Конструкционные материалы примеры в доме

Обновлено: 13.05.2024

КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Понятие конструкционных и строительных материалов охватывает множество различных материалов, применяемых для изготовления деталей конструкций, зданий, мостов, дорог, транспортных средств, а также бесчисленных других сооружений, машин и технических изделий. Возможность создания какой-либо конструкции и ее работоспособность зависят от наличия материалов с подходящими механическими свойствами. Например, для изготовления современного автомобиля необходимы легированные стали, а металлический самолет стал реальностью лишь с появлением технологичных и прочных алюминиевых сплавов. Для гидроэлектростанций необходимы те сорта бетона и цемента, из которых можно построить долговечные плотины. Современные высотные здания выглядели бы по-другому, если бы не было стеклянных материалов. Историю культуры часто делят на каменный, бронзовый и железный века - по тем материалам, из которых изготавливались орудия труда и оружие. В наши дни в распоряжении конструктора имеется широкий спектр материалов: чугуны, стали и сплавы цветных металлов, керамические, каменные материалы, бетон, стекло и полимеры. Разработка и применение таких материалов - профессиональное занятие инженера-технолога и инженера-конструктора.
ЧУГУНЫ И СТАЛИ
Серый чугун, содержащий 3,5-4% углерода, около 1% кремния и столько же марганца, - самый распространенный в мире литейный материал, применяемый для изготовления блоков и головок цилиндров, редукторных корпусов, тормозных барабанов, станин металлорежущих станков и многих других изделий. Белый чугун представляет собой более твердую форму серого с содержанием 2,5% углерода, менее 1% кремния и менее 1% марганца. Углерод входит в состав чугуна в виде карбидов (цементита). Белый чугун весьма тверд, но, как и серый, малопластичен. Он используется в основном в качестве износостойкого материала, например для шаров и броневых плит мельниц, размалывающих минералы. Белый чугун можно термообработкой превратить в т.н. ковкий чугун. Ковкий чугун гораздо более пластичен, чем серый и белый, но менее прочен и не так тверд. Ковкие чугуны применяются в основном для сложных отливок, таких, как трубопроводная арматура, цепи, крепеж для строительных лесов. Высокопрочные чугуны получают из серых путем модифицирования их кристаллической структуры для получения шаровидного графита. Чугун с шаровидным графитом широко применяется в автомобильной промышленности (коленчатые и распределительные валы, кронштейны, ступицы, суппорты тормозных систем, шестерни главной передачи и т.д.), в металлургии (изложницы), в тяжелом машиностроении (детали турбин, прокатные валки), в транспортном и сельскохозяйственном машиностроении. Самый распространенный вид стали, применяемой в строительстве зданий и мостов, - это конструкционная сталь, содержащая 0,1-0,25% углерода и легирующие элементы, такие, как марганец и кремний, в количествах менее 1%. Предел текучести таких сталей свыше 250 МПа, предел прочности при растяжении свыше 450 МПа. Относительное удлинение, как правило, больше 20%. Тонколистовые стали для автомобильных кузовов и бытовой техники содержат лишь около 0,05% углерода. Они менее прочны, нежели конструкционные стали, но более пластичны, что позволяет обрабатывать их методами холодного штампования и высадки. В процессе формообразования их прочность повышается (деформационное упрочнение), чем компенсируется влияние пониженного содержания углерода. Содержание примесей контролируется, в частности, содержание серы и фосфора поддерживается на уровне ниже 0,02%, при котором эти элементы не снижают вязкости и пластичности материала.

ДВАДЦАТИЭТАЖНЫЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ КУПОЛ из стали и пластмасс на всемирной выставке в Монреале (1967).

