3. Материалы, получаемые термической обработкой минерального сырья

1.Определение и классификация керамических материалов

Керамика — древнейший искусственный материал, полученный обжигом глины.

Керамические строительные материалы в зависимости от их структуры разделяют на две основные группы: пористые и плотные. Пористые поглощают более 5% воды (по массе), в среднем их водопоглощение составляет 8-20% по массе или 14-36% по объему. Пористую структуру имеют стеновые, кровельные и облицовочные материалы, а также стенки дренажных труб и др. Плотные поглощают менее 5% воды, чаще всего 1-4% по массе или 2-8% по объему. Плотную структуру имеют плитки для пола, дорожный кирпич, стенки канализационных труб и др

По прочности и морозостойкости керамические изделия делят на марки

По качеству переработки сырья керамику делят на грубую и тонкую: грубая: кирпич, черепица, плитки фаянсовые и для полов; тонкая: фарфор и полуфарфор

По назначению керамические материалы и изделия делят на следующие виды:

- стеновые изделия (кирпич, пустотелые камни и панели из них);

- кровельные изделия (черепица); элементы перекрытий;

- изделия для облицовки фасадов (лицевой кирпич, малогабаритные и другие плитки, наборные панно, архитектурно-художественные детали);

- изделия для внутренней облицовки стен (глазурованные плитки и фасонные детали к ним - карнизы, уголки, пояски);

- заполнители для легких бетонов (керамзит, аглопорит);

- теплоизоляционные изделия (перлптокерамика, ячеистая керамика, дпатомитовые и др.);

- санитарно-технические изделия (умывальные столы, ванны, унитазы);

- плитка для пола; дорожный кирпич;

-кислотоупорные изделия (кирпич, плитки, трубы и фасонные части к ним);

-огнеупоры; изделия для подземных коммуникаций (канализационные и дренажные трубы).

2.Производство керамических материалов. Сырьевые материалы, добавки, их виды и назначение

Керамические материалы и изделия имеют разнообразные размеры, форму, физико-механические свойства и различное назначение, но основные этапы технологического процесса производства их примерно одинаковы и складываются из добычи сырьевых материалов, подготовки сырьевой массы, формования изделия (сырца), сушки, обжига, сортировки обожженных изделий, упаковки и хранения их на складе. Сырьевую смесь готовят полусухим, пластическим или мокрым (шликерным) способами. Выбор того или иного способа зависит от свойств сырьевых материалов, состава керамических масс и способа формования изделий, а также от их размеров и назначения. При полусухом способе сырьевые материалы высушивают, дробят, размалывают и тщательно перемешивают. Полусухой способ подготовки сырьевой смеси применяют в производстве строительного кирпича полусухого прессования, плиток для полов, облицовочных плиток и др. При пластическом способе сырьевые материалы смешивают при естественной влажности или с добавлением воды до получения глиняного теста влажностью 18— 23 и/о. Пластическим способом готовят сырьевую смесь для производства керамического кирпича пластического формования, керамических камней, черепицы, труб и др. При шликерном способе сырьевые материалы предварительно измельчают в порошок а затем тщательно смешивают в присутствии большого количества воды, получая однородную суспензию (шликер). Этот способ применяют при производстве фарфоровых и фаянсовых изделий, облицовочных плиток и др. Формование изделий. Формуют керамические изделия различными способами: пластическим, полусухим и литья. Пластический способ формования — изготовление изделий из пластических глиняных масс на прессах — наиболее распространен в производстве строительных керамических изделий. Полусухим способом формуют облицовочные плитки, плитки для полов и другие тонкостенные керамические изделия. Этим способом можно изготовлять кирпич и другие изделия из малопластичных, тощих глин, что расширяет сырьевую базу производства изделий строительной керамики. Способ литья применяют для изготовления санитар- но-технического фаянса и облицовочных плиток. При этом способе предварительно измельченную глиняную массу влажностью более 45 % (шликер) заливают в специальные формы или используют при формовании плиток.

Сырье. Исходными материалами для производства неорганических вяжущих веществ являются различные горные породы, а также некоторые массовые побочные продукты металлургической, энергетической, химической и других отраслей промышленности (шлаки, золы и т. д.). Для изготовления гипсовых вяжущих веществ применяют горные породы, состоящие из двуводного гипса и ангидрита.

