерам (фракциям). 4.3. Применение Большой объем добываемого сырья идет на получение искусственных керамических, стеклянных, металлических изделий, минеральных вяжущих, заполнителей для бетонов и растворов. Горные породы используют для производства конструкционных, отделочных материалов и материалов специального назначения: кислотостойких, теплоизоляционных, акустических. Природный камень плотностью 900...2200 кг/м 3 используют для производства конструкционных изделий в виде стеновых блоков для кладки наружных стен и перегородок (доломит, известняк-ракушечник, туф). Такие плотные породы, как гранит, сиенит и другие, применяют в виде бутового камня при возведении гидротехнических сооружений, фундаментов, стен неотапливаемых зданий. В дорожном строительстве их используют в качестве бортовых камней, брусчатки и булыжного камня, которые должны обладать высокой износостойкостью и морозостойкостью. Горные породы высокой декоративности (гранит, мрамор, лабрадорит) в виде отделочных плит и плиток используют для облицовки станций метро, переходов, фасадов стен и полов 36 зданий общественного и культурного назначения. Из образовавшихся отходов при обработке горных пород с минеральным или полимерным связующим получают искусственные облицовочные плиты. В качестве теплоизоляционных и акустических материалов используют такие легкие и рыхлые (сыпучие) материалы, как керамзит, перлит, вермикулит, а также крупноразмерные жесткие и мягкие плиты на основе минеральных волокон и связующих. Асбестовые минеральные волокна производят путём механического дробления и распушки хризотил-асбеста. На основе асбеста и портландцемента изготавливают также асбестоцементные изделия в виде листов, плиток и труб. Кислотостойкие изделия для антикоррозионной защиты полов, стен, технологического оборудования получают распиловкой или литьем из базальта, андезита, диабаза. 37 ЛЕКЦИЯ 5. КЕРАМИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ 5.1. Общие сведения В понятие «керамические материалы и изделия» входит широкий круг материалов с различными свойствами , изготовленных из глины способом обжига при высоких температурах. Их классифицируют по ряду признаков. По назначению керамические изделия подразделяют на следующие виды: стеновые, отделочные, кровельные, для полов, для перекрытий, дорожные, санитарно-технические, кислотоупорные, теплоизоляционные, огнеупорные, заполнители для бетонов, декоративно-художественная керамика. По структуре различают керамические изделия с пористым и спекшимся (плотным) черепком. Пористыми считают изделия с водопоглощением по массе более 5%. К ним относятся изделия, как грубой керамики – керамические стеновые кирпич и камень, изделия для кровли и перекрытий, дренажные трубы, так и тонкой керамики – облицовочные плитки, фаянсовые изделия. К плотным – относят изделия с водопоглощением по массе менее 5%. 5.2. Технология Искусственные обжиговые керамические материалы получают в результате высокотемпературной обработки глинистых пород. В зависимости от влажности исходного сырья и заданных свойств готового изделия применяют несколько способов подготовки формовочной массы, отличающихся содержанием воды. При полусухом способе влажность глины не должна превышать 12 %, при пластичном – 25 % и при 38 литьевом (шликерном) – 60 %. Первым методом получают изделия плотной структуры (половая плитка) и очень точных размеров (лицевой кирпич), вторым – трубы, черепицу, кирпич и камни рядовые. Третий метод основан на способности глин образовывать высокоподвижные однородные нерасслаивающиеся смеси, обладающие при повышении температуры хорошей влагоотдачей. Санитарно-технические изделия сложной конфигурации – мойки, раковины, ванны – формуют путем заливки смеси в высокопористые гипсовые или пластмассовые формы, в которых она загустевает. Большинство изделий после формовки сушат и подают на обжиг до спекания при температуре 1000...1300°С. При обжиге из сырья удаляется кристаллизационная вода, образуются новые соединения, частицы которых спекаются, обеспечивая прочность и водостойкость изделий. Процесс сушки и обжига сопровождается воздушной и огненной усадочными деформациями. Для уменьшения усадочных деформаций дополнительно вводятся в сырьевую смесь отощающие добавки: шамот, песок, шлак и т.