2.Металлические строительные материалы и изделия

Твердые,ковкие,блестящие, с искусственной кристаллической структурой.

Основное сырьё – рудные горные породы.

Железные руды, (до 70%Fe). Красный, магнитный бурый и шпатовый железняк

Алюминиевые (бокситы) – Al2O3 до 60%)

Цветные (десятые доли, единицы %).

Основы технологии: обработка сырья, дозировка, плавка, формование.

Для обработки лицевых поверхностей применяются механич и химич способы отделки

Обработка сырья - дробление, перемывка, обогащение железных руд

Плавка

В доменных печах: чугун: передельный (до 90%) – на сталь и литейный, серый.

В мартеноских, жлектрических, в кислородных конверторах: сталь: углеродистая и легированная.

В спецваннах (электролиз, очистка): Alи его сплавы,Cuи её сплавы (бронза:Cu+ олово, латунь:Cu+ цинк),Mgи его сплавы,Tiи его сплавы, цинк, олово, свинец.

Виды чёрных металлов: чугун, сталь.

В процессе плавки получают металлы, в процессе формования - металлич. материалы.

Формование-литье, прокат, штамповка, прессование, экструдирование.

Виды

Из чугуна	Из стали, цветных металлов и сплавов
Подушки колонн, Тюбинги(укрепляющие своды тоннелей) Трубы, радиаторы, Сантехнич изделия Декоративно-художественные (ограды, решётки) Недостатки чугуна-высок плостность и хрупкость	Листы, в т.ч. профильные Профили Оболочки, мембраны, черепица Канаты, тросы, декоративно-художественные изделия.

Св-ва

Средн плотн стали 7860

Пористость,гигроскопичность,водопоглощение отсутствуют

Главные положительные свойства всех металлов и материалов из них:

Сравнительно высокая прочность. Rсж,раст,изг 300-400 мПА, но может достигать и 1000. Причина – характер структуры: кристаллическая, отличающаяся гармоничностью и простотой.

Сравнительно высокие пластичность и упругость(кроме чугуна - хрупкий).

Отрицательные: Основной минус – способность к коррозии: химической, электрохимической, биологической и другой.

Способы защиты: покрытия, в т.ч. ЛКМ. Изменение состава металла или среды.

Ползучесть.

Эст.характ. оригинальны и регулируются в широких пределах. иногда обогащаются в процессе эксплуатации (патина на меди, фактура может быть рельефной, шероховатой, гладкой, матовой, блестящей.

Отделка лицевой поверхности: механическая, химическая, термическая, красками, лаками, оксидирование (анодирование. Анодир – алюминий.). Получение коррозиеустойчивых и лёгких сплавов (титановых сплавов), универсальных легированных сталей (ванадий, азот, алюминий + сталь, производство эффективных профилей

Минеральные вяжущие

Минеральные вяжущие - тонко измельченные минеральные порошки, образующие при смешивании с водой пластично-вязкую массу, которая с течением времени, под влиянием физико-химических процессов, переходит в камневидное состояние.

МВ + H2O+ перемешивание = пластично-вязкая масса + время = искусственный камень

Сырьё:

Основное - осадочные горные породы (гипсовый камень, известняк, глина);

Добавки - изменяют свойства МВ и СМ на их основе (от десятых долей до десятков процентов)

Сырье- природный гипс-гипсовые вяжущие

Природный магнезит и доломит -магнезиальные вяж

Известняк + глина, где-то 3 к 1. Помол => 1450 С= клинкер(искусственные минералы в гранулах) + помол = портландцемент

Известняк (CaCO3,MgCO3) дробление => 100-120градусов => комовая воздушная известь* (*опасно-пережог!) => помол => воздушная известь.

Гипсовый камень

(CaSO4;2H20)

Помол => 110-160 градусов => гипс строительныйCaSO4 ½H20.

