10.2. Металлические изделия и конструкции

Металлические конструкции из черных и цветных (преиму­щественно алюминия) металлов широко применяются при строитель­стве зданий и сооружений, особенно при больших пролетах, высоте, нагрузках и повышенных антикоррозионных требованиях.

Стальная арматура для железобетонных конструкций применяется в виде стержней и проволоки гладкого и периодического профиля и канатов (рис 12).

Рис. 12. Виды арматуры: а - гладкая стержневая; б - гладкая проволочная;

в - горячекатаная пе­риодического профиля; г -, д - пряди из проволоки;

е -холодносплющенная; ж - сварная сетка

Рис. 13. Основной сортамент стальных прокатных про­филей: сталь: 1 - круглая; 2 - квадратная; 3 - полосовая; 4 - шин­ная; уголки: 5 - равнобокий; б - неравнобокий; профили: 7 - зетовый; 8 и 9 - тавровый; 10 - двутавровый; 11 - колон­ный; 12 - корытный; 13 - оконный; 14 - шпунтовый; 15 - швеллер;16 - рельс

Сталь листовая. Выпускается толщиной до 160 мм, длиной 6-12 м, шириной 0,5-3,8 м. Поставляется в виде лис­тов и рулонов.

Сталь профильная – уголки, швеллеры, двутавры, тавры, трубы и т.п. (рис. 13), из которых компонуются различные симмет­ричные сечения, обеспечивающие повышенную устойчивость и эко­номичность конструкций.

Трубы горячекатаные бесшовные круглые диаметром 25-550 мм и толщиной стенки 2,5-75мм. Трубы применяются в конструкциях облегченных кровель, фах­верках стен, переплетах, витражах.

Профили разного назначения – оконные, дверные и фонарные переплеты, крановые рельсы, оцинкованный профильный настил, стальные канаты и высокопрочная проволока для висячих и вантовых покрытий, мостов, мачт, предварительно напряженных кон­струкций покрытий, труб, резервуаров и др.

Алюминиевые профили выпускаются самого различного сечения и применяются для производства оконных и дверных блоков, облицовок стен зданий, подвесных потолков и т.п.

Из первичных элементов в заводских условиях изготовляют фраг­менты колонн, подкрановых и мостовых балок, ферм, прогонов, арок, цилиндрических и шатровых покрытий, других конструкций, которые затем укрупняются в блоки и монтируются на строительной площад­ке.

11. Стекло и изделия на основе минеральных расплавов

11.1. Стекло и его свойства, изделия из стекла

Стекло и другие плавленые материалы и изделия получают из минеральных силикатных расплавов, сырьем для которых служат распространенные горные породы и некоторые побочные про­дукты промышленности. Минеральные расплавы в зависимости от исходного сырья разделяются на следующие группы: стеклян­ные, каменные, шлаковые, ситаллы и шлакоситаллы.

Стеклом называют все аморфные тела, получаемые путем переох­лаждения расплавов, независимо от их химического состава и темпе­ратурной области затвердевания, обладающие в результате постепен­ного увеличения вязкости механическими свойствами твердых тел, причем процесс перехода из жидкого состояния в стеклообразное должен быть обратимым.

В строительстве используется в основном силикатное стекло, основным компонентом которого является диоксид кремния Si02.

Стекло не является веществом с определенным химическим соста­вом, который может быть выражен химической формулой, поэтому состав стекла условно выражают суммой оксидов. Состав строитель­ных стекол в зависимости от вида и назначения содержит оксиды (в % по массе): SiO2 - 64-73,4; Na2O3 - 10-15,5; К2О - 0-5; СаО - 2,5-26,5; MgO - 0-4,5; Аl2О3 - 0-7,2; Fe2O3 - 0-0,4; SO3 - 0-0,5; В2О3 - 0-5.

Сырьевыми материалами для производства стекла являются: кварцевый песок, сода, доломит, известняк, поташ, сульфат натрия.

Производство строительного стекла состоит из следующих основных операций: обработка сырьевых материалов; приготовление ших­ты, варка стекла, формование изделий и их отжиг.

Обработка включает дробление и помол материалов, поступаю­щих на завод в виде кусков (доломит, известняк, уголь), сушку влаж­ных материалов (песок, доломит, известняк), просеивание всех ком­понентов через сита заданного размера. Приготовление шихты включает операции усреднения, дозирования и смешения.