СТЕКЛЯННАЯ ПИРАМИДА ЛУВРА

Термостойкое стекло получают, уменьшая содержание оксида натрия и добавляя оксид алюминия или бериллия. В таком стекле коэффициенты теплового расширения ингредиентов настолько согласованы, что растрескивания при нагревании и охлаждении не происходит. Термостойкое стекло применяется для изготовления лабораторной стеклянной аппаратуры, химико-технологических трубопроводов и соответствующего оборудования. Упрочненное стекло можно получить путем быстрого нагрева и охлаждения. Такое стекло хорошо сопротивляется ударному разрушению, а если и разбивается, то, как правило, на мелкие неострые частицы. Все шире применяются автомобильные ветровые стекла из упрочненного стекла. Стойкость стекла к ударам можно еще более повысить, поместив между двумя его слоями тонкий слой пластика. В качестве технических керамик применяются также оксиды металлов. Их пластичность невелика, а поэтому они используются там, где исключены удары. Огромные количества керамических материалов потребляются строительной промышленностью в виде кирпича, черепицы и других обожженных изделий.
См. также КЕРАМИКА ПРОМЫШЛЕННАЯ.
ВЯЖУЩИЕ МАТЕРИАЛЫ
Основные вяжущие материалы - гипсовый цемент, известь и портландцемент.
Гипсовый цемент. Гипсовые цементы изготавливаются из природного гипсового камня путем дробления, измельчения, обжига в тигельной или непрерывно действующей печи и помола полученного продукта в тонкий порошок. Температура обжига не превышает 190° C, так что дегидратация гипса оказывается неполной. При схватывании гипсового цемента происходит гидратация с возвратом к исходной форме природного гипса (гидратированного сульфата кальция). Гипс - превосходный огнестойкий материал. Под действием огня выделяется гидратационная вода, и поверхность гипса покрывается порошком, защищающим глубинные слои. Стены и потолки помещений часто облицовывают гипсовыми листами.
Известь. Известь выпускается в двух видах: негашеная и гидратная. Негашеная известь получается обжигом известняка CaCO3 в непрерывно действующих печах (при температуре 900-1000° C) для удаления диоксида углерода. Гидратная известь Ca(OH)2 производится на заводах путем размельчения комовой негашеной извести, смешивания ее с водой и превращения в сухой хлопьевидный порошок. На строительной площадке негашеную известь необходимо загасить добавлением воды, а затем выдержать (не менее двух недель) перед смешиванием с песком для образования известкового раствора. Гидратную же известь достаточно смешать с песком, чтобы получить раствор. Поскольку она имеет вид порошка, ее легче смешивать с песком. Но раствор из гидратной извести не столь пластичен, как из негашеной. Затвердевание известкового раствора обусловлено поглощением диоксида углерода CO2 из воздуха. При этом избыточная вода испаряется, замещаясь диоксидом углерода, и гидратная известь снова превращается в CaCO3, причем эта реакция протекает только в присутствии избытка влаги. Но известковый раствор не твердеет под водой, так как ему для этого нужен диоксид углерода из воздуха. Раствор для кирпичной кладки содержит около 2,5 части (по объему) песка на 1 часть извести. При производстве штукатурных работ известковый раствор можно наносить на протяжении нескольких дней в три слоя (обрызг, грунт и накрывка), причем последний слой часто делается смесью гидратной извести с гипсовым цементом.
Портландцемент. Изобретение портландцемента было запатентовано в 1824 Дж.Эспдином, каменщиком из Лидса (Англия), который дал ему это название, поскольку цемент походил на природный камень, добывавшийся на о. Портленд. Портландцемент по масштабам своего применения уступает лишь стали. Портландцемент изготавливается совместным тонким измельчением клинкера, гипса и активных добавок. (Клинкер состоит в основном из силикатов кальция и получается обжиганием до спекания сырьевой смеси из известняка и глины.) В работе с портландцементом важное значение имеет проверка качества. Она проводится с образцом чистого цементного теста, помещаемым в автоклав. По увеличению длины образца можно судить о расширении цемента при схватывании.
Прочные цементы. Разработаны цементы, прочность которых выше, чем обычных гидравлических, в том числе и портландцементов, и в отдельных случаях приближается к прочности керамических материалов. Главным принципом при их разработке было уменьшение отношения воды к цементу при сохранении необходимой пластичности цементного теста.
БЕТОН
Бетон - один из важнейших строительных материалов. Он получается (формованием с последующим схватыванием) из смеси вяжущего вещества (цемента) с водой, мелким заполнителем (песком) и крупным заполнителем (обычно гравием, щебнем или другим крупно размолотым материалом). Поскольку бетонная смесь до затвердевания имеет тестообразный характер, бетон пригоден для изготовления конструкций разного типа, но форма (опалубка) не должна удаляться до полного схватывания смеси. В тех случаях, когда возможны растягивающие или изгибающие напряжения, бетон армируют сталью. Таким образом, бывает неармированный бетон, железобетон, бетон с волокнистым заполнителем (фибробетон) и предварительно напряженный бетон. Он может быть изготовлен с одним из пяти типов цемента: тип I - цемент общего назначения (обычный портландцемент); тип II - модифицированный портландцемент, умеренно сульфатостойкий для сооружений в грунте; тип III - быстротвердеющий; тип IV - с низкой экзотермией; тип V - сульфатостойкий для неблагоприятных грунтовых условий.
Заполнители. Природные заполнители бетона должны быть долговечными, твердыми и без излишнего количества глины, суглинка, ила, слюды, сланца, черта (кремнистого сланца), щелочей и органических веществ. Заполнитель должен тщательно выбираться. Крупный песок лучше мелкого, а песок с разными зернами от крупных до умеренно мелких более предпочтителен, нежели однородно крупный или однородно мелкий. Заполнители разделяют по крупности зерен. Максимально допустимый размер зерна зависит от рода работ. В тонких стенах, а также вблизи арматурных стержней размер зерна должен быть небольшим, но в массивном бетоне допустимы зерна размером до 15-20 см. Обычно при строительстве предпочитают природные заполнители, такие, как гравий, щебень, рваный камень, но используются и искусственные заполнители, например шлак доменных печей.
