Тема 51. Металлы, применяемые в строительстве.

Основы производства: основной сырьевой компонент для получения ме. – рудные горные породы. Наиболее часто для производства ме. используют красный, магнитный бурый и шпатовый железняк. Основные технологические операции при изготовлении ме-их материалов: обработка сырья (дробление, промывка, обогащение железных руд) – дозировка – плавка (получение металлов) – формование (получение ме. материалов). При необходимости применяют механические и хим. способы отделки, лаки, краски, наносят тонкие ме-кие или полимерные пленки.

Ме., применяемые для производства строительных ма., разделяют на 2 группы:

Черные – сплав железа с углеродом - чугун и сталь На долю черных ме приходится около 95 % производимой в мире металлопродукции.

Цв.ме. – Al, медь, цинк, олово, никель, титан, магний и др.

Чугун (строительные материалы: опорные части колонн, трубы, радиаторы, санитарно-технические, посуда, ограды, лестницы) это сплав железа с углеродом при содержании углерода более 2,14%. обладает хорошими литейными св-ствами и малой способностью к пластической деформации. В его структуре содержатся графитовые включения — размер и форма, которые определяют тип чугуна и его применение для изготовления различных изделий. Серый чугун — это чугун, в котором углерод находится в свободном состоянии в форме пластинчатого графита. Высокопрочный чугун, в котором углерод находится в свободном состоянии в форме шаровидного графита, применяется для изготовления деталей, подвергающихся значительным механическим нагрузкам. Ковкий чугун имеет более высокие характеристики пластичности по сравнению с вышеуказанным чугуном и применяется при изготовлении деталей, где требуются более высокие показатели механических свойств.

Сталь (профили и листы, оболочки, мембраны, канаты, тросы, черепица, декоративно-художественные изделия) это сплав железа, чугуна и углерода. Углерод в этом сплаве является незаменимым компонентом, его содержание около 2%. В зависимости от состава стали, она может быть прочным материалом или твердым. Прочный материал используется для изготовления морских судов, мостов. Что же касается твердой стали, она используется для изготовления различных металлорежущих инструментов. Существует также нержавеющая сталь, которая является очень прочным и антикоррозионным материалом. Нержавеющая сталь состоит из хрома и никеля. Сталь — это материал, которому можно придавать любую форму с помощью прокатки, прессования или литья. С помощью термообработки, возможно, получить сталь, которая будет обладать различными как химическими, так и физическими свойствами. Некоторые мягкие стали обрабатываются ручным инструментом. Твердой сталью можно даже резать стекло. Сталь легко подвергается методу полировки.

Цв. ме. (защитные покрытия, черепица, герметизация стыков, профильные и декоративно-худ изделия) добыча цветного ме. ограниченна природными источниками и явл. трудоемким и длительным процессом. . В чистом их виде весьма редко используют в строительстве. Значительно чаще находят применение сплавы цв. ме., которые по плотности разделяют на легкие и тяжелые.

Легкие сплавы высокой прочности, обладающих хорошими высокотемпературными механическими св-твами. Основными ме. легких сплавов алюминий, магний, титан и бериллий. Однако сплавы на основе алюминия и магния не могут применяться в условиях высокой температуры и в агрессивных средах.

Тяжелые сплавы получают на основе меди, олова, цинка, свинца. Среди тяжелых сплавов в строительстве применяют бронзу (сплав меди с оловом или сплав меди с al, железом и марганцем) и латунь (сплав меди с цинком). Из этих сплавов изготовляют архитектурные детали и санитарно-техническую арматуру.

Ме. прокат – обжатие ме. между вращающимися валиками. Ме. прокат. По конструкции лист стальной представляет собой металлический лист. Листовой металлопрокат используется как материал для производства металлической продукции, например такой, как гнутые профили, профнастил. Кроме того, листовой металлопрокат (стальной лист) имеет широкое применение в области строительства теплообменной и химической аппаратуры. Из стального листа производятся кузова автомобилей и летательных аппаратов.

Основные виды проката:

Штамповка и прессование (получение рельефных облицовочных материалов, элементов оборудования)

Сортамент: трубы, листы (для обшивок панелей, ограждений балконов, наружной облицовки, подвесных потолков),сортовой прокат (профили) (несущие и ограждающие конструкции, окна, витрины, для подвесных потолков, плинтусов, раскладок и т.д.)

Свойства металлов:

Эксплуатационно-технические – средняя плотность, прочность, пластичность, коррозионная стойкость, антимагнитность, высокая стойкость при низких отрицательных температурах.

Область применения строительных материалов из металла:

Подвесные системы, каркасы зданий, мосты и путепроводы, радио и телевизионные башни, фермы, пространственные ячейки, ванты, В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий .

Ме - кристаллические в-ва, характерными св-вами которых явл. высокая прочность, пластичность, тепло- и электропроводность, особый блеск, металлическим. Из ме в строительстве наиболее широко применяют стали и чугуны. Из стального проката возводят каркасы пром. и гражданских зданий, мосты, изготовляют арматуру для железобетона, кровельную сталь, трубы, а также различные ме. изделия, заклепки, болты, гвозди. Широкому использованию ме. в строительстве способствует ряд ценных тех. св-ств: высокая прочность, пластичность, повышенная теплопроводность, электропроводность и свариваемость.

Первичным элементом стальных конструкций явл. прокатная сталь, листовая или профильная, которая вырабатывается на металлургических заводах. Из этих элементов на заводах — изготовителях стальных конструкций собираются конструктивные элементы (балки, колонны и т. п.), целые конструкции или их отдельные части. Наличие готовых прокатных профилей, наряду с машинной обработкой их на заводах, обеспечивает индустриальное и быстрое изготовление стальных конструкций.

Сталь листовая 1) Сталь толстолистовая 2) Сталь тонколистовая. 3) Сталь широкополосная

Уголковые профили- Швеллеры –Двутавры Балки двутавровые обыкновенные, Облегченные балки Тавры,Гнутые фасонные профили

Коррозия - самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

Виды коррозии: газовая, атмосферная, биокоррозия, коррозия, химическую и электрохимическую.

Хим. коррозия- это коррозийный процесс, протекающий в средах, не проводящий электрический ток. Химическая коррозия имеет место, например при высокотемпературном нагреве стали для горячей обработки давлением или термической обработки. При этом на поверхности металла образуются различные химические соединения- оксиды, сульфиды и другие- в виде пленки.В отдельных случаях образовавшиеся при хим. коррозии пленки, особенно сплошные, предохраняют металл от дальнейшей коррозии. Пр алюминий, олово, свинец, никель и хром способны к образованию на поверхности металлов плотных защитных пленок. пленки же на поверхности стальных и чугунных изделий непрочны, способны к растрескиванию и проникновению коррозии в глубь металла.

Электрохимическая коррозия обычно сопровождается протеканием электрического тока. Примерами могут служить ржавление металлических конструкций и изделий в атмосфере, корпусов судов и стальной арматуры гидросооружений в речной и морской воде и т. п.

Методы защиты: применяют защитные покрытия (лакокрасочные), электрохимическую защиту и замедлители коррозии (ингибиторы), изменяющие состав коррозионной среды.

ИЛИ- легирование сталей, нанесение металлических покрытий, электрохимическая защита.

Легирование наиболее надежно защищает металл от коррозии, причем наиболее эффективно в условиях воздействия механических напряжений и коррозийной среды. Легирование позволяет предотвратить и коррозийное растрескивание изделий. стали повышает ее антикоррозионные свойства. (добавление в состав материалов примесей для изменения физ. и хим. св-в основного материала.) Например медь,хром

Ме. покрытия наносят на поверхность изделия тонким слоем металла, обладающего достаточной стойкостью в данной среде. Металлические покрытия придают также поверхностным слоям металлоизделий требуемую твердость, износостойкость Широкое применение получили цинковые покрытия для защиты арматуры, труб и резервуаров от действия воды и горячих жидкостей.

Неме. покрытия выполняются из лаков, красок, эмалей и др. веществ и изолируют изделие от воздействия внешней среды. Они легко наносятся на изделие, хорошо закрывают поры, не изменяют свойств металла и являются относительно дешевыми. При хранении и перевозке изделий металлические изделия покрывают специальными смазочными материалами, минеральными маслами и жирами. Для защиты изделий, работающих в высокоагрессивных средах, применяют пластмассовые покрытия из винипласта, поливинилхлорида.

Хим. покрытия- защитные оксидные иные пленки- создаются при воздействии на металл сильных химических реагентов. Широко применяются также оксидирование и фосфатирование металлоизделий.

Оксидирование заключается в создании на поверхности изделия оксидной пленки, обладающей большой коррозийной стойкостью. Наиболее широко применяют оксидирование для защиты от коррозии изделий из алюминия и его сплавов.

Фосфатирование состоит в получении на изделии поверхностной пленки из нерастворимых солей железа или марганца в результате погружения металла в горячие растворы кислых фосфатов железа или марганца.

Лакокрасочные покрытия основаны на механической защите металла пленкой из различных красок и лаков. Ванны, раковины, декоративные изделия для защиты от коррозии покрывают эмалью, т. е. наплавляют на металл при температуре 750...800°С различные комбинации силикатов.