Основы технологии

1.помол – мелкие частицы (порошок)

2.обжиг - для получения веществ, реагирующих с водой

Воздушные	Гидравлические (цементы)
Гипс строительный и др гипсовые Воздушная известь		Портландцементы	глиноземистые	Напрягающийся Цемент, Расширяющийся Цемент
		1.обыкновенные Быстротвердеющий 2.декоративные (белый,цветной) 3. с ПоверхностноАктивнымиДобавками (гидрофобный,пластифицированный) 4.с АктивнымиМинеральнымиДобавками (ШлакоПортландЦемент,ПутсалановыйПортландЦемент)

Известно более50 видов цементов

Свойства

Способность твердеть после перемешивания с определённым количеством воды.

С химической точки зрения основная реакция – гидратация. X +H20 = ХиH20

С физической точки зрения: схема твердения:

1.МВ + Н20 - растворение 2.гель – колондация 3.кристалл (сложная форма)- кристаллизация.

Водопотребность

Теор 20% воды от массы МВ

Практ 40-70% от массы МВ

Коррозионная стойкостьИк на осн ПЦ ограничена

Прочность ИК на осн МВ зависит от прошедшего времени.

Деформативность:

Набухание опасно для ИК на основе воздушных МВ

Усадка опасна для ИК на основе гидравлических МВ

Область применения- производство искусственных каменных материалов и красок(известковых,цементных)

Строительные материалы на основе МВ

Причины массового применение См ан осн МВ

1.значительные запасы сырья

2.возможность удовлетворить требованиям всех видов строительства

3.конструкционная совместимость с другими СМ

4.возможность получения разнообразных форм и видов внешней отделки

5.сравнительно низкие энергоёмкость и себестоимость

сырье

а)основное

1.МВ

2.вода

3.упрочняющие компоненты (арматуры,заполнители)

4.добавки - минеральные или органические

заполнители

-мелкие (песок)

-крупные (щебень,гравий)

-волокнистые

-искусственные

-природные-кварц,песок

заполнители-до 90% по объему и до 8% по массе

Осн.техн.

Дозировка- перемешивание (гравитационное и турбулентное), формование(укладка)=> виброуплотнение - обеспечение требуемой скорости твердения. Ускорение= Пропарка(Tдо 100 и>) и автоклав(влага до 100%)

- отделка лицевой поверхности

Отделка лиц поверхности

1.механическая

2.облицовка плитками, плитами

3.красками

4.декор бетонами (3-5см)

5.декор растворами (1-2см)

6.листы,пленки,обои (только в интерьере)

7.химич (обнажение крупного заполнителя)

8.дроблеными материалами (природ, искусств и смеш)

9.металлизация

10.термическая (огневая, высокотемпературная и плазма)

основные виды

1.бетон

2.железобетон

3.строит растворы

4.силикатные

5.гипсовые

6.асбестоцементные

и ИК с другими минволокнами

свойства и разновидности

бетон (цементный)

1.общего назначения

2.спецназначения (дорожный,теплоизоляционный,гидротехнический,жаростойкий,декоративный)

плотность

особо тяж >2500

тяж 2200-2500

облегч 1800-2200

легкий 500-1800

прочн при сж 5-80 мПА

Мрз-сотни циклов

Легкий бетон-массовое применение в практике строительства,в т.ч. для гидротехнических сооружений,высотные здания

На порист заполн-керамзитобетон итп

Крупнопористый –без мелкого заполнителя

Ячеистый –без крупного заполнителя-пенобетон,газобетон

Преимущества ЛБ-ТБ = около 1000 кг сырья на м3

Примерно в 2 раза ниже трудозатраты

Меньше толщина огражд конструкции

Укрупнение изделия

Но прочность и деформативность выше, чем у ТБ

Долговечность любого бетона ограничена,для ее повышения

1.повышение плотности структуры (естьминусы)

2. гидрофобизация

Железобетон

ЖБ-композитный материал (бетон+арматура [из стальных проволок,стержней и и каркасов из них])

Прочн на изг и раст значительно выше,чем у бетона

Сборный на заводе	Монолитный (на стройке)
Панели, блоки, оболочки, каркасы, профильные элементы