Вода. Вода для бетонной смеси должна быть чистой и несоленой. Морская вода вызывает коррозию стали и поэтому не должна применяться для изготовления железобетона. Вода служит смазкой между зернами заполнителя, делая смесь пластичной и удобоукладываемой, а также реагирует с портландцементом.
Состав бетонной смеси. Прочность и другие желательные свойства бетона определяются количеством воды в бетонной смеси. Чаще всего на мешок цемента массой 43 кг добавляется 15-23 л воды в зависимости от влажности используемого песка и от требуемой прочности и стойкости бетона, причем меньшее количество воды дает более прочный бетон.
Торкрет-бетон. При помощи т.н. цемент-пушки раствор и бетонная смесь разбрызгиваются под давлением сжатого воздуха на поверхность конструкций и сооружений в виде торкрет-бетона. Цемент-пушка непрерывно загружается сухой смесью песка и цемента; дальность подачи раствора по горизонтали достигает 70 м. Торкрет-бетон отличается высокой плотностью и водонепроницаемостью; он применяется при возведении ответственных тонкостенных железобетонных конструкций, ремонте и усилении конструкций, устройстве покрытий и водонепроницаемых обделок (например, тоннелей).
Декоративный бетон. Для декоративной отделки в бетон вводят окрашивающий заполнитель - молотый мрамор или молотое стекло. Терраццо - это декоративный бетон из цветных цементов и дробленого мрамора, формуемый на месте в стенах и особенно в полу. Из декоративного бетона можно изготавливать облицовочные детали любой формы и любых размеров, чем они выгодно отличаются от изделий из керамики и естественного камня.
Бетон с воздухововлекающими добавками. Вовлечение воздуха повышает долговечность бетона, в частности его стойкость к замерзанию-оттаиванию и крошению. Это особенно важно для дорожных покрытий и панельных конструкций, подвергающихся воздействию неблагоприятных погодных условий. Промышленность выпускает много различных воздухововлекающих добавок, а также воздухововлекающий цемент.
Тяжелый бетон. Тяжелый бетон применяется в качестве биологической защиты от гамма-излучения ядерных реакторов. Из такого бетона выполняются, например, стены, окружающие активную зону реактора. Для тяжелого бетона используются заполнители с высокой относительной плотностью (вплоть до стальных отходов штамповки с магнетитом) и цемент, не вовлекающий воздуха, причем обязательно производится виброуплотнение бетонной смеси после укладки.
Специальные бетоны. Поскольку прочность на растяжение обычного бетона значительно меньше, чем на сжатие, разработан фибробетон - бетон с волокнистым заполнителем. При его изготовлении в бетоносмеситель вводится стальное, углеродное, стеклянное, асбестовое, полипропиленовое или бамбуковое волокно. Волокно повышает прочность бетона на растяжение и на изгиб, а также ударную прочность. К специальным бетонам относятся также бетоны, пропитываемые полимером после удаления влаги (с последующим отверждением), получаемые добавлением мономера или полимера в бетоносмеситель, и бетоны с полной заменой цемента полимером. Они применяются для ямочного ремонта и нанесения покрытий.
Испытания бетона. Испытания на сжатие проводятся с цилиндрическими образцами диаметром 15 см и высотой 30 см. Равномерно нагружаемый цилиндр при разрушении обычно образует двойной конус с общей вершиной в средней точке цилиндра. Прочность на сжатие имеет важное значение при проектировании массивных сооружений. При проектировании дорожных и защитных покрытий важна прочность на изгиб, которая определяется путем нагружения модельных балок.
Огнестойкость. Бетон - это материал с высокой огнестойкостью и низкой теплопроводностью. Он особенно подходит для защиты стальных конструкций, поскольку его коэффициент теплового расширения (около 0,00001 на 1° C для обычных смесей) почти такой же, как и у стали.
Предварительно напряженный железобетон. В предварительно напряженном железобетоне растягивающие напряжения от нагрузки устраняются путем предварительного создания напряжений сжатия. При изготовлении железобетона прокладывается арматура из стали с высокой прочностью на растяжение, затем сталь натягивается механическим устройством и заливается бетонной смесью. После схватывания сила предварительного натяжения освобожденной стальной проволоки или троса передается окружающему бетону, так что он оказывается сжатым. Предварительное напряжение железобетона может производиться не только до, но и после схватывания бетонной смеси.
СТРОИТЕЛЬНЫЙ КАМЕНЬ
Наиболее важные виды строительного камня - гранит, известняк, мрамор и песчаник.
Гранит. Относится к вулканическим горным породам, состоит из зерен трех минералов: кварца, слюды и полевого шпата. В зависимости от окраски полевого шпата гранит имеет голубовато-серый, розовый, красный или (реже) черный цвет. Он тверд и плохо поддается обработке. Поскольку гранит отличается малой пористостью и большой морозоустойчивостью, его применяют для наружной облицовки стен, цоколей и колонн. Из него устраивают также фундаменты особо тяжелых сооружений - мостовых опор, колонн и т.д. Он долговечен, но не огнестоек, растрескивается и крошится под действием огня и воды. См. также ГРАНИТ.
Известняк. Относится к осадочным горным породам, содержащим карбонат кальция. Весьма ценный материал для сооружения фундаментов (применяется в виде бутового камня), а также для облицовки зданий. Качество известняка можно определить по виду его излома: матовая поверхность излома свидетельствует о низком качестве камня. Известняк огнестоек до КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ600° С. См. также ИЗВЕСТНЯК.
Мрамор. Природный камень, образовавшийся из осадочных пород - известняка и доломита - при местных сжатиях земной коры. Мрамор в виде пиленых полированных плит применяют главным образом для внутренних облицовок общественных зданий, а также для полов, ступеней, подоконных досок и других изделий. Его не рекомендуется применять для наружных облицовок в больших и промышленных городах, так как атмосферный сернистый газ в присутствии влаги превращает наружный слой мрамора в гипс, в результате чего поверхность камня тускнеет и быстро разрушается. См. также МРАМОР.