Стекловарение производится в специальных стеклоплавильных печах непрерывного или периодического действия. При нагревании шихты до 1100-1150°С происходит образование силикатов сначала в твердом виде, а затем в расплаве. При дальнейшем повышении температуры в этом расплаве полно­стью растворяются наиболее тугоплавкие компоненты SiO2 и А12О3 -образуется стекломасса. Для осветления и гомогенизации температуру стекломассы повышают до 1500-1600°С. Стекловарение завершается охлаждением стек­ломассы до температуры, при которой она приобретает вязкость, тре­буемую для выработки стеклоизделий.

Формование изделий произ­водится различными методами: вытягиванием, литьем, прокатом, прессованием и выдуванием. Формование листового стекла производится путем вертикального или горизонтального вытягивания ленты из расплава на специальных машинах (рис. 13). Лента вытягивается из стекломассы вращающимися валками машины через лодочку (огнеупорный брус с продольной прорезью). Отжиг – обязательная операция при изготовлении изделий. При быстром охлаждении для закрепления формы изделий в них возни­кают большие внутренние напряжения, которые могут привести к самопроизвольному разрушению стеклоизделий.

Рис. 14. Схема работы машины для вертикального вытягивания стекла: 1 - лента стекла; 2 - стеклян­ный расплав; 3 - валики; 4 - шахта машины; 5 - камера; б - горелка для поддержания высо­кой температуры в камере; 7 - холодильники

Закалка – эта операция приме-няется при получении стекла с по­вышенной в 4-6 раз при сжатии и в 5-8 раз при изгибе прочностью по сравнению с обычным стеклом. Закалка проводится доведением стекла до пластического состояния и затем резким охлаждением по­верхности.

Заключительная обработка изделий включает в себя операции шлифования, полирования, декора-тивной обработки.

Из стекла получают сле-дующие материалы, применяемые в строительстве.

Листовое стекло – основной вид стекла, используемый для остек­ления оконных и дверных проемов, витрин и внутренней отделки зданий. Производится толщиной от 2,0 до 6,0 мм трех марок: полированное, непо­лированное улучшенное, неполированное.

Витринное стекло производится двух марок: полированное и неполированное, толщиной 6,5-12 мм и максимальных разме­ров 3000x6000 мм. Применяется для остекления витрин, витражей и окон общественных зданий.

Стекло листовое узорчатое имеет на одной или обеих сторонах четкий рельефный узор и изготовляется способом проката. Узорчатое стекло бывает бесцветным и цветным, окрашенным в массе или нане­сением на поверхность его пленок оксидов различных металлов. Применяется для декоративного остекления оконных и дверных про­емов, внутренних перегородок, крытых веранд и т.д.

Армированное листовое бесцветное и цветное стекло для уст­ройства световых проемов, фонарей верхнего света, ограждений в зданиях и сооружениях различного назначения. Для армирования применяется сварная или крученная сетка из стальной проволоки диаметром 0,45-0,60 мм. Армированное стекло отличается повышен­ной прочностью и огнестойкостью.

Блоки стеклянные пустотелые применяются для устройства на­ружных и внутренних ограждений, которые помимо хорошей светопропускающей способности имеют хорошие тепло- и звукоизоляци­онные свойства. Стеклоблоки представляют герметически закрытые полые стеклянные коробки с гладкими наружными и ребристыми внутренними поверхностями.

Профильное стекло представляет собой пого­нажные длинномерные светопрозрачные изделия, применяемые для устройства светопрозрачных ограждений и самонесущих стен, внут­ренних перегородок и прозрачных плоских кровель в зданиях раз­личного типа. Профильное стекло изготовляется открытого (швел­лерное, ребристое и т.д.) и замкнутого (коробчатое, овальное, тре­угольное и т.д.) сечений.

Стеклопакеты - изделия, состоящие из двух или более листов светопропускающего стекла, соединенные между собой по контуру таким образом, что между ними образуются герметически замкнутые прослойки, заполненные сухим воздухом или другим газом. Они применяются для остекления окон и дверей, витрин, зенитных фона­рей зданий различного назначения.

Облицовочная плитка - изделия из неокрашенного или цветного глушенного стекла размерами от 50x50 до 150x150 мм и толщиной 4-9 мм. Лицевая поверхность плиток может быть гладкой или с различными рельефными узорами, тыльная сторона - рифленой или шероховатой, что обеспечивает лучшее сцеп­ление с раствором.