д. Для снижения энергоемкости процесса, повышения плотности и прочности изделий в формовочную массу вводят добавки- плавни (отходы стекла или такие молотые природные стекла, как перлит, полевой шпат). Пластичность глиняной массы изменяют расходом воды или введением специальных органических пластифицирующих добавок. Облегчение изделий, повышение их акустических и теплоизоляционных свойств достигается использованием пено-, газообразующих веществ или выгорающих добавок – древесные отходы, торф, гранулированная макулатура. 39 По температуре плавления керамические материалы и изделия подразделяют: на легкоплавкие – с температурой плавления ниже 1350°С; тугоплавкие – с температурой плавления 1350°С – 1580°С; огнеупорные – 1580 – 2000°С; высшей огнеупорности – более 2000°С. 5.3. Применение Путём использования всевозможных технологических способов получают керамические материалы разного назначения и области применения: конструкционные, отделочные материалы и материалы специального назначения. К конструкционным изделиям, эксплуатируемым в условиях действия нагрузок, относятся такие стеновые материалы, как кирпич и камни керамические, кровельные – керамическая черепица, трубы – водопроводные, канализационные и дренажные. Кроме того, кирпич применяют для кладки столбчатых фундаментов в малоэтажных зданиях и колонн, а также для заводского изготовления крупноразмерных блоков и одно-, двух- и трехслойных панелей. В многослойных наружных панелях для повышения теплозащитных свойств используют плитный утеплитель. Отечественные и зарубежные заводы выпускают рядовой полнотелый кирпич 65x125x250 мм и большое количество его модификаций, отличающихся высотой (модульный – 88 мм, двойной – 138 мм) и наличием разной величины пустот, их формой и расположением. Выпускают поризованный рядовой кирпич М125 плотностью 950 кг/м 3 и крупноформатный пустотелый керамический камень 350x250x219 мм той же марки плотностью 790 кг/м 3 . Ячеистая структура этих материалов, 40 полученная введением комплексных порообразующих добавок, позволяет значительно уменьшить толщину стены, сохранив ее несущую способность и высокие теплозащитные свойства. Теплотехнические показатели ограждающих конструкций из мелкоштучных изделий зависят не только от свойств применяемых изделий, но и плотности и количества кладочного раствора. По этой причине поризованные кирпичи (камни) точных размеров укладывают на специальный строительный клей с малой толщиной шва – 2 мм или на теплоизоляционный (тёплый) раствор – 10…12 мм. К отделочным керамическим материалам и изделиям относят лицевой кирпич и облицовочные плитки различных размеров и формы. Для повышения декоративности лицевые грани этих изделий покрывают керамической краской-ангобой, бесцветной или цветной глазурью. Ангоба представляет собой смесь каолиновых белых глин с пигментами. Глазурь состоит из смеси легкоплавких соединений и пигментов, образующих при обжиге стеклообразные цветные покрытия. В зависимости от конкретного назначения к свойствам материалов этого класса предъявляют различные требования. Так, плитки для покрытия пола должны быть прочными на удар и истирание, водостойкими и водонепроницаемыми, фасадная керамика – воздухо- и морозостойкой. К материалам специального назначения относят санитарно-техническую, кислотостойкую, огнеупорную, теплоизоляционную и декоративно-художественную керамику. Основным сырьем для получения санитарно-технических изделий служат беложгущиеся глины в смеси со стеклообразующими 41 плавнями и отощающими добавками. Изменяя соотношение компонентов и технологию формования и обжига, получают фаянсовые, полуфарфоровые и фарфоровые изделия, которые перечислены в порядке возрастания их плотности и прочности. Наибольший объем в строительстве приходится на относительно пористые фаянсовые изделия, водонепроницаемость которых обеспечивают глазурованием поверхности. Кислотостойкие материалы в виде плиток и кирпичей получают из кислотостойких глин. Их используют для защиты полов, стен, технологического оборудования на химических предприятиях. Огнеупорные материалы используют для футеровки (защитной внутренней облицовки) высокотемпературного технологического оборудования. Максимальная температура их эксплуатации определяется составом сырья: при повышенном содержании кремнезема Si0 2 получают динасовые огнеупоры с температурой использования до 1650°С; из огнеупорных глин (шамотные) – до 1400°С, из глинозема А1 2 0 3 – свыше 1750 °С. Теплоизоляционные материалы и изделия на основе глинистого сырья производят в виде высокопористых пенодиатомитовых кирпичей, применяемых в основном для теплоизоляции технологического оборудования, и рыхлых сыпучих материалов: керамзитового гравия и аглопоритового щебня. Последние получают методом вспучивания отформованных гранул или дроблением спекшегося сырья с отходами угля при обжиге свыше 1000°С. Их используют в качестве теплоизоляционных засыпок для утепления полов, потолков, стен, а также заполнителей легких бетонов. 