Для регулирования схватывания и твердения вяжущих в них вводят добавки, ускоряющие или замедляющие эти процессы. Придание вяжущим специальных свойств достигают введением в них    полимерных    органических    веществ и других добавок.

3. Эффективные стеновые материалы: кирпич глиняный обыкновенный, лицевой, пористый, дырчатый и пустотелый; пустотелые керамические камни; крупные стеновые панели из керамики для индустриального строительства

Обыкновенный глиняный кирпич подразделяется на 5 марок: 150, 125, 100, 75 и 50 и на 2 сорта.  Выработка кирпича марки 50 разрешается только для заводов ручной формовки и при применении лёссовидных и сильно запесоченных суглинков.  Размеры кирпича: длина 250 мм, ширина 120 мм и толщина 65 мм.  Водопоглощение кирпича должно быть не менее 8%.  Насыщенный водой кирпич должен выдерживать 15-кратное замораживание и оттаивание при температуре -15°С и ниже с последующим оттаиванием без каких-либо признаков разрушения. Технология производства кирпича в основном строится по следующей схеме.  Карьер;  Гряды для выветривания и промораживания глины;  Обработка глины в вертикальной глиномялке или на конных глиномяльных кругах;  Формовка сырца на вертикальной глиномялке, в ручных формах или на станках Сушка сырца в сушильных сараях;  Обжиг в напольной печи.  Плотность садки на 1 м3 объема печи принимается 280-300 шт., а длительность цикла обжига 11,5-12,5 дней.  Пористый кирпич. Из пористого легковесного кирпича возводят несущие внутренние и наружные стены, также им заполняют пустоты ненесущих конструкций каркасных зданий. Его размеры составляют 250х120х65 мм. От обычного строительного кирпича он отличается низкой теплопроводностью. Он применяется во внешних и внутренних работах, а также в качестве облицовки. Особенностьпрессованного кирпича в том, что он выпускается как плоским, так и объемным. Из него изготавливают уголки, цоколи, водостоки, ступени и другие элементы нестандартной формы.

Пустотелые керамические камни.Пустотелые камни имеют увеличенные свойства теплоизоляции за счет 30 пустотности и они предназначены для строительства внутренних и наружных стен жилых и производственных зданий. Пустотелые камни стеновые изготовляют в виде прямоугольного параллелепипеда с прямыми ребрами и гладкими или рифлеными поверхностями, со сквозными или замкнутыми пустотами.

Крупные стеновые панели из керамики. К стеновым керамическим материалам относятся: кирпич обыкновенный, кирпич утолщенный, кирпич модульных размеров, камни, стеновые блоки и панели. К этим материалам предъявляются требования в отношении прочности, средней плотности, теплопроводности, морозостойкости и водостойкости. Крупные стеновые кирпичные блоки и панели. В настоящее время в целях индустриализации строительства на кирпичных заводах выпускают крупные стеновые блоки и панели размером на комнату. Их изготовляют однослойными и двухслойными. Двухслойные стеновые блоки и панели выполняют из кирпича, утеплителя (фибролита, арболита, минераловатных плит и др.) и отделочных слоев из цементно-песчаного раствора. Однослойные наружные стеновые конструкции изготовляют из пустотелых керамических камней. Для обеспечения прочности панели и блоки армируют стальными каркасами по периметру оконных проемов и панели. Монтируют панели с помощью грузоподъемных механизмов.

4.Облицовочные изделия из керамики

ОБЛИЦОВОЧНЫЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ КЕРАМИКИ

Керамические изделия, применяемые для облицовки зданий, делятся на две группы — для облицовки фасадов зданий и для внутренней облицовки помещений.

В настоящее время основными видами облицовочных керамических материалов для фасадов зданий являются лицевые кирпич, камни, плиты и плитки. Кирпич и камни делают сплошными и пустотелыми. Плиты в зависимости от конструкции, способов изготовления и крепления подразделяют на закладные, устанавливаемые одновременно с кладкой стен, и прислонные, устанавливаемые на растворе после возведения и осадки стен. Фасадные плиты изготовляют различной формы: плоские — для облицовки плоскости стен, угловые — для облицовки наружных углоз, откосов и проемов и перемычные — для облицовки перемычек над оконными и дверными проемами. Плитки фасадные малогабаритные выпускают с наружной гладкой и фактурной поверхностью, а на тыльной стороне делают углубления для лучшего сцепления с цементным раствором. Для ускорения отделочных работ тонкие фасадные плитки наклеивают на бумажную основу в виде ковров с различным рисунком. Такие плитки носят название ковровой керамики.

