Цветные металлы в строительстве
Металлы достаточно активно используются в отрасли строительства, но в большинстве случаев это касается черных металлов. Цветные металлы нашли в этой отрасли менее широкое применение, используются они довольно редко. Связано это в основном со стоимостью цветных металлов.
Довольно часто в области строительства применяется алюминий. В основном это различные легкие конструкции, производство дверей и окон, кровельные материалы. Так же этот цветной металл достаточно популярен в виде алюминиевой фольги, порошка. Цинк, как один из представителей семейства цветных металлов, нашел себе широкое применение в качестве покрытия черных металлов. Свинец применяется как материал для заделывания и герметизации швов строительных конструкций, особенно актуально его использование в тоннелях метро. Медь в основном применяется в качестве элитного кровельного покрытия, и позволить медную кровлю может себе позволить далеко не каждый.
В большинстве случаев в области строительства применяются сплавы цветных металлов, которые обладают рядом особых преимуществ и положительных качеств. Так, можно выделить их высоко эстетические свойства, устойчивость к процессам коррозии, высокую пластичность и небольшую плотность.
Алюминиевые сплавы и конструкции сегодня достаточно популярны в строительстве. Их используют при строительстве многих конструкций, они могут выполнять функции ограждений, несущих элементов. Сплавы из алюминия востребованы при строительстве производственных зданий и цехов, где предполагается работы с агрессивными средами.
Такие цветные металлы как латунь и бронза используются в области строительства для изготовления элементов дизайна для архитектурно-строительных работ, санитарно-технической арматуры. Изделия из этих металлов начинают понемногу вытеснять другие, более новые материалы – полиамид, который нашел широкое применение в самых разных областях производства.
В настоящее время производство и поставка полиамида является достаточно выгодным и актуальным предприятием, поскольку этот материал обладает массой преимуществ перед цветными металлами и их сплавами. Он легок в обработке, его можно обрабатывать разными методами, обладает низким коэффициентом трения, возможностью работать в узлах трения без смазки. Одним из предприятий, которое производит полиамид, является группа компаний «МЕТАФРАКС».
Конструкционный материал класса полиамидов – капролон используется для производства широкого спектра деталей, изделия из него легче изделий из бронзы или стали в семь раз, он не подвержен коррозии, нетоксичен, поэтому его с большим успехом используют в разных областях промышленности. Сегодня на смену металлам приходят новые многофункциональные материалы и занимают свою нишу на рынке.
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОВ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ.
Сталь.
В строительстве сталь используют для изготовления конструкций, армирования железобетонных конструкций, устройства кровли, подмостей, ограждений, форм железобетонных изделий и т.д. Правильный выбор марки стали обеспечивает экономный расход стали и успешную работу конструкции.
Для изготовления несущих (расчетных) сварных и клепаных конструкций рекомендуют следующие виды сталей: мартеновскую – марок ВМСтЗпс (сп, кп), низколегированную – марок 15ГС, 14Г2, 10Г2С, 10Г2СД; природно-легированную – марок 15ХСНД, 10ХСНД; кислородно-конвертерную – марок ВКСтЗсп (пс, кп).
Стали марок Ст4 и Ст5 рекомендуют для конструкций, не имеющих сварных соединений, и для сварных конструкций, воспринимающих лишь статические нагрузки.
Сталь для конструкций, работающих на динамические и вибрационные нагрузки и предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур, должна дополнительно проверяться на ударную вязкость при отрицательных температурах.
К стали для мостовых конструкций предъявляют специальные требования (ГОСТ 6713-75) по однородности и мелкозернистости, отсутствию внешних дефектов, прочностным и деформационным свойствам.
Для армирования железобетонных конструкций сталь применяют в виде стержней, проволоки, сварных сеток, каркасов. Арматурная сталь может быть горячекатаная (стержневая) и холоднотянутая (проволочная). По форме сталь чаще всего бывает круглая, а для улучшения сцепления – периодического профиля. В отдельных случаях для повышения механических свойств сталь обрабатывают наклепом и применяют термическую обработку.
Стержневую арматуру в зависимости от механических свойств делят на классы: A-I, A-II, A-III, A-IV и др. При обозначении класса термически упрочненной арматурной стали добавляют индекс «т» (например, Ат-III), упрочненную вытяжкой – «в» (например, А-Шв).
Арматурная проволока может быть холоднотянутой класса B-I (низкоуглеродистой) для ненапрягаемой арматуры и класса В-II (углеродистой) для напрягаемой арматуры. Для обычного армирования преимущественно применяют арматурную сталь классов A-III (марок 25Г2С, 35ГС и др.), А-II (марок Ст5) и обыкновенную арматурную проволоку, а при особом обосновании также A-I (марки СтЗ) и А-IIв. Для предварительно напряженного армирования используют высокопрочную проволоку, арматурные пряди и арматуру класса A-IV (марок ЗОХГ2С, 20ХГСТ, 20ХГ2Ц и другие низколегированные стали), а также упрочненную вытяжкой сталь класса А-IIIв (марок 35ГС, 25Г2С).
Сортамент прокатного металла и металлоизделий в строительстве разнообразен: сортовая сталь, прокатная сталь листовая, уголки, швеллеры, двутавры, трубы и другие служат основой для изготовления металлических конструкций (балки, колонны, фермы и т.д.). На сортаменты имеются ГОСТы наиболее рациональных типов профилей и частоты их градаций.
Сортовая сталь:круглая (диаметром 10. 210 мм) применяется для изготовления арматуры, скоб, болтов; квадратная (сторона квадрата 10. 100 мм); полосовая (шириной 12. 20 мм) – для изготовления связей, хомутов, бугелей.
Сталь листовая включает листы толщиной от 4…160 мм, шириной 600. 3800 мм; тонколистовая кровельная – черная и оцинкованная толщиной до 4 мм; широкополочная толщиной 6. 60 мм, шириной 200. 1500 мм, длиной 5. 12 м.
Швеллеры характеризуются сечением швеллеров и определяются его номером, который соответствует высоте стенки швеллера в сантиметрах.
Двутавры – основной балочный профиль – разнообразны по типам; обозначаются номером, соответствующим их высоте в сантиметрах. Трубы круглые имеют диаметр 8. …1620 мм. Трубы могут быть квадратного и прямоугольного сечения.
В строительстве также широко применяют специальные профили и металлические материалы: стальные канаты и проволоку, профилированные настилы и т.д. [2, стр. 323-325]
Чугуны.
Чугунами называют железоуглеродистые сплавы, содержащие более 2 %. углерода. Чугун обладает более низкими механическими свойствами, чем сталь, но дешевле и хорошо отливается в изделия сложной формы. Различают несколько видов чугуна.
Белый чугун, в котором весь углерод (2,0. 3,8%) находится в связанном состоянии в виде Fe3C (цементита), что и определяет его свойства: высокие твердость и хрупкость, хорошую сопротивляемость износу, плохую обрабатываемость режущими инструментами. Белый чугун применяют для получения серого и ковкого чугуна и стали.
Серый чугун содержит углерод в связанном состоянии только частично (не более 0,5%). Остальной углерод находится в чугуне в свободном состоянии в виде графита. Графитовые включения делают цвет излома серым. Чем излом темнее, тем чугун мягче. Образование графита происходит в результате термической обработки белого чугуна, когда часть цементита распадается на мягкое пластичное железо и графит. В зависимости от преобладающей структуры различают серый чугун на перлитной, ферритной или ферритоперлитной основе.
Свойства серого чугуна зависят от режима охлаждения и наличия некоторых примесей. Например, чем больше кремния, тем больше выделяется графита, а потому чугун делается мягче. Серый чугун имеет умеренную твердость и легко обрабатывается режущими инструментами. Серый чугун, применяемый в строительстве, должен иметь предел прочности при растяжении не менее 120 МПа, а предел прочности при изгибе 280 МПа.