42 ЛЕКЦИЯ 6. ИЗДЕЛИЯ ИЗ СТЕКЛА И МИНЕРАЛЬНЫХ РАСПЛАВОВ 6.1. Общие сведения Стекло и другие плавленые материалы и изделия получают из минеральных силикатных расплавов, сырьем для которых служат распространенные горные породы и некоторые побочные продукты промышленности. Минеральные расплавы в зависимости от исходного сырья разделяют на следующие группы: стеклянные, каменные, шлаковые, ситаллы и шлакоситаллы. Материалы из расплавов обладают высокими показателями долговечности, химической стойкости к воздействию агрессивных сред, отличными декоративными свойствами, а некоторые из них и прозрачностью. Охлажденные силикатные и шлаковые расплавы обладают аморфной абсолютно плотной структурой, высокой прочностью на сжатие, кислотостойкостью, хрупкостью и низкой термостойкостью. Из минеральных расплавов получают изделия самого различного назначения: листовые светопрозрачные, конструкционные, отделочные, облицовочные, трубы специальные, тепло- и звукоизоляционные. 6.2. Технология Силикатные расплавы получают плавлением специально подобранной шихты, основным компонентом которой является кремнезем Si0 2 , изготавливают листовые стекла и облицовочные плитки, профилированное стекло, стеклоблоки, стекловату. Для этого используют технологические приёмы формообразования – вытягивание, литьё, прокат, прессование, центрифугирование. 43 Из шлаковых расплавов путем резкого охлаждения производят шлаковую пемзу (термозит), шлаковату, облицовочные плитки. Кроме того, шлаковые отходы используют как активные гидравлические компоненты при получении смешанных минеральных вяжущих и отощающие добавки при изготовлении керамических изделий. При изготовлении ситаллов и шлакоситаллов для повышения ударной прочности, износостойкости, термостойкости и кислотостойкости в шихту или шлак вводят кристаллические соединения металлов, а полученные изделия подвергают дополнительной термообработке. В этих условиях происходит частичная кристаллизация стекол с образованием стеклокристаллической структуры. Таким способом изготавливают антикоррозионные плиты для пола в химических цехах, облицовочные материалы, балконные экраны и трубы. Наибольший объем производства изделий из минеральных расплавов приходится на листовые стекла, которые изготавливают способом вытягивания или флуат-способом. Для регулирования свойств стекол применяют различные добавки. Изготавливают теплозащитное стекло, которое поглощает до 75 % инфракрасных лучей, и увиолевое – пропускающее до 70% ультрафиолетового излучения. Декоративное стекло создают с эффектом светорассеивания, исключения прозрачности (глухое стекло), с цветным и с рельефным рисунком. Безопасность стёкол достигается различными способами. В армированное стекло для обеспечения безопасной эксплуатации светопрозрачных кровель и перегородок во время проката стекломассы вводят проволочную металлическую сетчатую 44 арматуру. Ударную прочность повышают несколькими способами: склеиванием определенного количества слоев стекол прозрачной полимерной пленкой (триплекс), увеличением толщины изделия до 10 мм (витринное стекло) и закалкой (закалённое стекло), включающей в себя повторный нагрев и резкое охлаждение отформованных изделий. Ячеистое стекло изготавливают, как правило, из смеси тонкомолотых отходов и порообразующих добавок: выгорающих (каменного угля) или газообразующих (известняка). В результате спекания подготовленной массы получают изделия в виде гранул, а также блоков, которые затем разрезают на плиты заданных размеров. Стеклянные волокна имеют диаметр 5...12 мкм, выпускаются непрерывными и короткими (штапельными), шлаковые – только штапельными. Длинные нити получают протягиванием стекломассы через фильеры с последующим наматыванием на бобины. Их используют для производства стеклосетки и стеклоткани. Штапельные нити получают дутьевым и центробежным методами, основанными на разбивке стеклорасплава (шлакорасплава) на мельчайшие капли и их метания струей воздуха (пара) или центрифугой, при этом капли вытягиваются в волокна. Стекловолокна падают под действием собственной массы на конвейер в осадительной камере. Из штапельного шлако- и стекловолокна получают шнуры, жгуты, рулонные маты и плиты разной степени жесткости путем введения связующего (смолы, цемента, гипса) и использования способов вытягивания, подпрессовки и проката. 