21. Стеклокристаллические материалы. Изделия из каменных и шлаковых расплавов.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы, получаемые путем направленной частичной кристаллизации стекол. Структура ситаллов напоминает микробетон, где наполнителем являются кристаллы, а вяжущим — прослойки стекла. Доля стеклофазы в ситаллах обычно 20...40 %. Кристаллическая фаза состоит из микрокристаллов размером около 1 мкм. Благодаря такому строению ситаллы сохраняют в себе многие положительные свойства стекла, в том числе и его технологич­ность, но лишены его недостатков: хрупкости, низкой термостойкости. Сырье для производства ситаллов такое же, как и для стекла, но в расплав вводятся вещества-модификаторы, обеспечивающие направ­ленную кристаллизацию.

Для строительных целей весьма перспективны шлакоситалаы, по­лучаемые на основе металлургических шлаков и модификаторов — CaF₂, TiO₂ и др. У шлакоситаллов очень высокая прочность (R_сж = 300...600 МПа; R_иж = 90...120 МПа), износостойкость и химическая стойкость. По долговечности шлакоситалл может конкурировать с природными каменными материалами (гранит, габбро и т. п.).

Применение шлакоситаллов перспективно для химической промышленно-сти (трубы, плитки, детали насосов), в гидротехнике (для облицовки турбинных камер, водосливов), в дорожном строительстве и т. п.

Каменное и шлаковое литье

Из горных пород и металлургических ишаков методом литья из расплавов можно получить разнообразные строительные материалы с высокими эксплуатационными свойствами.

Сырье. В качестве исходного сырья для производства каменного литья применяют магматические (базальт, диабаз) и осадочные (доло­мит, известняк, песок) горные породы. Первые дают темноокрашенные изделия, а вторые — светлоокрашенные. Для получения каменного литья возможно использование металлургических шлаков; особенно эффективно их использование в огненно-жидком состоянии.

Производство литых каменных изделий начинается с подготовки и плавления (1400... 1500° С) сырьевой шихты. Полученный расплав вы­ливается в формы и подвергается медленному охлаждению для прохож­дения кристаллизации. С целью ускорения кристаллизации вводят добавки-минерализаторы, служащие центрами кристаллизации. По­следняя операция — отжиг — второй этап медленного охлаждения, проводимый для снятия внутренних напряжений.

Свойства каменного литья. Изделия из каменного литья по своей однородности и техн. свойствам превосходят природные ка­менные материалы.

Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м³; пористость — не более 1...2%; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопоглощение и высочайшую морозостойкость.

Прочность при сжатии составляет 200...250 МПа, при изгибе — 30...50 МПа, твердость 6...7 (по шкале Мооса), износостойкость очень высокая. Для каменного литья характерна очень высокая и универ­сальная химическая стойкость.

Каменное литье светлых тонов применяют как материал для обли­цовки уникальных зданий и сооружений, а также для изготовления архитектурных деталей и скульптуры.

22. Общие сведения и классификация металлических материалов.

Металлами называют вещества, характерными признаками которых при обычных условиях являются высокая прочность, пластичность, тепло- и электропроводность, особый блеск, называемый металлическим. Такие признаки металлов обусловливаются их электронными межатомными связями и кристаллическим строением.

Наиболее распространённы в земной коре: алюминий, железо, магний, титан.

Чистые металлы в большинстве случаев обладают недостаточно высокими физическими, механическими и химическими свойствами. Для улучшения этих свойств металлы сплавляют с другими элементами. Сплавами называют металлические вещества с характерными свойствами металлов, получаемые при затвердевании жидких расплавов. Сплавы содержат два и более химических элемента. Компоненты сплава могут находиться между собой в одной из трех видов связи: химической, твердых растворов, механической смеси.

Металлы, применяемые в строительстве, разделяют на две основные группы: черные и цветные.

Черные металлы – сплав железа с углеродом.

Сталь – основной конструкционный материал, применяемый в строительстве. По химическому составу стали подразделяют на углеродистые и легированные.

Чугун содержит 2 – 6,67 % углерода. По сост. и применению чугуны подразделяют на передельные (белые), литейные (серые), специальные (ферросплавы).

К цветным относятся все металлы, кроме железа. Больше всего применяют в технике следующие металлы: алюминий, медь, никель, титан,, цинк, свинец, олово, вольфрам, ванадий. Цветные металлы, как и черные, в чистом виде весьма редко используют в строительстве.