ДОБЫЧА МРАМОРА в тосканском карьере (Италия).

Песчаник. Состоит из зерен кварца, сцементированных, как правило, кремнеземом, кальцитом или гипсом. Наиболее прочные песчаники используют в виде плит для облицовки стен, для полов и т.д. Песчаник - очень теплопроводный материал, и для стен отапливаемых зданий он не применяется. Качество песчаника определяют по роду и количеству связующего вещества, угловатости зерен и виду поверхности излома.
См. также ПЕСЧАНИК.
СТРОИТЕЛЬНАЯ КЕРАМИКА
Типичными изделиями из строительной керамики являются керамический кирпич, полнотелый и пустотелый стеновые камни, терракота, канализационные и дренажные трубы, шамотный кирпич и дорожный клинкер. В производстве таких изделий используются глина и сланцы.
Стеновые камни. Размеры и важнейшие характеристики (такие, как предел прочности при сжатии) керамических стеновых камней (полнотелых и пустотелых), к которым относится и обычный керамический кирпич, определяются государственными стандартами.
См. также КАМЕННАЯ КЛАДКА.
Облицовочный кирпич. Применяется для облицовки наружных поверхностей стен. К стабильности размеров и качеству поверхности облицовочного кирпича предъявляются более жесткие требования, чем в случае обычного кирпича.
Архитектурная терракота. Архитектурно-керамические детали постоянного профиля изготавливаются в виде пустотелых блоков путем пластического прессования. Используются они для устройства карнизов, тяг, поясков и других элементов при облицовке фасадов зданий.
Кровельная черепица. Отличается высокой твердостью, прочностью и плотностью, а также широкими возможностями применения. Черепица должна быть единообразной формы без короблений, способных приводить к протечкам.
Канализационная труба. Изготавливается из плотноспеченной глины без пор, с оглазурованной поверхностью. Секции обычно выполняются с монтажным раструбом на одном конце. Канализационная труба предназначена для бытовых и промышленных сточных вод. Дренажная труба, используемая для дренажа при избыточном увлажнении в сельском хозяйстве, изготавливается из пористой глины и не имеет раструбов.
Шамотный кирпич. Огнеупорный материал (обожженный каолин) для дымоходов, печей, конвертеров и тиглей. Обжигается при температурах до 1650° C и поэтому способен выдерживать высокие температуры. Он не вступает в реакцию с газами, шлаками, металлами и колошниковой пылью.
Дорожный клинкер. Это кирпич пластического формования из сланцев, сланцевой и неочищенной огнеупорной глин. Для увеличения плотности подвергается вакуумной сушке. Спекается обжигом при высокой температуре. Дорожный клинкер - твердый, жесткий, не поглощает влаги, применяется для дорожного покрытия.
ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
К ним относятся материалы, используемые для сохранения тепла, предотвращающие конденсацию на трубах и защищающие стальные конструкции от огня. В теплоизолированном здании летом прохладнее, а зимой теплее, чем в здании без теплоизоляции. Теплоизоляция обеспечивает более равномерное распределение температуры в зданиях, камерах холодильного хранения, топках и печах. В качестве низкотемпературных (ниже 100° C) теплоизоляционных материалов для зданий, горячих водяных труб и холодильных камер используются минеральная вата и такие органические материалы, как пробковый лист, обработанное древесное волокно, войлок, пеностекло и др. Минеральная вата состоит из волокон, получаемых продуванием водяного пара через расплавы доменного шлака, горных пород или стекла. Ее можно укладывать навалом между стойками каркасного здания или в виде матов, обшитых огнестойким полотном. Минеральная вата выдерживает температуру до 800° C. Органические материалы - хорошие теплоизоляторы, но требуют обработки антипиринами, предотвращающими их воспламенение и самостоятельное горение. Для теплоизоляции низкотемпературных печей и паровых труб (от 100 до 540° C) применяются минеральная вата, асбест и диатомитовая земля. Ниже 300° C используется смесь оксида магния с асбестовым волокном. Высокотемпературные топки и обжиговые печи (750-900° C) теплоизолируются блоками из глины и диатомитовой земли. Выше 900° C применяются огнеупорные материалы, а некоторые виды керамического волокна, укладываемого навалом, в матах, блоками или листами, выдерживают температуру до 1200° C. См. также ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЯ.
БИТУМНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Битумы - это твердые или жидкие водонерастворимые смеси углеводородов (природного или пирогенного происхождения), растворимые в дисульфиде углерода. Существуют два важных вида битумов - асфальт (встречающийся в природе и получающийся при переработке нефти) и гудрон (побочный продукт нефтеперегонных заводов).
Асфальтовое вяжущее. Асфальтовое вяжущее - это смесь 13-60% нефтяного битума с известняковым порошком. Применяется в смеси с песком, гравием, щебнем для устройства полов, тротуаров, покрытий и как гидроизоляционный материал. Является составной частью асфальтобетона.
Разбавленные асфальты. Разбавленные асфальты получают смешиванием асфальтового вяжущего с нефтяным дистиллятом, таким, как нафта, керосин и легкое дистиллятное топливо. В результате вяжущее разжижается, что облегчает его нанесение на дорожное полотно в холодном или слегка подогретом виде. После нанесения разбавленного асфальта на дорожный заполнитель избыток дистиллята теряется. Точно так же разбавляется гудрон.
Продутый битум. Получается продуванием воздуха через расплавленный битум в перегонном кубе. Углеводороды в битуме образуют более плотные соединения. После продувки битум становится более пластичным и менее чувствительным к изменениям температуры. Поэтому он применяется для гидроизоляции крыш и других покрытий. Если при продувке добавить катализатор, то получается резиноподобный битум для облицовки каналов.
Битумные эмульсии. Битумные эмульсии получаются интенсивным перемешиванием битума или гудрона с водой (обычно в присутствии эмульгатора) в коллоидной мельнице. Применяются в дорожном строительстве для ремонта покрытий, нанесения поверхностного слоя износа, для пропитки щебеночного основания.