Строительные растворы

СР-ИК без крупного заполнителя в виде тонкого (1-2см) слоя на др См

По составу:известковые,цементные,смешанные

По назначению

1.кладочные

2.монтажные

3.спец назначения

4.отделочные (декор штукатурки)

-искусстве мрамор

-каменные штукатурки

-сграффито

-терразитовые

-известково-песчаные

-известково-мраморные

Мрз десятки циклов, но и до 300

Rсж 0,4-20 мПА

Гипсовые

Гипсокартонные листы, гипсоволокнистые листы, гипсобетон, гипсоволокнистые панели, профильные изделия, плиты (литые, АГШ и АГШТ[акустические])

Cр плотн 1100

Rсж 2-4 мПА

+низкая энергоемкость производства

+низкая себестоимость(самые дешевые ИК)

-разрушение при действии воды

СМ на основе искусственных полимеров

Полимеры-вещества, молекулы которых состоят из тысяч и сотен тысяч атомов, построенные путем многократного повторения одинаковых групп или звеньев.

Полимеры получены человеком из природных веществ

Сырье

-полимеры

-пластификаторы

-красители

-катализаторы

-стабилизаторы

-наполнители(порошки, волокна, листы, ткани)

Полимеризация (без изменения химического состава и выделения побочных продуктов)	Поликонденсация (хим состав меняется,выделяются побочные продукты)
ПолиВинилХлорид ПолиСтирол Полиэтилен ПолиАкрилы ПолиКарбонат	Фенолоальдегидные Карбамидные Полиэфиры Полиуретаны Эпоксидные(корроз.стойк, прочн, низк усадка) Кремнийорганические (выс теплостойк)

Основы технологии

-дозировка

-перемешивание

-формование

1.экструзионный способ (погонажные,рулонные)

2.горячее прессование (мат с большим кол-вом наполнителя)

3.литье под давлением (впрыскиевание в стальную форму)(тонкие листовые и плитные)

4.Вакуумформование.

5.каландрирование (ZилиL-образные валы-каландры.) (вальцевание –рулонные)

99% пластмасс не требуют дополнительной отделки.

-отделка лиц пов

1.окрашивание(объемное и поверхностное)

2.печатание

3.тиснение

4.аппликация

5.декалькомания

6.металлизация

основные виды

а)рулонные

-линолеумы (одно- многослойные, на поризованной подоснове или без неё) *по факту-поливинилхлоридные покрытия

-синтетические ковровые материалы

-пленки

-обои

-кровельные и гидроизоляционные рулонные

б)погонажные

в)листовые и плитные

-стеклопластики (плоские,волнистые)

-декор бум-слоистые пластики

-светопрозрачные листы

-плиты (отделка пола,редко-потолок,стены)

-полиформ (квадратные плиты из ударопрочного полистирола с добавлением вспенивающего компонента с окраской-отделка потолков и стен)

-плитки полистирольные

-плитки «превинил»

-плиты теплоизоляционные

-плиты пенополистирольные,пенопласты

г)монолитные

-эпоксидные,полиуретановые,метилметакриловые и др составы для покрытия полов

-полимербетоны

д)мастики

-гидроизоляционные

-герметизирующие

е)лакокрасочные

свойства

+возможность получения СП со сравнительно низкой ср плотностью (пенопласты 50-100 кг на м3),со сравнимо низкими Г,Вм,водопроницаемостью (мастики для гидроизоляции)

+со сравнительно высоким R

+с самой низкой теплопроводностью (пенопласты 0,07%)

+нет ограничений по цвету, фактуре, рисунку, могут быть светопрозрачными

-опасность с экол точки зрения:

- опасны для здоровья

- при пожаре опасны для жизни

-старение структуры

-«малотоксичны»

области применения

-конструкционные (пенопласты, мастики, гидроизоляционные)

-конструкционно-отделочные (линолеумы)

-отделочные (ДБСП)

