Строительные материалы (стр. 5 )

Свойства стекла.

Силикатные стекла отличаются необычным сочетанием свойств, высокой прочностью и ярко выраженной хрупкостью, свето - и ра­диопрозрачностью, абсолютной водонепроницаемостью и универ­сальной химической стойкостью. Все это объясняется спецификой состава и строения стекла.

Плотность стекла зависит от химического состава и для обычных строительных стекол составляет 2400...2600 кг/м3. Плотность окон­ного стекла — 2550 кг/м. Высокой плотностью отличаются стекла, со­держащие оксид свинца («богемский хрусталь») — более 3000 кг/м3. Пористость и водопоглощение стекла практически равны 0 %.

Механические свойства. Стекло в строительных конструкциях ча­ще подвергается изгибу, растяжению и удару и реже сжатию, поэтому главными показателями, определяющими его механические свойст­ва, следует считать прочность при растяжении и хрупкость.

Теоретическая прочность стекла при растяжении— (10...12)х103 МПа. Практически же эта величина ниже в 200...300 раз и со­ставляет от 30 до 60 МПа.

Прочность стекла при сжатии высока — 900... 1000 МПа, т. е. поч­ти как у стали и чугуна. В диапазоне температур от —50 до + 70 °С прочность стекла практически не изменяется.

Стекло при нормальных температурах отличается тем, что у него отсутствуют пластические деформации. При нагружении оно подчи­няется закону Гука вплоть до хрупкого разрушения. Модуль упругости стекла Е= (7... 7,5) · 104 МПа; предельная растяжимость 0,08...0,06%.

Хрупкость — главный недостаток стекла.

Твердость стекла, представляющего собой по химическому соста­ву вещество, близкое к полевым шпатам, такая же, как у этих минера­лов, и в зависимости от химического состава находится в пределах 5...7 по шкале Мооса.

Оптические свойства стекла характеризуются светопропусканием (прозрачностью), светопреломлением, отражением, рассеиванием и др.

Теплопроводность различных видов стекла мало зависит от их со­става и составляет 0,6...0,8 Вт/(м • К), что почти в 10 раз ниже, чем у аналогичных кристаллических минералов.

Коэффициент линейного температурного расширения (КЛТР) стек­ла относительно невелик.

Звукоизолирующая способность стекла довольно высока. Стекло толщиной 1 см по звукоизоляции приблизительно соответствует кир­пичной стене в полкирпича — 12 см.

Свойства строительного стекла. Плотность стекла равна 2,5 г/см3. Стекло обладает высокой прочностью на сжатие, малой ударной прочно­стью, имеет относительно невысокую теплопроводность (0,7-0,8 Вт/ м•°С) вследствие аморфной структуры. Важнейшее свойство стекла — светопропускание — находится на уровне 88-90%. Стекло имеет химическую стой­кость к большинству агрессивных веществ за исключением плавиковой и фосфорной кислот и является долговечным материалом.

Основные виды листового стекла. Оконное (обычное) стекло выпус­кают толщиной от 2 до 6 мм. Сорт стекла зависит от наличия дефектов (волнистость, газовые пузыри и т. д.). Оконное стекло пропускает видимые и инфракрасные лучи и плохо пропускает ультрафиолетовое излучение.

Теплоотражающее и низкоэмиссионное стекло получают путём нане­сения на поверхность тонких плёнок металлов или оксидов.

Теплопоглощающее стекло имеет в своем составе добавки кобальта, железа и др. Оно поглощает большую часть инфракрасного излучения, при этом саморазогреваясь, что требует больших зазоров при установке. Имеет синий или зеленоватый оттенок.

Увиолевое стекло получают из шихты с минимальными примесями ок­сидов железа, хрома. Пропускает больше ультрафиолетовых лучей, чем обычное стекло. Применяют в больницах, санаториях.

Светорассеивающие стёкла: матовые и узорчатые. Матовое стекло по­лучают за счёт пескоструйной обработки обычного листового стекла, а узорчатое — способом проката.

Армированное стекло получают путём армирования сеткой из стальной проволоки. Будучи запрессованной в стекло металлическая сетка служит каркасом, удерживающим мелкие осколки стекла при его повреждении.