Асфальтобетон. Асфальтобетон состоит из битумного связующего (асфальтового или гудронного), мелкого минерального заполнителя (такого, как песок) и крупного заполнителя, такого, как щебень, шлак или гравий. Широко применяется для дорожных покрытий высокого класса, причем пригоден для подстилающего, промежуточного и поверхностного слоев. Обычно горячая смесь готовится на смесительном заводе и затем специальной машиной наносится на полотно дороги. На строительстве местных дорог часто применяется дорожная смесь из местных заполнителей с холодными или слегка подогретыми битумными материалами - гудроном, разбавленным асфальтом, медленно затвердевающим битумом, битумной эмульсией. Смешивание производится на месте.
Нефтяной асфальт для холодной укладки. Существует ряд смесей для дорожных покрытий на основе нефтяного асфальта, рассчитанных на укладку в холодном виде. Одна из них такова: порошкообразный твердый асфальт смешивается с жидким остаточным нефтепродуктом и заполнителем. Смесь длительное время остается неоднородной. Но при уплотнении частицы асфальта и жидкость взаимодействуют, и образуется асфальтовое связующее, которым скрепляются зерна заполнителя.
Природный асфальт. Это песчаник или известняк, от природы пропитанный битумом. Он перерабатывается для достижения содержания битума, необходимого для дорожных работ, укладки тротуаров и строительства теннисных кортов. Укладывается в холодном виде и укатывается до окончательной формы.
Другие области применения. Битумные материалы применяются также для гидроизоляции, изготовления рулонного кровельного материала, для защитных покрытий на трубопроводах и как связующее для красок. Асфальт обладает высокой электрической прочностью и применяется как диэлектрик для герметизации (заливки) распределительных коробок. Электрические кабели изолируются тканью или лентой, покрытой асфальтом.
ЛЕСОМАТЕРИАЛЫ
Древесина - древнейший естественный строительный материал, находящий широкое применение и в наше время. Различают более твердую древесину лиственных пород (дуб, клен, орех) и менее твердую - хвойных (сосна, ель, кипарис, секвойя). Первая используется в основном для столярных работ и отделки интерьеров, а вторая - в виде строительных лесоматериалов. Как для внутренних, так и для наружных конструкций широко применяются клееные слоистые древесные материалы. Элементы конструкции изготавливаются склеиванием листов шпона. Толщина слоев может составлять от нескольких сантиметров до 3 мм (в микроламинированных конструкциях). Клееные слоистые древесные материалы хорошо известны в современной архитектуре и применяются для изготовления элементов разной формы: прямых, искривленных, с плавными переходами. Для таких элементов подбирают древесину, наиболее подходящую по внешнему виду и механическим свойствам. Их несущая способность и размерная стабильность выше, чем у пиломатериалов.
Прочность. На прочности лесоматериалов очень существенно сказывается их слоистость. Прочность на сжатие и растяжение максимальна вдоль слоистости, а прочность на сдвиг - поперек слоев. Так, для дуба предел прочности на раздавливание параллельно слоистости равен 52 МПа, предел пропорциональности при сжатии перпендикулярно слоистости - 9 МПа, а предел прочности на сдвиг параллельно слоистости - 14 МПа. Чтобы получить допускаемое напряжение, эти значения нужно еще умножить на уменьшающий коэффициент, учитывающий содержание влаги, размер, дефектность, длительность нагружения, принятый запас прочности и наклон слоистости. В случае деревянных балок важное значение может иметь прочность на продольный сдвиг, так как сопротивление сдвигу вдоль слоистости невелико. Прочность на растяжение примерно втрое выше, чем на сжатие. Однако местные растягивающие напряжения в деревянной конструкции зависят в основном от способов связи сопрягаемых элементов. Зубцы металлических соединительных деталей (плоских, кольцевых, дисковых), входящие в оба соединяемых элемента, действуют как нагели, передавая нагрузку. Благодаря разработке таких зубчатых соединителей в виде бандажей, накладок, шайб и шпонок стало возможно применение лесоматериалов для конструкций с большими пролетами. Дерево весьма упруго и хорошо сопротивляется удару.
См. ФАНЕРА; ДРЕВЕСИНА.
Защита древесины от разрушения. Для обеспечения долговечности деревянная конструкция должна быть защищена от гниения и разрушения насекомыми-древоточцами. Антисептическую защиту конструкций от гниения осуществляют в специализированных цехах деревообрабатывающих предприятий или непосредственно на строительной площадке. Промышленное антисептирование более качественно, так как может осуществляться под давлением в строгом технологическом режиме. На стройке производится лишь промазка или пропитка изделий. В качестве антисептиков используют каменноугольное креозотовое масло, растворы пентахлорфенола в жидких углеводородах, водные растворы фторидов и хлоридов цинка, арсенитов, арсенатов и т.п. Для защиты древесины от разрушения насекомыми (древоточцами) используют химические вещества - инсектициды. Водные растворы инсектицидов наносят на поверхность конструкций кистями или опрыскивателями. В связи с тем, что сухая древесина легко воспламеняется, необходимо предусматривать меры, обеспечивающие огнезащиту деревянной конструкции. Предохранение таких конструкций от возгорания достигается покрытием древесины огнезащитными материалами: штукатуркой, обмазками, окраской специальными жидкими составами. Применяется также пропитка древесины химическими веществами, повышающими ее огнестойкость, например фосфорной кислотой, фосфатами аммония или магния. Обработанная таким образом древесина обугливается при сильном нагреве, но горение прекращается, как только ослабляется нагрев.
См. также
СТРОИТЕЛЬСТВО ЗДАНИЙ;
КРАСКИ И ПОКРЫТИЯ;
СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ.
ЛИТЕРАТУРА
Рыбьев И.А. и др. Общий курс строительных материалов. М., 1987 Технология металлов и конструкционные материалы. М., 1989 Любарский А.Д. Технология и организация строительного производства. М., 1991