Строительные материалы специального назначения

Герметизирующе СМ

Цель применения: обеспечение герметичности (непроницаемости для влаги, воздуха) стыков сборных элементов зданий и других частей конструкций)

Осн виды :

-рулонные (полимеры-ленты, жгуты, полосы)

-мастичные (полимерные-твердеющие, нетвердеющие)

осн характеристики

-паровлагонепроницаемость

-относительное удлинение (способность деформироваться без нарушений целостности структуры 40-100%)

теплоизоляционные

цель применения:обеспечение нормального теплового режима в помещениях и экономия энергозатрат на отопление зданий

основные виды:

пористоволокнистые		ячеистые
органические	неорганические	Органические	Неорганические
-Из древесины (ДВП) и др раст волокон -из стружек (ДСП) и других древ отходов (плиты,блоки)	-минераловатные -стекловатные -асбестосодержащие	-пенопласты -фенопласты -пробковые -пенополистирол -пенополиуретан	-из поризованных керамических -пеностекло -ячеистые бетоны

осн характеристики

ср плотн <500

П>50%

Лямбда<0,3

Эффективна замкнутая пористость

Звукоизоляционные

Цель применения: обеспечение нормального звукового режима в помещениях,защита от внешних источников шума

Св-ва

Ср плотн., П аналогичны теплоизол

Эффективна сообщающаяся система пор (стекло-минераловатные см)

Кровельные СМ

Цель : обеспечение нормального влажностного режима в помещениях и защита других СМ от воды

листовые	рулонные	черепица
Металлические Из стекла Из стеклопластика Асбестоцементные Из оргстекла Битумно-полимерные	Битумные (рубироид итп) Битумнополимерные Полимерные	Металлическая Из мелкозернистого цементного бетона Полимерная Керамическая Битумно-полимерная

Св-ва

Главное-при действии воды

Металлические,из стекла,оргстекла-П,Г,В=0% + твердые рулонные,мастичные Вм<5%

Из мелкозерн бетона,керамические,асбестоцементные-скатная кровля

СМ СПЕЦ НАЗНАЧЕНИЯ

1. КРОВЕЛЬНЫЕ и ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ СМ

(для обесп норм. влажностного режима в помещении и защиты др СМ от влаги/воды)

СВОЙСТВА

• П, Г, В = 0% (Ме, из стекла/оргстекла)

• В_m< 5% (низкое!)

ВИДЫ

1. ЛИСТОВЫЕ

• Битумно-Полимерные

• АсбестоЦементные и ИК с др. минволокнами

• из Стекла (светопр)

• из ОргСтекла (светопр)

• Ме

• из СтеклоПластика^+/-(светопр)

2. ЧЕРЕПИЦА

• Ме (профильные листы)

• Полимерная

• Битумно-Полимерная

• Керамическая

• из мелкозернистого Цементного Бетона

3. РУЛОННЫЕ

• Битумные (рубероид и его разновидности)

• Битумно-Полимерные (монобитеп, фольгобитэп и др.)

• Полимерные (плёнки)

4. МАСТИЧНЫЕ

• Битумные (горячие / холодные)

• Битумно-Полимерные (битум+полиэтилен)

• Полимерные

2. ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ

(для обесп герметичностистыков сборных эл. ЗД и др частей конструкций)

СВОЙСТВА

• ПароВлагоНепроницаемость

• ОУ (Относительное Удлинение) > 40-100%

ВИДЫ

1. РУЛОННЫЕ

• Полимерные (ленты, жгуты, полосы)

2. МАСТИЧНЫЕ

• Полимерные (Твердеющие/НеТвердеющие)

3. ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ

(для обеспечения норм теплового режима в помещ и экономии энергозатрат на отопление ЗД)

СВОЙСТВА

• ρ_ср< 500 кг/м³*(кроме керам./из ЯБ)

• П> 50 (у пенопластов 96%)

• λ< 0,2 (у пенопластов 0,04! у воздуха 0,02 Вт/м^οС)

ВИДЫ

1. Пористо-Волокнистые

1. мин

• МинералоВатные (плиты, маты, профильные)