45 6.3. Применение Стеклянные конструкционные изделия служат для повышения освещенности помещения, облегчения стеновых конструкций и улучшения их теплозащитных свойств. Для частичного заполнения стеновых проемов и выполнения внутренних перегородок используют: длинномерный стеклопрофилит, имеющий треугольное, овальное, коробчатое или швеллерное сечения; пустотелые мелкоштучные стеклоблоки; одно- и многокамерные герметичные стеклопакеты. Листовые стекла толщиной 2...10 мм используют для остекления окон, дверей, витрин, изготовления стеклопрофилита и стеклопакетов. Листовые стекла с рельефной поверхностью или декоративным светопропускающим покрытием в конструкциях подвесных потолков обеспечивают равномерное освещение помещения. Стекла с зеркальным покрытием применяют в ресторанах, кафе, магазинах. Стеклоблоки используют в крупноразмерных светопропускающих конструкциях. Облицовочные изделия из минеральных расплавов, используемые для отделки фасадов, внутренней облицовки стен, потолков, полов, имеют разные размеры. Например, марблит – крупные плиты из цветного глушеного полированного стекла – имеет размер 500x500x12 мм, стемалит – обычное строительное стекло с декоративным цветным покрытием – 1500x1100x7 мм, коврово-мозаичная плитка – 21x21x4,5 мм. Декоративные материалы из стекла стекломрамор и стеклокристаллит получают также путем сплавления 46 одноцветных или многоцветных тонко измельченных отходов. Для увеличения ударной прочности материалов и утилизации больших объемов стеклоотходов их спекают в виде гранул с песком и глиной (стеклокерамит) или только с песком (стеклокремнезит). Эти облицовочные изделия выпускают с полированной лицевой поверхностью и шероховатой тыльной поверхностью для повышения прочности сцепления со строительным раствором. К материалам специального назначения относятся теплоизоляционные и акустические на основе ячеистого стекла, стеклянных и шлаковых волокон. Ячеистое стекло хорошо поддаётся шлифованию и сверлению, обладает водостойкостью, низкой плотностью (140...350 кг/м 3 ), замкнутой пористостью, широким интервалом рабочих температур от -180°С до +400°С, негорючестью и экологичностью. Гранулированное ячеистое стекло применяют в качестве засыпок при утеплении потолка, стен, пола, а также как легкий заполнитель в бетонах. Плитный утеплитель используют для теплоизоляции стен и кровельных покрытий, а также технологического оборудования и трубопроводов. Акустические плиты выпускают с дополнительной перфорацией. Непрерывные стеклянные волокна используют для производства стеклосетки и стеклоткани, которые затем применяют в качестве армирующей основы при изготовлении кровельных, гидроизоляционных, напольных (линолеумы), отделочных (стеклообои) рулонных с армирующей основой материалов. 47 Шнуры, жгуты, рулонные маты и плиты разной степени жесткости из штапельных нитей применяют для звукоизоляции в конструкции пола, а также для теплоизоляции при изготовлении многослойных стеновых панелей, блоков и утеплении наружных стен с фасадов. Полужесткие, жесткие и твердые плиты с пластиковым, пленочным и тканевым покрытием или с рельефным декоративным поверхностным слоем и перфорацией используют как отделочные и звукопоглощающие материалы. 48 ЛЕКЦИЯ 7. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ 7.1. Общие сведения Металлы представляют собой неорганические крупнокристаллические вещества, обладающие специфическим металлическим блеском, пластичностью, высокой прочностью, электро- и теплопроводностью, ковкостью и свариваемостью. Металлы и их сплавы делят (классифицируют) на две группы: чёрные и цветные. К чёрным металлам относят железо и сплавы на его основе (чугун и сталь). К цветным металлам – все металлы и сплавы, не содержащие железо. Наиболее широкое применение имеют металлы и сплавы на основе алюминия, меди, цинка, титана и ряда других металлов. Металлические материалы строительного назначения производят методом проката (листы, профили, балки), экструзией (стержни, проволока), прессованием (закладные детали). Контроль основных показателей металлов