Архит._материал._-_Шеина_Ч1. Т. В. Шеина архитектурное материаловедение
 Скачать 23.57 Mb.
|
|
СТЕНОВЫЕ ПРОФИЛИ 1 W-15/1134 Полезная ширина 1134 мм Полная ширина 1160 мм Толщина материала 0,45 - 0,7мм 2 W-20A/1100 Полезная ширина 1100 мм Полная ширина 1135 мм Толщина материала 0,45 - 0,7 мм Также возможен прокат с покрытием на стороне Б ( W - 45EB/1000) 3 W-35/1060 Полезная ширина 1060 мм Полная ширина 1080 мм Толщина материала 0,45 - 0,7мм 4 W - 45EA/1000 Полезная ширина1000 мм Полная ширина 1050 мм Толщина материала 0,45 - 0,7мм 5 W - 45A/900 Полезная ширина 900мм Полная ширина 960 мм Толщина материала 0,45 - 0,7 мм Также возможен прокат с покрытием на стороне Б ( W- 45B/900) 342 тов, фактур, используя различные способы навески кассет. Для изготовления металлических кассет подходят любые тонкокатаные металлические листы, как с покрытием, так и без него, а также листы из композитного материала. Рисунок 262 – Объемные фасадные панели Для отделки фасада и интерьера применя- ется также экран из металлических реек . Это навесная металлическая конструкция, включа- ющая: реечные панели длиной 6 м, образующие наружную поверхность фасада; несущие профили длиной до 4 м; фиксаторы для надежного закрепле- ния панелей на несущих профилях и элементы крепления в форме нарезных шпилек, закрепляемых в несущем слое стены. Рейки могут изготавливаться из оцинкованной стали или с поли- мерным покрытием. Металлический сайдинг – это длин- ные легкие панели шириной 120…300 мм. Панели изго- тавливаются из оцинкованной ста- ли, стали с поли- мерными покрыти- ями и алюминия различной цвето- вой гаммы. В качестве по- лимерного покры- тия ведущие произ- водители рекомен- дуют полиэстер, PVF и ПУРАЛ. Кроме того, ис- пользуются также стальные двери и радиаторы (рисун- ки 263, 264). 343 Рисунок 263 – Стальной радиатор Рисунок 264 – Металлическая дверь. Корпус двери состоит из одного или двух листов оцинковки и элементов жесткости в виде балок и ребер. Для внутренней обшивки створки обычно используются цельные листы металла толщиной от 1,5 до 3 мм, для лобовой обшивки – листы толщиной от 1,5 до 5 мм. Листы ме- талла скрепляются между собой и с балками (ребрами) с помощью сварки Арматурная сталь. Арматурная сталь, служит для изготовления арма- туры железобетонных конструкций. Прочностные характеристики арматуры зависят от химического состава стали (содержания углерода, легирующих добавок) и характера её обработки (упрочнение стали в холодном состоянии волочением, вытяжкой, сплющиванием, термической обработкой и т.д.). Горячекатаную стержневую арматурную сталь классов А-I и А-II изготав- ливают из углеродистых сталей общего назначения (Ст3 и Ст5). Наиболее распространена арматурная сталь класса А-III, изготавливаемая из низколе- гированной кремнемарганцовистой стали (35ГС и 25Г2С). Для высокопроч- ной арматурной стали классов A-IV и A-V используют низколегированную сталь с добавками марганца, хрома, титана или циркония. Особая термообра- ботка стержней позволяет получить термически упрочнённую арматурную сталь классов Ат-IV…Ат-VII. Арматурную проволоку изготавливают из углеродистой стали с различ- ным содержанием углерода (0,12…0,85 %). Требования к механическим свойствам арматурной стали устанавливаются соответствующими ГОСТ и техническим условиями (таблицы 63, 64). Арматура железобетонных конструкций, неотъемлемая составная его часть, предназначенная для усиления бетона, воспринимающая растягиваю- щие (реже – сжимающие) усилия. Применяется главным образом стальная гибкая арматура (в виде отдельных стержней или сварных сеток и каркасов); иногда – жёсткая арматура (прокатные двутавры, швеллеры и уголки). Различают арматуру: рабочую , устанавливаемую в железобетонных конструкциях в соответ- ствии с расчётом; монтажную ; распределительную , предназначенную для образования совместно с ра- бочей арматурой каркасов и сеток. Устанавливается по конструктивным со- ображениям (рисунок 265). 