Металлы

В современном индустриальном строительстве широко используются металлы и их сплавы. Они обладают высокой прочностью, хорошей способностью к упругопластическим деформациям и высокими литейными свойствами.

В строительстве используют черные металлы - сталь и чугун, и цветные металлы - алюминиевые и медные сплавы.

Из стали возводят каркасы зданий, изготовляют арматуру для железобетона, трубы, кровельные листы, окна, болты, гвозди.

Основные механические характеристики сталей, упо­требляемых в строительстве - прочность, пластичность, усталость.

.

Рис.3. Прокатные стальные профили. (1 - круглая сталь, 2 - квадратная, 3 - полосовая, 4 - уголки равнобокие; 5 - уголки неравнобокие; 6 - профиль зетовый; 7 - швеллер; 8 –двутавр.

Для предохранения от коррозии поверхность металла покрывают красками, лаками, эмалями или пленкой другого металла, менее подверженного коррозии (например, цинком) или слоем бетона.

Алюминиевые сплавы, применяемые в строительстве, приближаясь по прочности к прочности стали, имеют малую объемную массу - 2,9 т/м3 (объемная масса стали 7,85 т/м3) и высокую стойкость против коррозии.

Область применения алюминиевого сплава очень разнообразна. Это изготовление оконных и дверных переплетов, стеновых панелей в сочетании с эффективными теплоизоляционными материалами и других деталей и изделий.

Металлические конструкции имеют небольшую огне­стойкость - 0,5 ч. Поэтому применение незащищенных от огня металлических конструкций в качестве несущих элементов в зданиях не допускается. Для повышения огнестойкости металлические конструкции омоноличивают, штукатурят или обкладывают кирпичом.

Гидро - и пароизоляционные материалы

По виду основного материала гидроизоляцию подраз­деляют на битумную, минеральную, полимерную и металлическую; по способу устройства - на окрасочную, оклеечную, штукатурную, литую, пропиточную, инъекционную; по назначению и конструктивным особенностям - на поверхностную, шпоночную и комплексного назначения (теплогидроизоляция).

Гидроизоляционный слой делают сплошным (без раз­рывов) на всей изолируемой поверхности и, как правило, со стороны гидростатического напора или на увлажняемых поверхностях,

Битумные вяжущие применяют в строительстве для изготовления кровельных и изоляционных материалов, гидроизоляционных мастик, устройства кровель, приготовления асфальта. К битумным материалам отно­сятся: природный и нефтяной битум. Природный битум встречается в асфальтовых породах - известняках, до­ломитах, песках. Нефтяные битумы получают при переработке нефти. Важнейшими свойствами битумов является водонепроницаемость, способность прочно сцепляться с материалами, приобретать пластичность при нагревании и быстро увеличивать вязкость при остывании.

Рулонные кровельные и гидроизоляционные материалы классифицируют по следующим основным признакам: назначению; структуре; виду основы; виду вяжущего; виду защитного слоя.

По назначению - кровельные и гидроизоляционные.

По структуре полотна - основные и безосновные.

По виду основы - материалы на картонной основе - пергамин, рубероид, толь; материалы на стеклооснове - стеклорубероид; армогидробутил; материалы на основе фольги - фольгоизол, фольгорубероид; материалы на основе асбестовой бумаги - гидроизол.

Безосновные материалы - изол, бризол, гидробутил.

По виду вяжущего материала - битумные (на битумном вяжущем); дегтевые (на дегтевом вяжущем) полимерные (на полимерном вяжущем) дегтебитумные, резинобитумные, битумнополимерные и др. (на смешанном вяжущем)

По виду защитного слоя - с посыпкой; с фольгой; с щелоче -, кислото- стойким покрытием.

В зависимости от вида посыпки - с крупнозернистой посыпкой, с чешуйчатой посыпкой; с мелкозернистой посыпкой; с пылевидной посыпкой.

В настоящее время в основном используются материалы на основе стекловолокна или фольги.

Для приклеивания рулонных кровельных и гидроизоляционных материалов, устройства защитных слоев кровель, устройства и ремонта мастичных кровель, устройства мастичных слоев гидроизоляции и пароизоляции строительных конструкций, зданий и сооружений используют кровельные и гидроизоляционные мастики.

В зависимости от вида основных исходных компонентов мастики бывают битумные, битумно-полимерные, полимерные. В состав мастик входят наполнители, растворители и различные добавки.

По способу применения мастики подразделяют на горячие и холодные - не требующие подогрева.

Рулоны хранят и транспортируют в вертикальном положении.

Сейчас в основном используются битумно-полимерные материалы.

Прогнозируемый срок службы битумно-полимерных материалов - около 30 лет. Самые распространенные битумно-полимерные материалы - на основе СБС (стирол-бутадиен-стиролового эластомера) и АПП (атактического полипропилена).