К безопасным стеклам относят закалённое и многослойное стекло. За­калённое или мелированное (упрочненное безопасное) стекло получают пу­тём нагрева при температуре около 1500°С и быстрого охлаждения. Нередко мелированное стекло делают изогнутым - для придания определенных эсте­тических качеств. Многослойное или слоистое стекло (триплекс) включает полимерную плёнку, которая предотвращает появление осколков.

Изделия из стекла. Стеклопакет представляет собой единый нераз­борный блок из двух или нескольких стёкол, соединенных между собой с

Понятия о ситаллах, шлакоситаллах.

Ситаллы — стеклокристаллические материалы, получаемые пу­тем направленной частичной кристаллизации стекол. Структура ситаллов напоминает микробетон, где наполнителем являются кристаллы, а вяжущим — прослойки стекла. Доля стеклофазы в си-таллах 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.

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

Литые изделия из шлаков и отходов разработки горных пород.

Из горных пород и металлургических шлаков 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.

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 техническим свойствам превосходят природные ка­менные материалы.

Плотность каменного литья 2700...3000 кг/м3; пористость — не более 1...2 %; поры замкнутые, что обеспечивает нулевое водопогло-щение 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.

Применение. Литые каменные изделия используют для облицовки конструкций, подвергающихся серьезным агрессивным воздействи­ям: многократному замораживанию-оттаиванию, интенсивному ис­тиранию, воздействию химически агрессивных веществ и т. п. Поэто­му основными видами литых каменных изделий являются облицовоч­ные плитки, брусчатка для мощения дорог, мелющие тела и облицовка для мельниц, трубы. Диэлектрические свойства каменного литья ис­пользуются в производстве электроизоляционных изделий.

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

Рекомендуемая литература

1. Основы строительного материаловедения: - М: ИАСВ, 2002

2. Материаловедение в строительстве, под ред. - М.: Издательский центр «Академия», 2006

3. и др. Строительные материалы (материаловедение и технология). уч. пос.-М.: ИАСВ, 2004

4. Наназашвили, материалы, изделия и конструкции. Справочник. - М.: Высш. шк., 2004

5. Строительное материаловедение - М.: Высш. шк. 2002

Контрольные задания для СРС (тема 2) , [33-36,38,41,42]

1. Сырье для производства стекла.

2. Теоретическая и техническая прочность стекла при растяжении и сжатии.

3. Стекловолокно и область его применения.

4. Особенности структуры ситаллов и их свойств.

5. Материалы, получаемые из расплавленных природных гонных пород.

6. Листовые светопрозрачные изделия и конструкций, облицовочные, теплоизоляционные стеклоизделия: виды и свойства.

Тема 3. Металлические материалы (1 час).

План лекции

1. Общие сведения о черных и цветных металлах, их сплавах. Основы технологии чугуна и стали.

2. Механические свойства металлов (предел упругости, предел текучести, истинное и временное сопротивление, твердость и т. д.).

3. Влияние углерода и других примесей на свойство стали. Модифицирование структуры и свойств стали. Чугун и его классификация в зависимости от условий образования и формы графита, свойства, применение. Цветные металлы и их применение в строительстве.

Металлы — кристаллические вещества, характеризующиеся вы­сокими электро - и теплопроводностью, ковкостью, способностью хорошо отражать электромагнитные волны и другими специфиче­скими свойствами. Свойства металлов обусловлены их строением: в их кристаллической решетке есть не связанные с атомами электроны, которые могут свободно перемещаться.

Сплавы — это системы, состоящие из нескольких металлов или металлов и неметаллов. Сплавы обладают всеми характерными свой­ствами металлов. В строительстве применяют сплавы железа с угле­родом (сталь, чугун), меди и олова (бронза) и меди и цинка (латунь) и др. На практике термин «металлы» распространяют и на сплавы, поэ­тому далее он относится и к металлическим сплавам.

Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: чер­ные и цветные.

К черным металлам относятся железо и сплавы на его основе (чугун и сталь).

К цветным металлам относятся все металлы и сплавы на основе алюминия, меди, цинка, титана и др.

Широкое использование металлов в строительстве и других отраслях экономики объясняется сочетанием у них высоких фи­зико-механических свойств с технологичностью.