Урок 11. Конструкционные материалы и их использование

Цветные металлы – это сплавы на основе алюминия, магния, титана, меди, свинца, олова, никеля.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Во время взлёта и посадки, а также на протяжении всего полёта самолёт испытывает многократно повторяющиеся нагрузки. И от того, какие материалы использовались при изготовлении воздушного судна зависят жизни и безопасность его пассажиров и экипажа. Сегодня вы узнаете, что такое конструкционные материалы и для чего они применяются. Подумайте, какими свойствами они должны обладать?

Композиционные материалы являются искусственными и синтезированными, состоящими из двух и более компонентов. Эти материалы способны выдерживать значительные нагрузки, устойчивы к коррозии, и поэтому нашли широкое применение во всех отраслях промышленности.

К металлическим конструкционным материалам относят чёрные и цветные металлы. Железо в чистом виде используется редко. Цветные металлы используют для производства изделий как промышленного, так и бытового назначения.

Неметаллическими конструкционными материалами являются древесина, пластмасса, резина, стекло, керамика, бетон и другие материалы. Древесные материалы, стекло и бетон обязательны при строительстве. В настоящее время на смену металлам часто приходят пластмассы.

Урок 12. Свойства конструкционных материалов

Прочность – это способность материала противостоять разрушению.

Твёрдость (жёсткость) – это способность материала сопротивляться деформациям.

Деформация – это изменение формы какого-нибудь предмета под действием внешних сил.

Упругость – это свойство материала деформироваться (изменять форму) под действием каких-либо сил, а потом восстанавливаться после того, как эти силы перестают действовать.