По пределу прочности при сжатии и изгибе кирпич и камни делят на марки 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300. Водопоглощение их должно быть не менее 6 и не более 8 %, морозостойкость - не менее F35.

Керамические материалы для внутренней облицовки помещений не подвергаются действию отрицательных температур и резких перемен погоды, поэтому они не должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к материалам для внешней облицовки зданий. Однако точность размеров, правильность формы и одинаковая окраска приобретают особо важное значение. Вследствие этого для материалов внутренней облицовки поставлены более жесткие требования по внешнему виду, чем к материалам для наружных р^бот. Для внутренней облицовки помещений применяют в основном керамические плитки различной формы и толщины .

Керамическими плитками для полов настилают полы в вестибюлях общественных зданий, банях, прачечных, санитарных узлах, лечебных помещениях и на предприятиях химической промышленности. Эти плитки практически водонепроницаемы, т. е. надежно защищают несущие конструкции перекрытий от увлажнения, стойко сопротивляются истирающим воздействиям, не дают пыли, легко моются, не впитывают жидкостей и хорошо противостоят действию кислот и щелочей.

Облицовочные керамические изделия

Фасадная керамика. Для облицовки фасадов зданий применяют кирпич и камни лицевые, керамические фасадные плитки и ковровую керамику.

Керамические фасадные плитки изготовляют методами полусухого прессования и литья. Они могут быть с глазурованной поверхностью, штучные или наклеенные в ковры (ковровая керамика). Только прямоугольные плитки производятся 15 типоразмеров (от минимального 50x50x4 до максимального 300x150x9 мм). Водопоглощение плиток должно быть не менее 2 и не более 9 % - для стеновых и 5 % - для цокольных плиток; морозостойкость - не менее 40 циклов для стеновых и 50 - для цокольных плиток.

Керамические плитки для полов имеют плотный черепок (водопоглощение - не более 4,5 %). Такие плитки часто называют метлахскими (от названия немецкого города Mettlach, где было одно из первых производств подобных плиток). Они имеют большую толщину и обычно окрашены в массе. Крепят их на цементном растворе или мастиках.

3,5Сырьевые материалы для производства стекла, понятие о стеклообразном состоянии вещества. Основы производства стекла: обработка сырьевых материалов, приготовление шихты, стекловарение, выработка строительного стекла. Способы формования стеклянных изделий

. Сырьевые материалы для производства стекла, понятие о стеклообразном состоянии вещества. Основы производства стекла: обработка сырьевых материалов, приготовление шихты, стекловарение, выработка строительного стекла. Способы формования стеклянных изделий.

Сырьем для изготовления стекла служат кварцевый песок SiO2, сода Na2CO3, поташ K2CO3, известняк CaCO3, доломит CaCO3.MgCO3, сульфат натрия Na2SO4, бура Na2B4O7, борная кислота H3BO3, сурик Pb3O4, полевой шпат Al2O3.6SiO2.K2O и др. Сырьевые материалы измельчают, отвешивают в нужных соотношениях и тщательно перемешивают. Шихта, как правило, содержит стеклянные осколки, остающиеся от предыдущей варки, и, в зависимости от целей дальнейшего использования стекла, окислители, красители, обесцвечиватели, осветлители, глушители, восстановители и окислители, ускорители варки или иные добавки. Красители придают стеклу нужный цвет. Для этого во время плавки в стеклянную массу добавляют окислы металлов. Например, железо сделает прозрачный материал голубовато-зеленым или желтым, марганец — желтым или коричневым, хром — травянисто-зеленым, уран — желтовато-зеленым (так называемое урановое стекло), кобальт — синим (кобальтовое стекло), коллоидное серебро — желтым, медь — красным. Полученную таким образом шихту загружают в стекловарочную печь. После этого шихту расплавляют при высокой температуре. Стекло варится путем выдерживания смеси сырьевых материалов при температурах от 1200 до 1600°С в течение продолжительного времени — от 12 до 96 ч. При нагреве шихта плавится, летучие составные части (H2O, CO2, SO3) из нее удаляются, а оставшиеся химически реагируют между собой, в результате чего образуется однородная стекломасса, которая идет на выработку листового стекла или стеклянных изделий. Стеклообразное состояние материала получается лишь при быстром охлаждении стекломассы. В случае медленного охлаждения начинается частичная кристаллизация, стекло теряет прозрачность из-за нарушения однородности, а отформованные изделия при этом обладают невысокой механической прочностью.

В процессе охлаждения расплава сильно изменяется вязкость стекломассы. Для любого стекла на графике температурной зависимости вязкости различают две характерные точки, соответствующие температурам текучести Тт и стеклования Тс. При температурах выше Тт у стекла проявляются свойства текучести, типичные для жидкого состояния. Вязкость различных стекол при температуре Тт примерно одинакова и равна 108 Па.с. Температуре стеклования Тс, ниже которой проявляется хрупкость стекла, соответствует вязкость порядка 1012 Па.с. Интервал температур между Тт и Тс называют интервалом размягчения, в котором стекло обладает пластичными свойствами. Для большинства применяемых в технике силикатных стекол Тс=400-600оС, а Тт=700-900оС, т. е. интервал размягчения составляет несколько сотен градусов. Чем шире интервал размягчения, тем технологичнее стекло, так как в этом случае легче отформовать изделия. Изготовленные стеклянные изделия подвергают отжигу с целью устранения возникшего при неравномерном остывании напряжения.

Способы формования (выдувания) стекла подразделяются в зависимости от того, формуется ли стекломасса различными инструментами свободно от руки, т.е. в свободном пространстве, или Же для формования применяются формы.Свободно, без применения формы, формуют стекломассу для массивных изделий без внутренних полостей, например, различные стеклянные рельефные художественные изделия, которые мастер-стеклодел создает непосредственно у стекловаренной печи с помощью различных инструментов, не используя формы

6.Структура и свойства стекла

Стекло – все аморфные тела, получаемые путем переохлаждения расплава, независимо от их химического состава и температурной области затвердевания и обладающие в результате постепенного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел.Свойства стекла определяются прежде всего, составом входящих в него оксидов. Главными стеклообразующими оксидами являются оксиды кремния, фосфора и бора, в соответствии с чем стекла называют силикатными, фосфатными или боратными. Подавляющее большинство промышленных стекол является силикатными. Фосфатные стекольные расплавы применяют в основном для производства оптических, электровакуумных стекол, боратные – для специальных видов стекол (рентгенопрозрачных, реакторных и др.). Смешанные боросиликатные стекла применяют для изготовления оптических и термически устойчивых стеклоизделий.Химический состав стекол в значительной степени влияет на их свойства. Строительное стекло содержит 71,5 – 72,5 % SiO2, 1,5 – 2 % Al2O3, 13 – 15 % Na2O, 6,5 – 9 % CaO, 3,8 – 4,3 % MgO и незначительное количество других оксидов (Fe2O3, K2O, SO3).СвойстваПлотность — это отношение массы тела к его объему. Она зависит от химического состава стекла и бывает от 2,2 до 7,5 г/см3. Прочность —способность материала выдерживать нагрузку на сжатие, растяжение и т. д. Предел прочности на сжатие колеблется от 500 до 2000МПа, на растяжение от 35 до 100 МПа.Твердость — способность стекла оказывать сопротивление проникновению в него более твердого материала. Твердость стекла по шкале Мооса равна 7.Теплопроводность — это способность материала, в данном случае стекла, проводить тепло без перемещения вещества этого материала. У стекла коэффициент теплопроводности равен 0,0017—0,032 кал/(см-с-град.Тепловое расширение — это увеличение линейных размеров тела при его нагревании. Термическая устойчивость — способность стекла выдерживать резкие изменения температуры не разрушаясь. Термическая устойчивость играет большую роль в строительных работах, так как выстроенные различные сооружения могут иметь весьма большую разницу в температуре внутри и снаружи. Термостойкость оконных стекол равняется 80—90°С. Оптические свойства подразумевают светопрозрачность, светопоглощение, отражение и преломление света. Светопоглощение стеклом света невелико. В оконном стекле оно равняется примерно 88%.

7. Классификация стеклянных материалов

Основными представителями данной группы строительных товаров являются материалы для остекления листовое оконное стекло, специальные стекла; облицовочные материалы; теплоизоляционные и звукоизоляционные материалы; комбинированные материалы .

Материалы для остекления. К ним относят стекло оконное, полированное, закаленное, армированное и узорчатое, триплекс. Наибольшее применение находит листовое неполированное бесцветное оконное стекло.

Листовое оконное стекло выпускают в виде листов прямоугольной или квадратной формы, размером от 250 х 250 мм до 3,200 х 1,620 м, по толщине 2; 2,5; 3; 4; 5 и 6 мм. Светоп-ропуекание для 2 и 2,5-миллиметрового стекла должно быть не менее 87%. Для оконного стекла стандартом нормируется перепад температур, который должно выдерживать стекло (70°С).

В стекле допускаются слабые голубоватые и зеленоватые оттенки, если они не снижают светопропускание. Стекло должно быть равномерно отожженным — обламываться четко по надрезу. Нормируются также следующие показа­тели: листы должны соответствовать требуемым размерам, иметь ровные кромки, цельные углы, прямоугольную фор­му, равномерную толщину.

Полированное стекло получают путем шлифовки и полировки листового стекла, в результате чего удаляются все поверхностные дефекты. Применяют в производстве мебели, зеркал, для остекления витрин.

Закаленное стекло (сталинит) имеет повышенную механическую прочность и термическую стойкость. Получают его из заранее нарезанного обычного стекла путем закалки. Стекло нагревают до температуры размягчения (660-670°С) и быстро, но равномерно охлаждают воздухом или в растворах кремнийорганических жидкостей. При этом в стекле воз­никают большие, равномерно распределенные по толщине листа внутренние напряжения, которые и придают ему эти свойства. Это стекло выдерживает перепад температуры до 270°С. Закаленное стекло нельзя резать алмазом, так как при этом оно крошится и распадается на мелкие осколки. Причиной чего является нарушение равновесной системы внутренних напряжений. Применяют для остекления транспортных средств, дверей, витрин, для устройства перегородок.

Трехслойное стекло (триплекс) получают путем склеивания листов стекла с помощью целлулоида, ацетилцеллю-лозы и других веществ. При разрушении таких стекол их осколки удерживаются на склеивающей пленке. Используют эти стекла в основном в транспортных средствах. Основной недостаток — возможное помутнение под действием света. Стекло армированное имеет в толще металлическую сетку, которая служит каркасом и повышает прочность стекла. Выпускают его в виде плоских и волнистых листов длиной от 500 до 3000 мм, шириной от 300 до 1400 мм и толщиной 5~6 мм. Поверхность может быть гладкой и узорчатой. Применяется для остекления лестничных клеток, веранд, чер­дачных помещений, устройства перегородок.

Облицовочные и отделочные материалы. Применяются для облицовки и отделки зданий и помещений, как для внутренней, так и для внешней поверхности — плитки из стекла различных видов. Они имеют прекрасный внешний вид, водостойкость и долговечность.

Тепло- и звукоизоляционные материалы. Важнейшими представителями этой группы строительных материалов из стекла является пеностекло, стекловолокно, стекловата и изделия на их основе.

Виды листового стекла

Листовое стекло используют для остекления оконных и дверных проемов, витрин, наружной и внутренней отделки зданий. Теплоотражающее стекло используют для уменьшения нагрева солнечными лучами и регулирования освещенности. Эти свойства достигаются путем нанесения на поверхность тонких пленок металлов и оксидов. Закаленное стекло получают путем нагрева стекла до температуры закалки (540°-650°С) и последующего быстрого равномерного охлаждения. Этим добиваются однородного распределения внутренних напряжений в стекле. Прочность при ударе и предел прочности при изгибе закаленного стекла в несколько раз выше, чем у обычного. Армированное стекло. Стекло армируют металлической сеткой из отожженной хромированной или никелированной стальной проволоки. Будучи запрессованное в стекло, металлическая сетка служит каркасом, удерживающая мелкие осколки стекла при повреждении. Увиолевое стекло получают из шихты с минимальными примесями окислов железа, титана, хрома. Увиолевое стекло пропускает 25-75% ультрафиолетовых лучей. Теплопоглощающее (теплозащитное) стекло по своему составу отличается от обычных стекал с содержанием окислов железа, кобальта и никеля, благодаря чему приобретают слабый сине-зеленый оттенок. Теплопоглощающее стекло задерживает 70-75% инфракрасных лучей, т.е. в 2-3 раза больше, чем обычное оконное стекло. Термостойкое стекло (боросиликатное) содержат окись рубидия, окись лития и др. термостойкие стекла имеют коэффициент линейного температурного расширения около 2-4 · 10^-6°С^-1, т.е. в 2-3 раза меньше, чем обычное стекло. Изделия из таких стекал выдерживают перепады температур до 200°С. Триплекс — это как минимум 2, а то и более, стекла, которые склеены друг с другом при помощи особой полимерной плёнки. Последняя, в случае удара, удерживает осколки. Изготовление триплекса происходит при нагреве прессованием. Этот материал используют для окон в различных видах транспорта, также окон или фасадов строений, даже в бронировании. Бывает и триплекс с особыми свойствами, например: увеличенными звукоизолирующими показателями, зеркальной или разноцветной поверхностью и так далее.

9. Изделия из стекла: Стеклоблоки, стеклопакеты, стеклопрофилит

Стекло — переохлаждённый расплав сложного состава из смеси силикатов и других веществ. Отформованные стеклянные изделия подвергают специальной термической обработки — обжигу.

Стеклопрофилит — длинноразмерные профилированные элементы из стекла, изготовляемые методом горизонтального проката. Стеклопрофилит может быть коробчатого и таврового (П-образного) профиля. Его применяют так же, как и стеклянные блоки для устройства светопрозрачных ограждений (наружных стен и перегородок) в промышленных зданиях, выставочных и спортивных залах и т. п. Устанавливают стеклопрофилит в металлических обоймах с пластиковыми или резиновыми уплотнителями.

Стеклопакеты —вид изделий из стекла, получаемый из двух или трех листов стекла, герметично соединенных между собой по контуру. Между листами стекла находится прослойка из сухого воздуха или инертного газа. Соединение листов в стеклопакет может осуществляться склейкой, пайкой или сваркой.

Стеклопакеты применяют для остекления окон и других световых проемов. Использование стеклопакетов имеет существенные преимущества перед обычным остеклением листовым стеклом, так как они не запотевают, не замерзают и не нуждаются в протирке внутренних поверхностей. Стеклопакеты имеют низкую теплопроводность, а звукопроницаемость окон со стекопакетом в 2...3 раза ниже обычных.

Стеклобло́к —изделие с герметически закрытой полостью, образованной в результате соединения двух отпрессованных стеклянных пластин (полублоков).

Применяется в основном для строительства ненесущих стен (внешних и внутренних), как отделочный материал в обустройстве интерьера. Из стеклоблоков возводят стены ванных комнат, межкомнатные перегородки, делают вставки в стены как декоративный элемент.

10. Общие сведения о черных и цветных металлах, их сплавах. Основы технологии чугуна и стали.

Металлами называют вещества, характерными свойствами которых являются высокая прочность, пластичность, тепло- и электропроводность, особый блеск, называемый металлическим.

Металлические элементы составляют почти 3/4 всех существующих в природе элементов, но не все находят широкое применение в строительстве. Некоторые из них встречаются очень редко. Из наиболее ценных и важных для техники и строительства металлов лишь немногие содержатся в земной коре в больших количествах: алюминий, железо, магний, титан и др. В строительстве металлы применяются в виде металлопроката и металлических изделий. Металлы, применяемые в строительстве, делят на две группы — черные и цветные. Черные металлы — техническое название железа и железных сплавов (чугун, сталь, ферросплавы). В течении тысячелетий развитие человеческого общества неразрывно связано с использованием железа как основного материала для изготовления орудий труда. Несмотря на высокий рост продукции цветной металлургии, химической промышленности, промышленности стройматериалов, чёрные металлы остаются главным конструкционным материалом в строительстве и машиностроении. По объёмам производства большинства важнейших видов продукции черной металлургии (чугуна, стали, железной руды, стальных труб, огнеупоров, кокса) Россия занимает 1-е место в мире. Черные металлы в зависимости от содержания углерода подразделяют на чугуны и стали. Чугун — это сплав железа с углеродом при содержании углерода более 2,14%. Чугун обладает хорошими литейными свойствами и малой способностью к пластической деформации. В зависимости от условий кристаллизации образуется графит различной формы, который в значительной степени и влияет на свойства чугуна. Сталь — 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. 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. Цветные металлы — это важный и значимый ресурс для металлургической промышленности. Но добыча цветного металла ограниченна природными источниками и является трудоемким и длительным процессом. В чистом их виде весьма редко используют в строительстве. Значительно чаще находят применение сплавы цветных металлов, которые по истинной плотности разделяют на легкие и тяжелые. Легкие сплавы Современная промышленность нуждается в легких сплавах высокой прочности, обладающих хорошими высокотемпературными механическими свойствами. Основными металлами легких сплавов служат 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 Тяжелые сплавы получают на основе меди, олова, цинка, свинца. Среди тяжелых сплавов в строительстве применяют бронзу (сплав меди с оловом или сплав меди с алюминием, железом и марганцем) и латунь (сплав меди с цинком). Из этих сплавов изготовляют архитектурные детали и санитарно-техническую арматуру.

Производство чугуна. Чугун получают в доменных печах термической обработкой (нагревом до температуры 1900 °С) шихты - смеси железной руды, твердого топлива (кокса) и флюса.

При доменном производстве на каждую тонну чугуна получают около 0,6 т огненно-жидкого шлака. Шлак - ценное сырье для промышленности строительных материалов. Из него получают шлакопортландцемент, шлаковую пемзу, шлаковую вату и другие материалы. Выплавляемые в доменных печах чугуны по назначению подразделяют на передельные, литейные и специальные.

Передельный чугун предназначен для переработки в сталь. В структуре передельного чугуна преобладает цементит - твердое и хрупкое соединение. Литейный чугун служит для производства фасонных отливок. Специальные чугуны (доменные ферросплавы) содержат кремний или марганец в повышенном количестве и их используют как добавки при выплавке стали. Чугуны обладают высокими литейными свойствами и хорошо сопротивляются коррозии. Из серого чугуна изготовляют отдельные элементы строительных конструкций, в частности башмаки под колонны, тюбинги для тоннелей, опорные части железобетонных ферм и балок, санитарно-технические изделия (ванны, мойки, канализационные трубы).

Производство стали. Для получения стали используют шихту, в состав которой входят передельный чугун и стальной лом, а также шлакообразующие вещества, раскислите-ли и легирующие добавки. Применяют конвертерный, мартеновский и электроплавильный способы производства стали.

В настоящее время используют в основном кислородно-конвертерный процесс выплавки стали. Он заключается в продувке жидкого чугуна технически чистым кислородом в конвертерах с глухим дном.

11. Свойства металлов

• Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)

• Хорошая электропроводность

• Возможность лёгкой механической обработки (см.: пластичность; однако некоторые металлы, например германий и висмут, непластичны)

• Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)

• Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)

• Большая теплопроводность

• В реакциях чаще всего являются восстановителями

В зависимости от плотности, металлы делят на лёгкие (плотность 0,53 ÷ 5 г/см³) и тяжёлые (5 ÷ 22,5 г/см³). Самым лёгким металлом является литий(плотность 0.53 г/см³). Самый тяжёлый металл в настоящее время назвать невозможно, так как плотности осмияииридия — двух самых тяжёлых металлов — почти равны (около 22.6 г/см³ — ровно в два раза выше плотности свинца), а вычислить их точную плотность крайне сложно: для этого нужно полностью очистить металлы, ведь любые примеси снижают их плотность. Большинство металлов пластичны, то есть металлическую проволоку можно согнуть, и она не сломается. Это происходит из-за смещения слоёв атомовметаллов без разрывасвязимежду ними. Однако не все металлы пластичны. Пластичность зависит и от чистоты металла; так, очень чистыйхромвесьма пластичен, но, загрязнённый даже незначительными примесями, становится хрупким и более твёрдым. Все металлы хорошо проводятэлектрический ток; это обусловлено наличием в их кристаллических решётках подвижныхэлектронов, перемещающихся под действиемэлектрического поля. Высокаятеплопроводностьметаллов также зависит от подвижности свободных электронов. Поэтому ряд теплопроводностей похож на ряд электропроводностей и лучшим проводником тепла, как и электричества, является серебро. Гладкая поверхность металлов отражает большой процентсвета — это явление называется металлическим блеском. Однако в порошкообразном состоянии большинство металлов теряют свой блеск; Химические свойства металлов.На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

12. Материалы и изделия из металлов

В строительстве преимущественно используются два вида металла - сталь и алюминиевые сплавы. Основные достоинства металла как строительного материала - его надежность, прочность и легкость. Из всех наиболее употребительных видов несущих конструкций (железобетонные, каменные, деревянные) металлические являются наиболее легкими, а соединениям на металле нет равных по прочности. Тем не менее в сравнении с другими строительными материалами некоторые виды металла имеют и серьезные недостатки, и главным из них, как известно, является подверженность окислению под воздействием влаги и агрессивных газов, которое при особо неблагоприятных условиях может привести к полному разрушению изделия. Строительные изделия из металла, используемые в качестве первичных элементов для конструкций, выплавляются на металлургических заводах в виде проката. Все многообразие прокатных изделий объединяется под названием сортамент. Прокат делится на две группы: листовой и профильный. Листовой прокат классифицируется по толщине: тонколистовой имеет толщину до 4 мм, толстолистовой свыше 4 мм. Заготовки из листовой стали могут использованы для устройства рабочих поверхностей ступеней. Сортамент профильного проката, используемого в конструкциях лестниц, включает в себя уголки, швеллера, двутавры и трубы

13. Цветные металл и их применение в строительстве

Цветные металл и их применение в строительстве

На сегодняшний день цветные металлы имеют огромное значение для производства любого типа техники. Металл является химически простым веществом, обладающим такими характеристиками, как ковкость, теплопроводность, электропроводность; внешне отличается особым блеском.

Цветные металлы — техническое название всех металлов и их сплавов (кроме железа и его сплавов, называемых черными металлами). В науке принята условная классификация цветных металлов, по которой они разделены по различным признакам, характерным для той или иной группы:

легкие металлы (алюминий, титан, магний),

тяжелые цветные металлы (медь, свинец, цинк, олово, никель),

благородные металлы (в т. ч. платиновые металлы),

тугоплавкие металлы,

рассеянные металлы,

редкоземельные металлы,

радиоактивные металлы.

Цветные металлы весьма востребованы в нашей стране, их производство широко распространено во всех регионах.Цветная металлургия — отрасль металлургии, которая включает добычу, обогащение руд цветных металлов и выплавку цветных металлов и их сплавов. Различают металлургию легких металлов и металлургию тяжелых металлов.

Основные цветные металлы

Алюминий — это цветной металл, который обладает высокой электропроводностью, хорошей пластичностью, но имеет низкие механические свойства. Различают алюминий первичный и вторичный.

Медь — это металл, который является наиболее распространенным среди цветных, обладающим высокой пластичностью, электропроводностью и теплопроводностью. Медь хорошо сплавляется со многими металлами, образуя сплавы, которые широко используются в машиностроении.

Цинк — это цветной металл, который при обыкновенной температуре хрупок, но при нагреве до 100-150 градусов хорошо куется и прокатывается. Цинк устойчив против коррозии, однако разрушается под действием кислот и щелочей. Температура плавления — 419 градусов.

В современной технике объем применения цветных металлов и сплавов на их основе непрерывно растет. В связи с бурным развитием авиастроения, ракетной и атомной техники, химической промышленности в качестве конструкционных материалов в настоящее время стали применять такие металлы (и сплавы на их основе), как титан, цирконий, никель, молибден и даже ниобий, гафний и др.

Медь и ее сплавы широко используют в химическом машиностроении, для изготовления трубопроводов самого различного назначения, емкостей, различных сосудов в криогенной технике и т. п.

Алюминий и его сплавы применяют для изготовления различных емкостей в химической и пищевой промышленности. Сплавы на основе алюминия широко применяют для самолетов, ракет, судов, в строительстве и т. п. в связи с их сравнительно высокой прочностью при малой плотности, высокой коррозионной стойкостью в некоторых агрессивных средах и высокими механическими свойствами при низких температурах.