• СтеклоВатные (плиты, маты, профильные)

• АсбестоСодержащие (плиты, маты, профильные)

2. орг

• ДВП (из раст волокон)

• ДСП (из древ отходов)

2. Ячеистые

1. мин

• из поризованных Горных Пород (вермикулита, перлита)

• Керамические

• из ПеноСтекла

• Ячеистые Бетоны

2. орг

• Пенопласты

• Фенопласты

• ПеноПолиСтирольные (ППС)

• ПеноПолиУретановые (ППУ)

4. ЗВУКОПОГЛОЩАЮЩИЕ

(для обеспечения норм звукового режима в помещении, защиты от внешних источников шума)

СВОЙСТВА

• ЭФФЕКТИВНА сообщающаяся система пор (Стекло-Минераловатные СМ)

• ρ_ср< 500 кг/м³*(кроме керам./из ЯБ)

• П> 50 (у пенопластов 96%)

• α > 0,2

α>0,2 – 0,4 __ 3 класс ЗвукоПоглощ СМ

α > 0,4 – 0,8 __ 2 класс ЗвукоПогл СМ

α>0,8 __ 1 класс ЗвукоПогл СМ

ВИДЫ

1. Пористо-Волокнистые

1. неорг (мин)

• МинералоВатные (плиты, маты, профильные)

• СтеклоВатные (плиты, маты, профильные)

• АсбестоСодержащие (плиты, маты, профильные)

• + ПеноГипсовые

2. орг

• ДВП (из раст волокон)

• ДСП (из древ отходов)

2. Ячеистые

1. неорг (мин)

• из поризованных Горных Пород (вермикулита, перлита)

• Керамические

• из ПеноСтекла

• Ячеистые Бетоны

2. орг

• Пенопласты

• Фенопласты

• ПеноПолиСтирольные (ППС)

• ПеноПолиУретановые (ППУ)

7.1.

Лакокрасочные строительные материалы.

Определение.

Жидкотекучие многокомпонентные составы, наносящиеся на лицевую поверхность других СМ и образующие после высыхания тонкую пленку.

Этапы создания.

1.природные красящие вещества

2.на основе природных компонентов

3.на основе искусственных компонентов(а так же полимеры).

СЫРЬЕ

1. для КРАСОК (связующее олифа/мин/полимерные/смешанные ++растворитель+пигмент+наполнитель+сиккатив)

2. для ЛАКОВ(связующееприр/иск полимеры ++растворитель+сиккатив)

3. для ГРУНТОВОК // ШПАКЛЕВОК (связующеемин/полимерные/смешанные++растворитель+пигмент^±+наполнитель^±)

Основы технологий.

Дозировка -> смешивание

Требуются гораздо более точные параметры чем при производстве др СМ.

Минимальное отклонение от дозировки приводит к другим оттенкам.

Основные виды.

Краски.

1.Водорастворимые

1.1 минеральные

–известковые (побелка)

-известково-цементные

-силикатные

1.2 полимерные

Водоэмульсионные, акриловые, ПолиВинилАкрилатные.

1.3 Смешанные

-гипсополимерные

-гипсополимерцементные

-полимерцементные

2.Водонерастворимые

2.1 масляные: масло, олифа

2.2 эмалевые

-глифталевые

-алкидные

-перхлорвиниловые

2.3.Летучесмоляные

Каучковые

эпоксидные

Лаки.

1.масляносмоляные(на основе природного связывающего)

2.битумные и асфальтовые(на основе нефти, битума и асфальта)

3.синтетические(на основе исключительно полимеров)

-перхлорвиниловые

-алкидные

Свойства.

В жидком состоянии: вязкость 20-80 секунд(степень подвижности)

Укрывистость в г/м2 ≥? 60-200 г/м2

скорость высыхания в часах ≥ 0.5- 200 г/м2 (до 200 г/м2 высокая укрывистость)

Экологические требования: безвредность при высыхании

Предпочтительнее водорастворимые

Большинство свойств определяются на металлической основе.

П,Г,В ,Мрз, корозионная стойкость, адгезия, прочность сцепления с поверхностью.

ЛАКОКРАСОЧНЫЕ CMна основе полимеров (ЛКМ)

Жидкотекучие многокомпонентные составы, наносимые на лицевую поверхность других СМ и образующие после высыхания тонкую пленку _{*!(подготовить поверхность)!}

Этапы создания: природные красящие вещества→на основе природных компонентов → на основе искусственных компонентов, в т.ч. полимеров

Создавались эмпирически до XIX в.

ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ

ДОЗИРОВКА¹⁰→ ПЕРЕМЕШИВАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ

1. КРАСКИ

• ВодоРазбавляемые

• минеральные (известковые, цементные, силикатные)

• полимерные (ПолиВинилАцетатные, Акрилатные⁶)

• смешанные (Полимер-Цементные, ГипсоПолимерные, ГипсоПолимерЦементные)

• ВодоНеразбавляемые

• масляные

• эмалевые¹²(алкидные, ПерХлорВиниловые, КремнийОрг-е)

• летуче-смоляные (каучуковые)

2. ЛАКИ¹

• масляно-смоляные²(на основе прир связующих)

• смоляные (на основе иск полимеров: ПерХлорВиниловые³, алкидные⁴)

• битумные⁵(на основе нефтяного битума)

• асфальтовые (на основе асфальта)

СВОЙСТВА

А. В жидко-текучем состоянии

1. Вязкость, - 20- 80 сек

2. Укрывистость, г/м²,> 60 - 200 г/м² - высокоукрывистые

3. Скорость высыхания, ч, > 0,5 - 72ч

• некоторые эмалевые ~ 0,5 -1,5 ч

• смешанные ~ 1 - 2 ч

• масляные - 20-24 ч

4. Экологические требования - безвредность при высыхании! Предпочтительны - водоразбавляемые краски!

Б. После высыхания

Большинство свойств определяются на металлической поверхности (подложке):

1. П, Г, В, Мрз, коррозионная стойкость, адгезия — прочность сцепления с поверхностью⁸

2. Комплексные испытания - (1 -1,5 года)

3. Эстетические характеристики - можно регулировать! Внешний вид - 7 классов¹⁴:

• 1-й класс __ без дефектов,

• 2-4 класс __ допускаются посторонние включения

• 4-7 класс __ разнооттеночность!!

4. Долговечность = свойства + учет вида СМ и качества его поверхности (необходима подготовка!) + влажность и t^oсреды

Реальные данные при наружной отделке в городе РФ:

• известковые ~ 1 год

• масляные - 3 года

• цементные - 5 лет

• полимерцементные ~ 8 лет

• кремнийорганические - 10 лет

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

ДЛЯ НАРУЖНОЙ ОТДЕЛКИ

{ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВОДОНЕРАЗБАВЛЯЕМЫЕ КРАСКИ // ЛАКИ МОРОЗОУСТОЙЧИВЫЕ}

ДЛЯ ВНУТРЕННЕЙ ОТДЕЛКИ

{ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ВОДОРАЗБАВЛЯЕМЫЕ КРАСКИ}

1_Лаки = полимер(обр пленку) +растворитель+добавки

2_для древесных покрытийв интерьере

3_защ от коррозии ДСП, паркетных изделий

4_для цв Ме и древ СМ

5_для Ме пов-тей

6_для отделки фасада

7_(количество краски для непрозрачного слоя на 1 м²)

8_изгибают Ме пластинку

9_(степень подвижности, консистенции)

10_ Требуются гораздо более точные (без допусков ±) параметры технологических операций, чем при производстве других СМ

11_отвердитель; в обр пропорциональности с Долговечностью!

12_отличаются блеском (хотя бы слабым)

13_важна Прочность сцепления, иначе СМЫСЛ ПРОПАДАЕТ!

Современные представления об эффективности СМ

ОСНОВНЫЕ КРИТЕРИИ ЭФФЕКТИВНОСТИ