Мастичные кровли выполняют из нескольких слоев мастики, армируя их стеклохолстом или стеклосеткой.

При строительстве малоэтажного частного жилья в последнее время часто используются штучные мягкие кровельные материалы. «Мягкая черепица» технологична в укладке, весьма декоративна, в своем большинстве достаточно долговечна, не требует особого ухода.

Битумная черепица (кровельная плитка) применяется для устройства кровель скатных крыш при уклоне крыши не менее 12 градусов.

Металлочерепица - одна из самых популярных кро­вель.

Наиболее распространена черепица на основе стали. Холоднокатаный лист толщиной 0,45...1,2 мм, подвергается с обеих сторон горячей оцинковке.

Долговечность металлочерепицы (равно как и цену на нее) во многом определяют полимерные защитные покрытия.

Асбестоцементные листы изготовляют из портландцементного теста с включением в него распушенных волокон асбеста, которые как бы создают арматуру и придают изделиям высокие механические свойства. Асбестоцементные листы выпускаются волнистые и плоские. Недостатки асбестоцемента - пониженная прочность при насыщении водой, хрупкость и коробление при изменении влажности, возможное наличие канцерогенных веществ.

Волнистые битумные листы (ондулин) - изготавливают из прессованного картона, пропитанного битумом при высоком давлении и температуре, а затем окрашенного по специальной технологии или покрытого полимерами. Они очень легкие (около 6 кг.), легко крепятся к обрешетке.

Пароизоляционные материалы призваны выполнять две основные функции - не допускать проникновения в теплоизоляционный материал влаги, которая резко снижает его теплоизолирующие свойства и препятствовать накоплению в теплоизоляционном материале влаги, облегчая выход наружу ее паров.

Данные материалы относятся к пленочному типу и разбиты на два класса - пароизоляционные пленки и гидроизоляционные пленки. В свою очередь, последние делятся на паропроницаемые ("дышащие" мембраны) и непроницаемые для паров.

Мембранами принято называть "дышащие" пленки, т.е. пленки, обеспечивающие защиту от проникновения атмосферной влаги, остающиеся в тоже время практически прозрачными для выхода изнутри водяных паров. Высокая паропроницаемость достигается благодаря особой микроструктуре мембран, представляющих собой нетканые материалы из синтетических волокон.

В ряде случаев "дышащие" мембраны необходимы в конструкциях вентилируемых фасадов, где они работают как ветрозащита.

Теплоизоляционные материалы.

Снижение энергозатрат на отопление зданий требует повышения термического сопротивления ограждающих конструкций.

Телоизоляционные материалы и изделия подразделяют:

- по виду основного исходного сырья на неорганические и органические. Изделия, изготовленные из смеси органического и неорганического сырья, относят к неорганическим, если количество последних в смеси превышает 50 % по массе.

- по структуре - на волокнистые, ячеистые и зернистые (сыпучие).

- по содержанию связующего вещества – на содержащие связующее вещество и не содержащие связующее вещество.

- по форме - на рыхлые (вата, перлит и др.), плоские (плиты, маты, войлок и др.), фасонные (цилиндры, полуцилиндры, сегменты и др.), шнуровые.

- по возгораемости (горючести) - на несгораемые, трудносгораемые и сгораемые.

Теплоизоляционные материалы служат для утепле­ния наружных ограждающих конструкций зданий (стен и крыш), а также внутренних помещений и трубопроводов. Теплоизоляционные материалы имеют малую объемную массу, обычно ниже 1000 кг/м3, обладают низким коэффициентом теплопроводности. По внешнему виду и структуре теплоизоляционные материалы могут быть в виде засыпок, матов, листов, плит.

Засыпные теплоизоляционные материалы – шлак, зола, керамзит, вспученный перлит и вермикулит, вулканический туф и пемза.

Керамзит представляет собой куски глины, обожженной при температуре 1000 - 1150°С до превращения ее в пористую массу. Для засыпок применяют керамзит с объемной массой до 500 кг/ м3. Вспененный перлит и вспученный вермикулит получают обжигом изверженной горной породы - перлита и вермикулита.

Минераловатные теплоизоляционные изделия являются наиболее распространенными.

Минеральная ватапредставляет собой тонкие и гибкие волокна, полученные при охлаждении предварительно раздробленного в капли и вытянутого в нити минерального расплава.

Минеральная вата в зависимости от вида сырья делится на каменную и шлаковую. Сырьем для производства каменной ваты служат горные породы - диабаз, базальт, известняк, доломит, и др. Шлаковата получается из шлаков – отходов металлургии.

В строительстве предпочтительно использовать изделия на фенольном связующем, поскольку карбамидное связующее менее водостойкое.