Хрупкость – это свойство материала разрушаться при небольшой деформации под действием внешней силы или от удара.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Почему двигатель автомобиля не изготавливают из древесины или пластмассы, ведь тогда двигатель был бы легче? Почему одежду не делают из бумаги, ведь загрязнившееся бумажное изделие не надо стирать, а можно просто выбросить? Почему воины в Средние века носили рубахи-кольчуги, сделанные из стальных колец, а не из толстых и прочных нитей? Потому что при конструировании и создании необходимых людям материальных благ учитываются свойства используемых для их производства материалов, так как каждый материал обладает разными свойствами. Для изготовления различных изделий подбирают материалы с разными свойствами. Важнейшими свойствами для большинства конструкционных материалов являются механические свойства: прочность, плотность, твёрдость, упругость, хрупкость.

При изготовлении тех или иных изделий следует учитывать и другие свойства материалов. Например, для электрических изделий важным свойством является их способность проводить электрический ток. Для других изделий важна стойкость материала к огню и способность не передавать тепло.

Новые строительные материалы

Новые строительные материалы — альтернатива прежним решениям и технологиям, используемым в отделке и возведении зданий, сооружений. Они практичны, способны обеспечивать улучшенные эксплуатационные характеристики, облегчают монтаж. О том, какие сегодня существуют инновационные стройматериалы для отделки стен в квартире и доме, стоит поговорить более подробно.

Особенности

Новые строительные материалы — не просто дань моде. Они разрабатываются благодаря совершенствованию технологий производства, обеспечивают более быстрое и качественное возведение зданий, сооружений, помогают произвести отделку помещений с разными условиями и требованиями.

У них есть свои особенности.

Энергоэффективность. Снижение затрат на обогрев здания, уменьшение потерь тепла — вот те важные моменты, которые чаще всего волнуют застройщиков.
Быстрый монтаж. В большинстве случаев используются пазогребневые или другие соединения, не нуждающиеся в дополнительном применении металлического крепежа.
Улучшенные теплоизолирующие свойства. Многие новые материалы уже включают в себя прослойку, не требующую дополнительного монтажа утеплителя.
Соответствие современным стандартам. Ко многим материалам сегодня предъявляются повышенные санитарные или экологические требования. Соблюдение требований европейских и отечественных норм позволяет повысить качество продукции.
Минимальный вес. Облегченные конструкции приобрели большую популярность благодаря тому, что позволяют снижать нагрузку на фундамент. В итоге само основание тоже может быть быстровозводимым.
Комбинированный состав. Композитные материалы объединяют свойства своих ингредиентов, существенно повышая эксплуатационные возможности готовых изделий.
Эстетичность. Многие современные материалы уже готовы под чистовую отделку, а иногда могут оставаться и без нее, изначально имея декоративную составляющую.

Это основные особенности, которыми обладают инновационные строительные и отделочные материалы, применяемые при возведении или ремонте жилья, коммерческих и офисных объектов.

Инновационные продукты появляются в строительстве не так уж часто. Многие из них приобретают статус «сенсации» спустя десятилетие после запуска в массовое производство. Интересно, что наибольшую популярность снискали новые строительные и отделочные материалы, имеющие улучшенные показатели энергоэффективности, снижающие стоимость и уменьшающие сроки проведения работ.

Углебетон

Материал имеет сверхпрочные характеристики, превосходящие аналогичные показатели железобетонных конструкций. Он отличается высокой стоимостью, относится к композитным вариантам, соединяющим в себе свойства углеродного волокна и искусственного камня. Прочность на разрыв у такого монолита превышает показатели лучших марок стали в 4 раза, при этом вес конструкции существенно уменьшается.

Производство ведется по 2 технологиям.

С заливкой в опалубку. В форме монтируется арматура из углеволокна, затем осуществляется внесение подготовленного раствора.
Послойно. В этом случае используется специальная углеволоконная ткань, прокладывающаяся между слоями бетона. Процедура продолжается до набора нужной толщины.

В зависимости от потребности подбирается оптимальная технология производства углебетона.

Ячеистый бетон

Этот вариант инновационного строительного блока изготавливается по ячеистой технологии, на основе портландцемента, золы-уноса, алюминиевой пудры и молотой извести-кипелки, смешанных с водой. Газозолобетон широко распространен в малоэтажном строительстве. Он используется для создания однослойных и многослойных стен, позволяя понизить материалоемкость при возведении стен и перегородок.

Поризованные керамические блоки

Стеновые конструкции из этих материалов обладают низкой плотностью и высокой энергоэффективностью. Материал по своим характеристикам похож на газобетон, но превосходит его по уровню теплопроводности. Разница составляет до 28%.

Кроме того, такие блоки достаточно дешевы, доступны широкому кругу застройщиков.

ЖБИ-панели с утеплителем

Готовые стеновые конструкции с оконными и дверными проемами, отлитые в виде плит. Это быстросборные решения, формируемые в заводских условиях. Внутреннее утепление позволяет отказаться от дополнительного монтажа теплоизоляции. В некоторых случаях плиты выпускаются в виде отдельных компонентов, собираемых непосредственно на месте.