и сплавов проводят по пределу прочности на сжатие, изгиб, растяжение, кручение, удар, твердость. При изучении свойств металлов (сплавов) большое внимание уделяют также исследованию процессов их разрушения под воздействием агрессивных сред, микроорганизмов, высоких температур и огня. Скорость коррозионного разрушения металла зависит от его химического состава и микроструктуры, от концентрации и температуры агрессивной среды. Коррозию металлов в зависимости от причин, вызвавших разрушение, подразделяют: на химическую, вызываемую действием сухих газов О 2 , SО 2 и других при высоких температурах или с органическими 49 жидкостями; электрохимическую, проявляющуюся в водных растворах. Разрушение может происходить, как равномерно по всей поверхности, так и неравномерно, что наиболее опасно. Предохранение изделий от коррозии достигается путём повышения однородности структуры и состава, введения легирующих добавок, исключения дефектов поверхности и применения специальных методов защиты. Коррозионностойкие металлические покрытия (металлизация) наносятся способами: плакирования (нанесение на поверхность металлических листов, плит, проволоки, труб тонкого слоя другого металла или сплава термомеханическим способом), гальваническим или горячим способами. Изделия также обрабатывают термохимически и покрывают поверхности изделий лакокрасочными составами. Металлы являются несгораемыми материалами, однако их высокая теплопроводность приводит к их расширению и внутренним напряжениям, размягчению, деформациям, растрескиванию, что в конечном итоге вызывает потерю несущей способности конструкций. Защитные меры основаны на создании поверхностного теплозащитного слоя из бетона, кирпича, цементно-песчаных или глиняных огнезащитных штукатурок, вспучивающихся огнезащитных красочных составов, гипсосодержащих листов и плит. 7.2. Технология и применение Первую группу, используемых в строительстве металлических материалов, образуют черные металлы, которые имеют наиболее массовое применение. Чугун содержит углерод С в количестве 2,14...6,67 %, и сталь – до 2 %. Чем больше содержание углерода, тем больше прочность на сжатие и 50 хрупкость металла, чем меньше его количество, тем пластичнее сплав, а также повышается его коррозионная стойкость. Поэтому чугун используют в конструкциях, воспринимающих сжимающие нагрузки, например тюбинги в метро и башмаки под колонны, и для изготовления канализационных труб. Сталь используют в конструкциях, воспринимающих изгибающие и растягивающие усилия – балки, арматура, профильные изделия и листы и т.д. Чугун получают в доменных печах из железосодержащих руд. В состав чугуна, кроме железа и углерода, входят примеси кремния, марганца, фосфора и специальные легирующие добавки (никель, магний, алюминий, кремний), которые придают сплаву высокие механические свойства, обеспечивают износо-, жаро- и коррозионную стойкость. В зависимости от химического состава и микроструктуры выпускают белый, серый, высокопрочный и ковкий чугун. Белый чугун составляет большую часть выпускаемой металлургической продукции и идет на переработку в сталь. Серый чугун применяют для изготовления фасонного литья строительного профиля (радиаторы, сантехника и архитектурно- художественные изделия). Высокопрочный и ковкий чугун используются в машиностроении. Для значительного повышения пластичности железоуглеродистых сплавов чугун переплавляют в сталь. В процессе плавки, которая может проходить в конвертерах, мартеновских или электропечах, из чугуна путем окисления и перевода в шлак удаляют избыток углерода, марганца, кремния, фосфора. Сталь классифицируют: по способу производства – 51 мартеновская, конвертерная, электросталь; по химическому составу – углеродистая, легированная; по назначению – конструкционная (строительная и машиностроительная), инструментальная, специального назначения. Углеродистую сталь обыкновенного качества выпускают для строительных целей. Качественную конструкционную сталь используют в машиностроении и для ответственных строительных конструкций. Высококачественную инструментальную – для изготовления режущих инструментов, штампов. Для изготовления изделий строительного назначения в основном применяют сталь следующих марок: Ст0, Ст1, Ст2, Ст3,..., Ст6. По мере увеличения цифры повышается прочность и снижается пластичность сплава. Качественные конструкционные углеродистые стали подразделяют в зависимости от содержания углерода: на малоуглеродистые (до 0,25%), которые хорошо свариваются, пластичны и надежно работают в сварных и клепаных строительных конструкциях; среднеуглеродистые (до 0,55 %) – хуже свариваются, более прочные и хрупкие, их применяют для изготовления деталей, работающих при больших нагрузках; высокоуглеродистые (до 0,80 %) – для изготовления пружин, рессор, зубчатых колес. Повышение коррозионной стойкости, снижение хладоломкости, замедление старения достигается введением при варке стали легирующих добавок (хром, марганец, никель, кобальт, молибден, кремний и т.д.). Легированные стали классифицируют по химическому составу и назначению. В зависимости от суммарного содержания добавок выпускают 52 низколегированные стали (до 2,5 %), среднелегированные (2,5...10 %) и высоколегированные (более 10 %). Для производства элементов несущих стальных конструкций и профилей используют низколегированные конструкционные стали, для режущего и измерительного инструмента – инструментальные, для работы в условиях действия высоких температур, агрессивной среды и т.д. – легированные стали с особыми свойствами. Преимущества легированных сталей проявляются в большей мере после дополнительной термообработки, общий режим которой включает в себя нагрев изделий до температуры перекристаллизации сплава в твердом состоянии с сохранением вещественного состава. В зависимости от назначения стали целенаправленно подбирают максимальную температуру нагрева, скорость ее подъема и охлаждения, при этом изменяются свойства и снимаются внутренние напряжения. На практике применяют следующие виды термической обработки металлических изделий: отжиг, нормализацию, закалку, отпуск, термомеханическую и химико-термическую. Вторую группу используемых в строительстве металлических материалов образуют цветные сплавы. Широкое применение получили сплавы алюминия с магнием и кремнием (дюралюминий, силумин) благодаря их низкой плотности (2700 кг/м 3 ), высокой электро- и теплопроводности, коррозионной стойкости, пластичности, хорошей свариваемости, надежности работы при отрицательных температурах, отсутствию магнитных свойств и искрообразования при ударе. Эти материалы используют для 53 получения прессованных холодных и утепленных профилей, тонколистовых изделий для производства сварных и клепаных конструкций (фермы, колонны, сборные каркасы зданий, кровельные и стеновые многослойные панели), подвесных потолков, окон, дверей. Из сплавов меди с цинком (латунь) в строительстве применяют листы, прутья, проволока, трубы, а из сплава меди с оловом (бронза) изготавливают архитектурно-художественные изделия и пигменты для красочных составов. Цинк в строительстве используется в качестве защитного покрытия стальных изделий от коррозии: в кровельной стали, закладных деталях, несущих конструкциях. Свинец, стойкий к коррозии и радиационному излучению, используют для изготовления специальных труб и защитных экранов. 54 ЛЕКЦИЯ 8. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ 8.1. Общие сведения Минеральные вяжущие вещества представляют собой искусственные тонкоизмельчённые порошки (кроме жидкого стекла), способные при смешивании с водой или с растворами некоторых солей образовывать пластично-вязкую и легкоформуемую массу (вяжущее тесто), которая в результате физико-химических процессов постепенно затвердевает и переходит в камневидное тело. По условию твердения и эксплуатации готовых изделий минеральные вяжущие подразделяют на воздушные (гипс, известь, магнезиальные вяжущие, жидкое стекло), эксплуатируемые только в воздушно-сухих условиях, гидравлические (гидравлическая известь, смешанные гипсовые и известковые вяжущие, разновидности портландцемента, специальные виды цемента), обеспечивающие искусственному камню водостойкость, а также вяжущие автоклавного твердения (извесково-песчаное вяжущее), которые приобретают прочность и водостойкость при твердении при повышенных температурах 175…250°С и, соответственно, при давлении паровой среды 9…16 атм. Технология получения минеральных вяжущих включает в себя добычу природного сырья, его очистку, помол, термообработку и помол готового продукта. 8.2. Воздушные вяжущие К воздушным минеральным вяжущим относятся вещества, продукты гидратации которых обладают низкой водостойкостью, особенно по отношению к действию проточной воды. Эти простые по составу материалы, как правило, интенсивно взаимодействуют с водой. |