Изделия из минеральной ваты относятся к классу негорючих материалов. Они эффективно применяются в качестве противопожарной изоляции и огнезащиты.

Минераловатные материалы отличаются очень малой усадкой и сохраняют геометрические размеры в течение всего периода эксплуатации здания. Это гарантирует отсутствие "мостиков холода", которые в противном случае неизбежно возникли бы на стыках изоляционных плит.

Минеральная вата обладает чрезвычайно низкой гиг­роскопичностью. Чтобы уменьшить водопоглощение, минеральная вата пропитывается специальными водоотталкивающими составами (кремнийорганическими соединениями или специальными маслами). Применение минеральной ваты позволяет обеспечить не только тепло-, но и звукоизоляцию стен.

Мягкие изделия легко режутся ножом, а более плотные - ножовкой. Мягкие плиты и маты применяются в каркасных конструкциях. Жесткие и полужесткие плиты из минеральной ваты используются на объектах, где изоляция подвергается механическим нагрузкам при эксплуатации.

Для получения стеклянной ваты используют то же сырье, что и для производства обычного стекла или отходы стекольной промышленности. По свойствам стекловата несколько отличается от минеральной. Волок­на стеклянной ваты имеют большую толщину (16-20 мкм) и в 2...3 раза большую длину. Благодаря этому изделия из стеклянной ваты обладают повышенной упругостью и прочностью. Стеклянная вата практически не содержит неволокнистых включений и обладает высокой вибростойкостью. Температуростойкостьстеклянной ваты существенно ниже, чем у минеральной ваты.

Теплоизоляционные материалы из стекловолокна обладают хорошей звукоизоляцией, так как имеют волокнистую структуру и хорошо поглощают звук. Они обладают высокой химической стойкостью, не содержат коррозионных агентов, негигроскопичны. Этот негорючий материал не выделяет токсичные и вредные вещества под воздействием огня.

Области применения стеклянной ваты практически такие же, как для изделий из минеральной ваты.

Газонаполненные (ячеистые) пластмассы или пенопласты - органические высокопористые материалы, получаемые из синтетических смол.

В зависимости от прочности и модуля упругости газо­наполненные пластмассы делятся на жесткие, полу­жесткие и эластичные.

По виду полимера пенопласты бывают тер­мопластичные (полистирол, поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен) и термореактивные (фенолформальдегидные, мочевиноформальдегидные, эпоксидные, полиуретановые и др.).

Пенополиуретан представляет собой теплоизоляционный пенопласт, получаемый из полиэфирной смолы и специальных добавок.

Стекло и стеклянные изделия

Стекло получают путем сплавления кварцевого песка, извести, поташа или соды.

Для строительства изготовляют листовое витринное стекло, полированное и неполированиое, стеклопакеты, стеклоблоки и т.д.

Оконное листовое стекло выпускается толщиной 2 - 6 мм.

Профильное строительное стекло - высококачест­венное прокатное стекло особой геометрической формы, приобретенной при прокате, имеет повышенную меха­ническую прочность и служит для устройства перегородок и заполнения световых проемов.

Для уменьшения теплового излучения разработаны так называемые энергосберегающие стекла. На его поверхность нанесеноь низкоэмиссионное оптическое покрытие. Эти покрытия обеспечивают прохождение в помещение коротковолнового солнечного излучения, но препятствуют выходу из помещения длинноволнового теплового излучения, например от отопительного прибора.

Ламинированное стекло (триплекс)- это стекло, состоящее из двух или более стекол, ламинированных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости.

Ламинирование не увеличивает механическую проч­ность стекла, однако при разрушении ламинированное стекло не рассыпается благодаря ламинированной пленке, т.е. осколки остаются прикрепленными к ней.

Армированное стекло - листовое стекло с металли­ческой сеткой, безопасное и пожаростойкое.

Закаленное стекло ~ это стекло, у которого путем химической или термической обработки повышается проч­ность к ударам и перепадам температуры, по сравнению с обычным стеклом. При разрушении закаленное стекло рас­падается на маленькие безопасные осколки.

Выпускается такжебольшая номенклатура специальных стекол - ударостойкое, пулестойкое, пожаробезопасное и т.д.

Стеклопакеты состоят из двух или нескольких стекол и дистанционной рамки с осушителем. Стекла разделены между собой промежутком, заполненным раз­реженным воздухом или инертным газом (аргоном, крип­тоном) и герметично.

В последнее время в качестве альтернативы стеклу используется полиметилметакрилат (акрил) и поликарбонат.

В современном строительстве поликарбонат приме­няется в виде монолитных и структурированных листов различной толщины.

Структурированные листыполикарбоната (порой именуемые сотовыми или ячеистыми) применяются в строительстве в горизонтальных, либо арочных перекрытиях - крышах, навесах, зенитных фонарях и т.д.