Деревобетон, или арболит

Этот легкий композит сочетает в себе свойства цемента и древесной щепы. Он обладает хорошими теплоизолирующими свойствами, материал по своим свойствам превосходит и кирпич, и керамзитобетон.

Его применяют в строительстве там, где требуется повысить энергоэффективность объекта, снизив одновременно нагрузку на фундамент.

Полистиролбетон

Материал в блоках с готовой наружной отделкой. Гранулы полистирола вводятся в массу ячеистого бетона в процессе производства. В итоге материал получается более теплым и прочным, чем пенобетон или газобетон. Стена мало весит, не требует дополнительного монтажа теплоизоляции

Торфоблоки

Экологичный строительный материал, обладающий превосходными теплоизоляционными характеристиками. Торфоблоки используют в многоэтажном жилом строительстве.

С его помощью строят современные энергоэффективные здания, позволяющие сберегать тепло и экономить на содержании жилья.

Несъемная опалубка

Полимерные блоки, похожие на кирпичи «Лего», соединяются между собой прямо на объекте. Легкосборные модули внутри армируются, заливаются бетоном по всему периметру в 3-4 ряда. Такие конструкции востребованы в монолитном строительстве, обеспечивают высокую прочность готового монолита.

Монолитный брус

Инновационное решение, позволяющее создавать стены из древесины сразу с толщиной от 100 мм и более. В малоэтажном строительстве монолитный брус дает возможность уменьшенного заглубления фундамента, снижает нагрузку на основание.

Такие стены можно оставлять без отделки, благодаря низкой теплопроводности они превосходят кирпич по своим эксплуатационным характеристикам.

Базальтовая вата

Она заменила собой другие виды теплоизоляционных материалов. Базальтовая минеральная вата обладает устойчивостью к горению. Материал имеет высокие теплоизоляционные и звукоизоляционные характеристики, устойчив к деформациям при изменении атмосферных температур.

Эковата

Теплоизоляционный материал на основе вторично переработанного сырья. Применяется с 2008 года, отличается экономичным расходом и высокой биологической стойкостью. В материале не появляются грибок и плесень, он исключает появление грызунов или насекомых.

Отсутствуют и вредные испарения — по своей экологичности эковата превосходит многие аналоги.

Микроцемент

Отделочный материал, востребованный в дизайне интерьеров в индустриальном стиле. В его составе есть полимерные компоненты, красители, позволяющие придавать обрабатываемой поверхности влагостойкость, улучшенные эстетические характеристики. Мелкая структура цементной пыли обеспечивает хорошую адгезию с разными материалами.

Стекломагнезитовые листы используются в отделке внутреннего пространства зданий и сооружений, подходят для обшивки стен и пола, создания перегородок. В состав материала входят стекловолокно, оксид и хлорид магния, перлит.

Листы обладают высокой огнеупорностью, устойчивы к воздействию влаги, прочны и достаточно хорошо принимают сложные формы и изгибы при радиусе кривизны до 3 м.

Сферы применения

Использование большинства новых материалов ориентировано на строительную отрасль. Для отделки стен в квартире могут применяться разве что микроцемент или стекломагнезитовые листы. Для внутренней части помещений можно использовать и монолитный брус — он не требует дополнительного декорирования, дом из такого материала сразу готов к проживанию. В дизайне такие экомотивы внутри помещений считаются сегодня преимуществом для интерьера.

В строительстве зданий малой этажности довольно востребованы разнообразные блоки. В частных домах используются в основном легкие материалы, не дающие большой нагрузки на фундамент. В частных домах может изготавливаться навесной фасад из блоков. При сооружении подпорных конструкций при реставрации, консервировании старых зданий применяют углебетон.

Уникальные свойства инновационных материалов позволяют существенно повышать энергоэффективность построек. Так появляются технологичные здания, на отапливание которых приходится затрачивать гораздо меньшее количество ресурсов. Это, например, многоэтажные комплексы, строящиеся по принципу быстрого возведения.

Еще больше информации о новых строительных материалах смотрите в следующем видео.

Заполните схему. Приведите примеры конструкционных материалов и химических веществ. Укажите, какое сырьё используется для их изготовления

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

Приведите примеры конструкционных материалов, из которых сделаны предметы в вашем доме. какими отраслями они произведены?

Найди верный ответ на вопрос ✅ «Приведите примеры конструкционных материалов, из которых сделаны предметы в вашем доме. какими отраслями они произведены? . » по предмету 📙 История, а если ответа нет или никто не дал верного ответа, то воспользуйся поиском и попробуй найти ответ среди похожих вопросов.

Новые вопросы по истории

Початок Першої світової війни. Воєнні дії в 1914 р. на українських землях.

Кто из названных государственных государственных Деятелей стали участниками борьбы за высшую власть после смерти Сталина

Читайте также: