- •Н.С.Ковалев
- •Материаловедение. Технология
- •Конструкционных материалов
- •Учебное пособие
- •120702.62 – Земельный кадастр;
- •120703.62 – Городской кадастр»
- •В.Н. Макеев
- •В.В. Адерихин Ковалев н.С.
- •Введение
- •1. Основные свойства и классификация строительных материалов
- •1.1. Свойства строительных материалов
- •1.2. Физические свойства
- •1.3. Свойства материалов по отношению к воздействию воды
- •1.4. Теплотехнические свойства
- •1.5. Механические свойства
- •1.6. Классификация строительных материалов
- •1.7. Нормативно-справочная литература по испытаниям и применению строительных материалов
- •2. Природные каменные материалы и технология их получения
- •2.1. Понятие о минералах и горных породах
- •Горной породой называют минеральную массу, состоящую из одного минерала (мономинеральная порода) или нескольких минералов (полиминеральная порода).
- •2.2. Классификация горных пород по происхождению
- •2.3. Классификация и виды природных каменных материалов
- •Дорожные каменные материалы
- •Жаростойкие и химически стойкие материалы и изделия
- •2.4. Технология получения строительных материалов из горных пород
- •2.5. Защита каменных материалов от воздействия окружающей среды
- •3. Керамические материалы и технология их приготовления
- •Общие сведения о керамических материалах
- •Добавки к глинам
- •Общая технология производства керамических изделий
- •Виды керамических материалов
- •4. Минеральные вяжущие вещества
- •4.1. Классификация минеральных вяжущих. Общие сведения
- •4.2. Воздушные вяжущие, сырье для их приготовления, технология получения, свойства и применение в строительстве
- •Известь строительная воздушная
- •4.3. Гидравлические вяжущие, сырье и технология их получения
- •4.4. Основные минералы портландцемента и их соотношение. Твердение цемента. Марки и виды цемента. Применение в строительстве
- •5. Бетон и железобетон
- •5.1. Бетоны и их классификация. Свойства бетонной смеси и бетона
- •5.2. Добавки в бетон. Требования к минеральным материалам. Расчет состава бетона Добавки в бетон
- •5.3. Технология изготовления бетонных изделий и виды бетонов
- •5.4. Железобетон. Номенклатура изделий и технология их изготовления
- •6. Искусственные материалы на основе минеральных вяжущих веществ и технология их получения
- •6.1. Строительные растворы, их классификация и технология изготовления
- •6.2. Изделия на основе извести и магнезиальных вяжущих веществ
- •6.3. Изделия на основе гипсовых вяжущих и технология их изготовления
- •6.4. Асбестоцементные изделия и технология их изготовления
- •7. Органические вяжущие вещества, материалы и изделия на их основе
- •7.1. Битумные и дегтевые вяжущие вещества
- •7.2. Материалы на основе битумов и дегтей, технология их изготовления и применения в строительстве
- •Характеристика рубероида
- •7.3. Классификация полимеров и технология их получения
- •Поликонденсационные полимеры (Класс б)
- •7.4. Пластические массы, их состав и классификация
- •7.5. Способы получения строительных изделий из пластмасс
- •7.6. Полимерные строительные материалы
- •Кровельные и гидроизоляционные материалы
- •Санитарно-технические изделия
- •8. Тепло- и звукоизоляционные материалы. Древесина и изделия из нее
- •8.1. Классификация и свойства теплоизоляционных материалов
- •8.2. Органические теплоизоляционные материалы и технология их изготовления
- •Физико-механические свойства пенопластов
- •8.3. Неорганические теплоизоляционные материалы
- •8.4. Смешанные теплоизоляционные материалы и изделия
- •8.5. Свойства древесины как строительного материала
- •К недостаткам древесины как строительного материала можно отнести анизотропность, гигроскопичность, загниваемость, сгораемость, пороки древесины.
- •Коэффициент объемной усушки определяют по формуле
- •8.6. Виды лесоматериалов, применяемых в строительстве, и технология переработки древесины
- •8.7. Защита древесины в строительстве
- •9. Металлы и сплавы. Стекло и расплавы
- •9.1. Металлы и сплавы. Технология их получения
- •9.2. Применение металлов в строительстве и защита их от коррозии
- •9.3. Изделия на основе минеральных расплавов и технология их получения
- •Р ис. 46. Технологическая схема производства листового строительного стекла:
- •Изделия из стекла
- •Каменное и шлаковое литье
- •Вопросы для самопроверки
- •1. Основные свойства и классификация строительных материалов.
- •2. Природные каменные материалы и технология их получения.
- •3. Керамические материалы.
- •4. Минеральные вяжущие вещества.
- •5. Бетон и железобетон.
- •6. Искусственные материалы на основе минеральных вяжущих веществ и технология их получения.
- •7. Органические вяжущие вещества, материалы и изделия на их основе.
- •8. Тепло- и звукоизоляционные материалы. Древесина и изделия из нее.
- •9. Металлы и сплавы. Стекло и расплавы.
- •Список литературы
- •Оглавление
- •Материаловедение. Технология конструкционных материалов
- •394087, Воронеж, ул. Мичурина, 1
9.2. Применение металлов в строительстве и защита их от коррозии
Особенно широко в строительстве применяют сталь углеродистую обыкновенного качества марок Ст.0-Ст.7; сталь углеродистую горячекатанную марки М 16С для мостостроения; низколегированные стали применяют реже.
Прокатные стали выпускают различных профилей.
Сталь полосовую выпускают шириной полос от 12 до 200 мм при толщине от 4 до 60 мм. Разновидностью полосовой стали является сталь широкополосная шириной до 1500 мм при толщине до 50 мм.
Сталь листовую выпускают в виде толстолистовой (толщиной от 4 до 60 мм и шириной от 600 до 3000 мм) и тонколистовой (толщиной от 0,9 до 3,75 мм при ширине 600-1400 мм). К тонколистовой относят сталь кровельную и сталь оцинкованную толщиной 0,38 и 0,82 мм при размерах листов 710х1420 и 1000х2000 мм.
Сталь угловую выпускают равнобокую и неравнобокую; угловая равнобокая сталь имеет ширину полок от 20 до 250 мм; неравнобокая – от 30х20 до 250х160 мм.
Балки двутавровые изготовляют обыкновенного профиля, широкополочные и облегченные. Высота балок обычного профиля – от 100 до 600 мм; широкополосных – от 200 до 1000 мм, облегченных – 160-300 мм.
Швеллеры выпускают обыкновенного профиля высотой от 50 до 400 мм и облегченные высотой от 160 до 200 мм.
Трубы стальные изготовляют бесшовные, диаметром от 5 до 430 мм и сварные диаметром до 1600 мм.
Штампованные профили получают холодной вальцовкой и способом гибки тонкой широкополосной стали толщиной от 1,5 до 5 мм. Материалом служит обычная сталь марки Ст.3.
Арматурная сталь для железобетонных конструкций должна воспринимать растягивающие напряжения. По способу изготовления арматурная сталь подразделяется на: горячекатанную стержневую и холоднокатанную проволочную. В зависимости от способа применения различают арматурную сталь для армирования обычных ненапряженных конструкций и ненапрягаемую арматуру напряженных конструкций. Стержневая и проволочная арматура подразделяется в зависимости от профиля на гладкую и периодического профиля (рифленую).
В зависимости от механических свойств стержневая арматура подразделяется на классы с условным обозначением А. При обозначении класса термически упрочненной арматурной стали к индексу А добавляют индекс «т»: Ат-III, Ат-IV и т.д. Сталь, упрочненная вытяжкой, обозначается по классу исходной горячекатанной стали, но при этом к обозначению класса добавляют индекс «в», например А-IIIв.
Арматурную проволоку подразделяют на холоднотянутую стальную класса В-1 (низкоуглеродистую) и класса В-II (углеродистую).
При производстве металлических изделий раплавленный металл разливают по изложницам. Остывший металл подвергают дальнейшей обработке, в результате чего получают изделия требуемых форм, размеров и свойств.
Различают несколько способов обработки металлов: давлением в горячем состоянии, давлением в холодном состоянии и литье.
В процессе литья из расплавленного металла получают изделия, по форме и размерам соответствующие литейной форме. Формы изготовляют из различных формовочных смесей: земли, измельченного кварцевого песка, огнеупорных масс, металла.
Для строительных целей на заводах отливают преимущественно из чугуна опорные части колонн, трубы, архитектурно- художественные изделия.
В современных условиях применяют следующие способы обработки металлов давлением: прокатку, ковку, волочение, штамповку и прессование. Все эти виды обработки основаны на высоких пластических свойствах металлов.
Наиболее дешевым и распространенным способом является прокатка. Сущность процесса заключается в обжатии металла между вращающимися валками, при этом заготовка уменьшается в сечении и вытягивается. Металл можно прокатывать как в холодном, так и в горячем состоянии. Холодным способом прокатывают высокопластичные металлы (олово, свинец). Большинство стальных изделий прокатывают в горячем состоянии при температуре 900-1250 °С. Обжатие стального слитка до требуемой формы и размеров производится за несколько последовательных приемов пропускания слитка через ряд валков с последовательно уменьшающимися зазорами. Способом прокатки получают большую часть стальных изделий для строительства: балки, рельсы, листовую и прутковую сталь, арматуру, трубы.
Ковкой называют процесс деформации металла под действием повторяющихся ударов молота. Ковка может быть свободной, когда металл имеет возможность растекаться во все стороны. При ковке в штампах – штамповке – металл, растекаясь под ударами молота, заполняет формы штампов, а избыток его вытекает и отрезается.
Процесс волочения заключается в протягивании металлической заготовки через отверстие сечением, меньшим сечения заготовки. В результате происходит обжатие металла, а профиль его строго соответствует форме отверстия в матрице. В качестве заготовок используют предварительно прокатанный или прессованный пруток или трубу. Волочение производят обычно в холодном состоянии.
При изготовлении металлических строительных конструкций (балки, фермы, колонны и т.д.) для соединения элементов используют клепку, сварку, болтовые соединения.
Способы сварки подразделяют на два основных вида: пластическую и сварку плавлением.
При пластической сварке кромки металла нагревают до пластического или жидкого состояния и затем их соединяют обжатием. Способ сварки плавлением основан на расплавлении кромок металла соединяемых деталей и последующем затвердении расплавленного металла в зоне шва.
К пластической сварке относят кузнечную и электрическую сварку. Электрическая сварка основана на тепловом действии тока, проходящего через свариваемые детали (точечная и стыковая сварка арматуры).
К сварке плавлением относят: электродуговую, основанную на использовании тепла электрической дуги; газовую, при которой соприкасаются кромки металла, расплавленные горячим газом; газодуговую, с использованием тепла электрической дуги в среде защитного газа; термитную, при которой металл нагревается горячим термитом (сварка рельсов).
Для соединения стальных конструкций преимущественно применяют электродуговую сварку, реже – газовую и термитную. Арматуру железобетонных конструкций сваривают в основном при помощи электрической сварки.
В результате взаимодействия металлических конструкций с окружающей средой может происходить разрушение их поверхности – коррозия. Коррозия возникает в результате химических и электрохимических процессов, а также под действием блуждающих токов, отходящих от подземных кабелей и железнодорожных путей.
Применяют несколько способов защиты металлов от коррозии, простейшим из которых является покрытие металла различными красками, лаками, эмалями. Образующаяся при этом пленка изолирует металл от действия газов и влаги.
Применяют также и другие способы: легирование – сплавление металла с легирующими добавками, повышающими его коррозионную стойкость; воронение – получение на поверхности изделий защитного слоя окислов; металлическое покрытие – покрытие одного металла пленкой из другого, менее подверженного коррозии в данных условиях (цинк, олово, алюминий). Это достигается методами гальваники, путем обрызгивания или погружения в ванну с расплавленным металлом.