344 Многообразие видов конструкций определяет необходимость изготовле- ния специальных арматурных сталей, которые должны иметь различные прочностные характеристики и обладать достаточными пластическими свой- ствами. Наиболее распространена арматура стержневая (горячекатаная, упрочнённая термически и вытяжкой), которая в зависимости от прочности подразделяется на 7 классов (выпускается диаметром от 6 до 90 мм), и про- волочная, в виде проволоки (диаметром от 3 до 8 мм), прядей, канатов, свар- ных и тканых сеток. В предварительно напряжённых конструкциях приме- няют напрягаемую арматуру из арматурной стали с высоким временным со- противлением разрыву (90 кгс/мм 2 и более). Улучшение сцепления арматуры с бетоном достигается приданием поверхности эффективного периоди- ческого профиля (рисунок 266). Рисунок 265 – Сетки арматурные Рисунок 266 – Виды арматуры 345 Таблица 63 – Характеристика стержневой арматурной стали Материал Документ Сталь 20ХГ2Ц ГОСТ 5781-82 Сталь 25Г2С ГОСТ 5781-82 Сталь 35ГС ГОСТ 5781-82 Сталь A400C ГОСТ 5781-82 Сталь A500C ГОСТ 5781-82 К лас с В и д Ма р ка Ди аме тр D н , мм Пр ед ел те к у- ч ес ти , М Па, н е м е- н ее Вр еме н н ое Сопр оти вл е- ние р азрыву, М Па, н е м е- н ее Отн ос и те л ь- н ое уд ли н е- н и е, %, н е ме н ее Испытан и е н а и зг и б в холод н ом с о- стояни и , уг ол и зг и ба, г р ад . А-I (А240) Круглая Гладкая Ст3 (кп, пс,сп) 18Г2С 6…40 40…80 235 373 25 180° С=0,5d А-II (А300) Перио- дическо- го профиля Ст5 (сп, пс). 18Г2С 10…40 10…80 40…80 294 490 19 180° C=3d А с -II (А с 300) Перио- дическо- го профиля 10ГТ 10…32 (36…4 0) 294 441 24 180° C=1d А-III (А400) Перио- дическо- го профиля 25Г2С 35ГС 6…40 6…22 392 590 14 90° C=3d А-IV (А600) Перио- дическо- го профиля 20ХГ2Т 80С 10…22 10…18 (6…8) 10…32 (36…4 0) 590 883 6 45° C=5d А-V (А800) » 23Х2Г2Т (6…8) 10…22 (36…4 0) 785 1030 7 45° C=5d А-VI (А1000 ) » 23Х2Г2А Ю 22Х2Г2Р 20Х2Г2 СР 10…22 980 1230 6 45° C=5d 346 Таблица 64 – Механические свойства стальной арматурной проволоки из стали группы В Допускается изготовление арматурной стали класса A-V (A800) из стали марок 22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р и 20Х2Г2СР. Арматурную сталь классов А-I, А-II и А-III применяют для ненапря- женных конструкций, а арматурную сталь более высоких классов – для предварительно напряженных конструкций. Проволока из стали с 0,0…0,8 % С обладает высокой прочностью (до 180 кгс/мм 2 ), приобретаемой благодаря наклепу или термической обработке. 13.9 Производство стали Сталь отличается от чугуна меньшим содержанием углерода, а также других примесей (Mn, Si, P, S). Передел чугуна в сталь заключается в удале- нии из него излишнего количества углерода и других примесей в пределах требований, предъявляемых к марке стали. Наиболее широкое применение получили следующие способы произ- водства жидкой стали: конверторный (бессемеровский и томасовский) – расплавленный чугун продувается воздухом в поворачивающихся печах – конверторах; мартеновский (плавка на поду отражательной печи) – наиболее рас- пространенный способ. электроплавка применяется для изготовления высококачественных и легированных сталей. Различают кислый (бессеме- ровский) и основной (томасовский) способы получения стали. При кис- лом способе применяют специаль- ную печь – конвертор грушевид- ной формы, поворачивающийся на горизонтальной оси (рисунок 267). Рисунок 267 – Схема конвектора: 1 - кожух; 2 - пояс; 3 - цапфа; 4 - сопло; 5 - воздушная коробка К ла сс Ди ам ет р м м В ре м ен ное с оп ро- ти вл ен ие ра зрыв у, МПа Пре де л т ек уч ес ти , МПа Отн ос ит ель ное удли не ни е п ри ра зр ы ве , % Чи сло п ер еги бов (при ди ам ет ре в а- ли ка 30м м ) Угол з аг иба , гра д; С -ди ам ет р ва ли ка , м м ; d -ди ам ет р п ров о- лок и, м м В-1 3;4;5; 850…550 Не нормируется 4 - Вр-1 3;4;5; 550…525 То же 4 - В-11 3…..8 1900…1400 1489…1137 4…6 5…9 180*;С=5d Вр-11 3…..8 1800…1300 1440…1040 4…6 3…4 180*;С=5d 347 Вместимость конвертора 15…30 т. Расплавленный чугун наливают в накло- ненный конвертор, заполняя лишь часть его объема. Затем конвертор ставят вертикально и через отверстия в днище сквозь расплавленный чугун под дав- лением продувают воздух. При продувке чугуна воздухом протекают следу- ющие реакции окисления: 2Fe + О 2 = 2FeО 2FeО + Si = 2Fe + SiО 2 FeО + Mn = Fe + MnО FeО + C = Fe + CО Вследствие выделения большого количества тепла от этих реакций тем- пература в конвертере достигает 1600…1650 О С и сталь получается в жидком состоянии. После того, как выгорает Si, Mn и С, снова начинает окисляться железо, поэтому продувку воздуха прекращают. Однако в стали остается некоторое количество закиси железа FeО, поэтому получение стали заканчивают рас- кислением, т.е. восстановлением FeО до железа. В качестве раскислителей применяют ферромарганец, алюминий и др., их вводят в конвертор или раз- ливочный ковш. Образующиеся в результате реакции оксиды переходят в шлак. Чугун, перерабатываемый в сталь, должен содержать минимальное ко- личество серы и фосфора и повышенное количество кремния, выгорание ко- торого в конверторе дает большое количество тепла. В результате получаются кислые шлаки, содержащие много SiO 2 . Чтобы эти шлаки не разрушали футе- ровки, её приходится делать из кислых огнеупоров. Поэтому данный способ назван кислым. Содержание серы и фосфора в чугуне должно быть мини- мальным, потому что образующиеся кислые шлаки не способны их удержи- вать, и они полностью переходят в сталь. Получаемая бессемеровская сталь вследствие продувки воздухом имеет повышенное содержание азота и кисло- рода, а если исходный чугун содержит много серы и фосфора, то и высокое их содержание. Поэтому такую сталь нельзя использовать для конструкций, ко- торые подвергаются непосредственному действию динамических (ударных) нагрузок. Главное различие томасовскогои бессемеровского способов в том, что при томасовском способе применяют чугун, содержащий не менее 1,6...2 % фосфора, но мало кремния. Для получения сильноосновных шлаков, способ- ных удерживать фосфор, в конвертор перед заливкой жидкого чугуна забра- сывают негашеную известь. Источником тепла при основном конверторном способе является окисление фосфора. Получение стали заканчивается раскис- лением. Получаемый шлак, благодаря наличию фосфорнокислых соединений, является прекрасным удобрением. Томасовский способ дает сталь такого же качества, как и бессемеровский, но она более загрязненная шлаковыми вклю- 348 чениями. Применяются эти стали с теми же ограничениями, что и бессеме- ровские. Выплавку стали по мартеновскому способу ведут на поду пламенной отражательной печи, т.е. такой печи, рабочее пространство которой ограниче- но сводом, отражающим тепловой поток (рисунок 268). Это повышает темпе- ратуру в рабочем пространстве печи, где сжигают подогретое горючее (боль- шей частью газ). Загрузку шихты и заливку чугуна на под печи производят через рабочие окна в передней стенке. Готовую сталь выпускают через отверстие, находя- щееся в задней стенке рабочего пространства печи. Мартеновский способ позволяет получать стали разного качества, пере- рабатывая различные чугуны с добавкой чугунного и стального лома (скрапа) и даже железных руд. В зависимости от характера примесей в исходном сы- рье можно вести плавку в мартеновской печи как на кислом поду (кислый процесс), так и на основном (основной процесс). В зависимости от состава шихты различают следующие разновидности мартеновского процесса: скрап - процесс , шихта которого состоит из стального лома – скрапа (60…75 %) и твердого чугуна (25…40 %); рудный процесс – шихта состоит из жидкого чугуна, некоторого коли- чества скрапа и железной руды; скрап - рудный процесс – шихта состоит из жидкого чугуна и скрапа при- мерно в равных количествах. Мартеновская сталь отличается от конверторной более высоким каче- ством, а в сравнении со сталью, полученной электроплавкой, имеет более низкую себестоимость. Для получения стали электроплавкой наиболее широко применяются дуговые электропечи прямого подогрева, в которых высокая температура со- здается в результате образования электрических дуг между угольными электродами и расплавленным металлом. Процесс получения стали в электропе- чах включает два периода (рисунок 269). В первый пе- риод расплавляется шихта из стального лома, известняка и руды и окисляются примеси (Si, Mn, Р и С). После этого печь наклоняют и слива- ют шлак. Рисунок 268 – Схема мартеновской печи: 1 – расплавленный металл; 2 – шлак на поверхности Рисунок 269 – Схема дуговой электропечи: 1– электроды; 2 – ванна расплавлен- ного металла; 3 – поворотный механизм; 4 – электропровод 349 На второй стадии металл раскисляется. Производят раскисление стали введением в печь ферросилиция и алюминия. При получении легированных сталей в этот период вводят в расплавленный металл легирующие добавки. В электропечах получают стали точно заданного химического состава с незна- чительным содержанием S, P и О 2 . Недостатком этого процесса является низ- кая производительность и высокая себестоимость стали. Более экономичный и производительный способ – дуплекс - процесс , при котором жидкий чугун перерабатывается в сталь в двух основных конверторах, а затем сталь в элек- тропечах доводят до заданного химического состава. 13.10 Коррозия металлов и способы защиты Коррозия металла – это разрушение, распространяющееся с поверхно- сти внутрь и вызываемое химическими или электрохимическими процессами, возникающими при взаимодействии между сооружением и окружающей сре- дой. При этом металл теряет блеск, поверхность его становится неровной, изъеденной. Различают следующие виды коррозии: химическую, не сопровождающуюся появлением электрического тока. Она протекает в отсутствии электролита и вызвана реакцией металла с сухи- ми газами и жидкими неэлектролитами (бензин, масла). Во время коррозии на поверхности металла (алюминия, свинца, олова, никеля, хрома) появляет- ся пленка оксидов, которая в большинстве случаев является защитной; электрохимическую, сопровождающуюся появлением электрического тока. Она протекает в присутствии и под действием электролита (растворы солей, влажный воздух, кислород, природная вода). При такой коррозии ио- ны металла покидают решетку металлического каркаса и переходят в рас- твор. Процесс растворения металла будет происходить до полного его раз- рушения, так как равновесное состояние в уравнении: металл + ион водорода = ион металла + атом водорода в силу ряда причин наступить не может. В зависимости от окружающей среды чаще всего имеют место следу- ющие виды электрохимической коррозии: атмосферная , протекающая при воздействии атмосферы на металл; подводная , протекающая при погружении металла в воду; почвенная , протекающая при взаимодействии металла с почвой; коррозия от блуждающих токов встречается там, где ток, отходящий от подземных кабелей и рельсов трамвайных или железнодорожных путей, про- ходит по другим металлическим конструкциям (трубы и металлические каркасы подземных сооружений). По характеру коррозионных разрушений различают сплошную, изби- рательную и межкристаллитную коррозию. Сплошную коррозию подразделя- ют: на равномерную и неравномерную. При равномерной коррозии разруше- ние металла протекает с одинаковой скоростью по всей поверхности. При не- 350 равномерной коррозии разрушение металла протекает с неодинаковой скоро- стью на различных участках его поверхности. Избирательная коррозия охва- тывает отдельные участки поверхности металла. Её подразделяют на поверх- ностную, точечную, сквозную и коррозию пятнами. Межкристаллитная корро- зия проявляется внутри металла, при этом разрушаются связи по границам кристаллов, составляющих металл. Для предохранения металлов от коррозии применяют различные спо- собы 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 лакокрасочны- ми материалами (грунтовками, красками, эмалями, лаками), защищают кор- розионно-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. |