Из серого чугуна отливают элементы конструкций, хорошо работающие на сжатие: колонны, опорные подушки, башмаки, тюбинги, отопительные батареи, трубы водопроводные и канализационные, плиты для полов, станины и корпусные детали станков, головки и поршни двигателей, зубчатые колеса и другие детали.
Ковкий чугун получают после длительного отжига % белого чугуна при высоких температурах, когда цементит почти полностью распадается с выделением свободного углерода на ферритной или перлитной основе. Углеродные включения имеют округлую форму. В отличие от серых ковкие чугуны являются более прочными и пластичными и легче обрабатываются.
Высокопрочные (модифицированные) чугуны значительно превосходят обычные серые по прочности и обладают некоторыми пластическими свойствами. Их применяют для отливок ответственных деталей.
При испытании серого и высокопрочного чугунов определяют предел прочности при растяжении, изгибе и сжатии, а при испытании ковкого чугуна – предел прочности при растяжении, относительное удлинение и твердость.
При маркировке серого и модифицированного чугуна, например СЧ12-28, первые две цифры обозначают предел прочности при растяжении, последующие две – предел прочности при изгибе. [2, стр. 325-326]
Применение металлопроката в строительстве
Металл – это материал, без которого не может обойтись почти ни одна сфера деятельности человека, особенно это касается строительства. Неоднократные попытки заменить металл пластиками не смогли полностью исключить использование металлопроката, так как по прочности, надежности и долговечности аналогов ему нет.
Металлу можно придавать любую форму, из него производятся трубы, профили, арматурные прутья, сетки и крепежные элементы. Этот материалы выдерживает значительные нагрузки, позволяет сооружать надежные фундаменты и даже строить дома из металла!
Именно строительство является основной областью, где активно используется металлопрокат следующих видов:
• фасонный, к которому относятся угловые и обычные профиля, швеллеры;
• сортовой, то есть арматура, балки разного типа, круги из металла, трубы;
• листовой в виде горячего, холодного проката, оцинкованных листов.
Многообразие форм металлопроката очень внушительное, например, арматурные прутья незаменимы при сооружении фундаментов и при заливке железобетонных плит, фольга используется для изоляции воздуховодов, а оцинкованные листы для покрытия кровли.
Арматурные прутья
Арматура – это металлические прутья разного сечения, которые могут быть полностью гладкими или иметь ребра. Производятся они из специальной низколегированной стали, длина их обычно составляет от 6 метров до 12.
Такой металлопрокат, который называется еще черным сортовым, является незаменимым при сооружении фундаментов, монолитных железобетонных плит, перекрытий. Кроме того, прутья используются для усиления стен, кирпичной кладки, во время сооружения самых разнообразных конструкций, включая лестницы. Именно арматура повышает прочность сооружений, она выдерживает даже очень большие нагрузки, благодаря пластичности, устойчивости к растяжению, изгибам. Уникальные физические свойства позволяют черному прокату выдерживать значительный нагрев.
Трубы
Трубы в строительстве применяются самые разные, они отличаются по диаметру, форме, назначению. Это не только профильные прямоугольные, но и круглые трубы, незаменимые при сооружении различных каркасов, предназначенные для водопроводов, канализации и отопления.
Трубы изготавливаются из стали, чугуна, меди, они могут иметь специальное защитное покрытие, предотвращающее появление следов коррозии.
Металлочерепица является разновидностью профнастила, ее поверхность имитирует натуральную керамическую черепицу. Но в отличие от тяжелой и хрупкой глины металлочерепица очень прочная, легкая, устойчивая ко многим типам воздействий. Лицевая поверхность материала окрашивается полимерными красками, защищающими от коррозии, ультрафиолета, температурных перепадов.
Металлопрокат в современном строительстве является наиболее востребованным материалом. Он используется практически на всех этапах, обеспечивая необходимую надежность и долговечность любого дома.