Строение и свойства строительных материалов

 

Технология  получения монолитных железобетонных конструкций на строительной площадке

1. Подбор материала в зависимости от эксплуатации бетонов
2. Рассчет состава бетонной смеси, её лабораторная проверка
3. Дозирование компонентов, приготовление бетонной смеси
4. Транспортирование бетонной смеси к месту укладки
5. Укладка бетонной смеси в опалубку и уплотнение
6. Твердение бетона
7. Распалубка и транспортировка на монтаж

 

Металлы

1.Металлы и их свойства

2.Технологии получения  стали и чугуна

3.Классификация чугуна  и стали

Металлы - неорганические крупнокристаллические абсолютно плотные вещества, обладающие специфическим металлическим блеском, высокой прочностью, электро- и теплопроводностью

• Цветные металлы

Цинк, аллюминиевые сплавы, свинец, медные сплавы, латунь, бронза, магналий.

• Черные металлы

Чугун/сталь содержание углерода С >= 1,5…2,14%/1,5…2%

 

 

 

Свойства металлов

Зависят от их состава, кристаллической  структуры и изменяются в широком  диапазоне.

Физические  свойства

• Высокая электро- и теплопроводимость, кристаллическая микроструктура.
• Абсолютно плотные (П=0 и p_и=р_ср)
• При увеличении температуры плавления переходят из твердого состояния в жидкотекучее

Механические  свойства

• Высокая прочность на изгиб, сжатие, растяжение и удар
• Высокая твердость
• Высокая износостойкость

Химические  свойства

• Низкая водостойкость
• Пониженная биостойкость
• Низкая стойкость при действии газа и увеличении температуры

 

Способы защиты от коррозии

1. Введение в состав металлов легирующих добавок
2. Нанесение покрытий из стойких металлов
3. Лакокрасочные и мастичные покрытия

 

Легирующие  добавки – специальные примеси, которые заранее в определенных условиях вводят для того, чтобы повысить требуемые свойства

 

Технологические свойства

• Ковкость
• Пластичность
• Свариваемость

 

Легирующие добавки:

 

-Хром Cr придает стали антикорозионные, нержавеющие свойства

-НикельNi как и хром повышает корозионную стойкость и придает пластичность и вязкость металла

-Марганец Mn обеспечивает антикорозионные свойства, придает твердость и прочность, повышает износоустойчиваость,сопротивляемость материала удару и уменьшает вредное воздействие серы на сплав.

-Кремний Si повышает упругость стали, её ударную вязкость, увеличивает кислотостойкость, при этом увеличивает предел текучести, что снижает свяриваемость и затрудняет штамповку

При выплавке кремния  и марганца добавляют, чтобы убрать из сплава оксиды железа

-Ванадий V – повышает пластичность стали, делает зерно металла меньше, что улучшает ковкость

-Молибден Мо – повышает свариваемость стали и красностойкость – способность металла сохранять антикоррозионные свойства, прочность, износостойкость при повышенных температурах

-Титан Ti – повышает кислото- и жаростойкость

-Сера S – вредная примесь, которая препятствует взаимодействию зерен металла между собой, в результате чего снижается стойкость к коррозии, свариваемость, могут появляться трещины.

-Кобальт Co – повышает жаропрочность и ударную сопротивляемость

-Фосфор P – побочная примесь. Не полностью растворяется в стали и препятствует прочному соединению зерна. Снижается вязкость, пластичность… Повышает красноломкость (при повышенных температурах)

-N, O, H образуют нитриты и оксиды на границах зерен. В результате сила сцепления между зернами уменьшается и сталь становится хрупкой.

Технологии получения чугуна

Топливо – кокс

Сырье: железная руда+флюсы+лигирующие добавки; кислород à

Плавильная печь (домна) à

Газ; чугун (доменный шлак)

 

Флюсы-обобщающее название веществ, которые, делая массу более пластичной, облегчают процесс выплавки или сплавления различных материалов.

Технология получения стали

Топливо – газ, электроэнергия, мазут

Сырье: чугун, железная руда+флюсы+лигирующие добавки; кислород, воздух à

Сталеплавильная печь  à

Газ; сталь; шлак

 

Классификация чугуна

• Высокопрочный
• Ковкий
• Передельный (белый)
• Литейный (серый)

 

Классификация стали

По способу  получения

• Электросталь
• Мартеновская сталь
• Кислородо-конвекторная сталь

 

По химическому  составу

• Углеродистая
• Легированная

 

 

 

По назначению

• Специальное назначение
• Конструкционное
• Инструментальная

 

Углеродистая сталь

C=0,1-0,25% малоуглеродистая

C=0,3-0,5% среднеуглеродистая

C>0,5% высокоуглеродистая 

 

Легированная сталь

D<2,5% низколегированная

D=2,5-10% среднелегированная

D>10% высоколегированная

 

Применение  металлов и сплавов в строительстве

Виды металлов	Основные эксплуатационные свойства	Применение
Чугун (серый)	Жидкотекучесть, мягкопластичность, хорошая обрабатываемость, сопротивляемость износу	Используются для художественного  литья
Сталь малоуглеродистая	Выплавляется в кислородных  конвекторах и мартенах, высокая пластичность, ударная вязкость	Строительство, изготовление металлических конструкций и  изделий, мостов, опор, шпунтовых свай
Сталь низколигированная	Предел текучести >=30%, высокая пластичность, меньшая чувствительность к старению, хорошо сваривается	Строительнсть (профили, листы, метал. конструкции
Алюмниевые  сплавы
Al+Mn (1-1,6% Mn)	Высокая корозионная  стойкость, хорошая свариваемость	Строительство строительство  машин, оборудования, инструментов
Магний	Самый легкий из всех применяемых  материалов ρ=1,74 г/см3 tпл=650оС σв=100-120 МПа, малая устойчивость против коррозии	Легкие конструкционные  элементы, теплообменные апараты, электрооборудование, химические и огнестойкие конструкции
Дуралюминий (Al+Cu+Mg)	Наибольшая прочность  после закалки и старения	Строительство, металличиские  элементы, конструкции
Медные сплавы
Латунь (Cu+Zn)	Томпак 196 и 190 (88-97% Cu), полутомпак 180 и 185 (79-86% Cu)	В виде медных сплавов  в строительстве
Бронза (Cu+Pb+Mn+Sn)	Устойчива против действия атмосферы, морской воды, растворов солей и кислот (оловянистая, алюминиевая) очень прочна, химически стойка	Изготовление строительных конструкций
Цинк	Высокая теплопроводность, теплоемкость; легко деформируется  и изнашивается	Автомобильная, электромеханическая  область промышленности, изготовление деталей
Свинец	Прочность, твердость	Изготовление труб, листов, низковольтные и силовые кабели

 
Стали подразделяются

• Технически чистое железо (C<=0,02%)
• Доэвтектоидные стали (C<0,83%)
• Заэвтектоидные

 

• Доэвтектоидные (ферриты и перлиты 0,02-0,08)
• Эвтектоидные (только перлит)
• Заэвтектоидные (Перлит и цементит)

 

Предел прочности- напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, предшествующей разрушению образца:

Предел текучести – наименьшее напряжение, при котором образец деформируется без заметного увеличение нагрузки

Относительное удлинение – отнош