III.8.Сортамент прокатних профілів та види арматурної сталі. Кольорові метали та сплави на основі міді, алюмінію, титану, магнію.
Прокатуванням металу під тиском між валками стана виготовляють: сортову сталь, прокатну сталь листову, кутники, швелери, двутаври, труби тощо (рис.1).
Рис. 1. Деякі види прокатних профілів:
1 – блюмс; 2 – квадратний з заокругленими кутами; 3 – квадратний; 4 –круглий; 5 – штаба; 6 – трикутний; 7 – овальний; 8 –напівкруглий; 9 – сегментний; 10 – ромбоподібний; 11 – нерівнобічний кутовий; 12 – рівнобічний кутовий; 13 – швелер; 14 – двотавровий; 15 – тавровий; 16 – рельса; 17 – зетового профілю; 18 – колонний.
Основну масу прокатних сталевих виробів одержують прокатуванням у гарячому стані при температурі 900…1250 С (гаряча прокатка) й невелику частину –у холодному стані (холодна прокатка). На сортаменти є відповідні стандарти найбільш раціональних типів профілів та частоти градацій їх.
Сортова сталь: кругла (діаметром 10…210 мм), застосовується для виготовлення арматури, скоб, болтів; квадратна (сторона квадрата 10…100 мм); штабова (завширшки 12…20 мм) – для виготовлення в’язей, хомутів та бугелів.
Сталь листова: листи завтовшки 4…160 мм, завширшки 600…3800 мм; тонколистова дахова чорна чи оцинкована завтовшки до 4 мм; широко поличкова завтовшки 6…60 мм, завширшки 200…1500 мм, завдовжки 5…12 мм.
Кутові профілі (рівнобокі та нерівнобокі) випускають площиною перерізу 1…140 см2.
Швелери характеризуються перерізом і визначаються їхнім номером, який відповідає висоті стінки швелера у сантиметрах.
Двутаври – це основний балочний профіль, він позначається номером відповідно до його висоти у сантиметрах.
Труби мають діаметр 8…1620 мм. Вони можуть бути круглого, квадратного та прямокутного перерізу, безшовними та зварними.
Важливим напрямом у справі економії та раціонального використання металу в будівництві є застосування гнутих профілів прокату і сталей підвищеної та високої міцності в конструкціях промислових будівель і споруд. Найбільш доцільною конфігурацією профілів із сталей підвищеної міцності є замкнута форма поперечного перерізу. Такі профілі мають високу корозійну стійкість, бо піддаються корозії тільки за зовнішнім периметром.
Для армування залізобетонних конструкцій сталь застосовують у вигляді стержнів, дроту, зварних сіток, каркасів. Арматурна сталь може бути гарячекатаною (стержньова) та холодно тягнутою (дротова).
За формою сталь випускають круглою, а для покращення зчеплення – періодичного профілю. Для підвищення механічних властивостей сталь обробляють наклепом і застосовують термічну обробку.
Стержньову арматуру залежно від механічних властивостей поділяють на класи: A-III, A-II, A-III, A-IV та ін. При позначенні класу термічно зміцненої арматурної сталі додають індекс «т» (наприклад, Aт-III), зміцненої витягуванням – «в» (наприклад, Aв-III).
Арматурний дріт може бути холодно тягнутим класу В-I (низько вуглецевий) для не напружуваної арматури і класу В-II (вуглецевий) для напружуваної арматури. Для звичайного армування застосовують переважно арматурну сталь класів A-III (марок 25Г2С, 35ГС та ін.), A-II (марки Ст5) та звичайний арматурний дріт, а при відповідному обґрунтуванні – також A-I (марки СтЗ) та A-IIв.
Для попередньо-напруженого армування використовують високоміцний дріт, арматурні пасма і арматуру класу A-IV (марок 30ХГ2С, 20ХГСТ, 20ХГ2Ц та інші низьколеговані сталі), а також зміцнену витягуванням сталь класу A-IIIв (марок 35ГС, 25Г2С).
В будівництві широко застосовують алюмінієві сплави як конструкційний матеріал для виготовлення корозійностійких, декоративних несучих конструкцій, стінових панелей, покрівлі, облицювання, заповнення віконних блоків, підвісної стелі, також труб і різноманітних деталей.
Алюміній отримують із глинозему – продукту переробки бокситів, нефелінів, алунітів. В чистому вигляді він використовується для виготовлення фарб, як газоутворювач, у вигляді фольги. Чистий алюміній має невисоку міцність, високу пластичність. Як конструкційний матеріал алюміній використовують у вигляді різних сплавів. Позитивними властивостями алюмінієвих сплавів є низька середня густина, висока міцність і корозійна стійкість, а негативними – низький модуль пружності, високий коефіцієнт лінійного термічного розширення та інші. Застосування сплавів дозволяє знизити масу стін і покрівлі в 10…80 разів, скоротити трудомісткість монтажу та його строки у 2…3 рази, збільшити обіговість збірно- розбірних споруду у 3…5 разів.
Сплави з алюмінію поділяються на дві групи: здатні до деформування та для лиття, із сплавів першої групи отримують прокатні, ковані та штамповані профілі. Основним видом сплаву цієї групи є дюралюміній – сплав алюмінію із міддю (2,2 … 4,8 %), магнієм (6,4 … 2,4 %) і марганцем (0,4 … 0,8 %). Дюралюміній має порівняно невисоку твердість (за Брінелем НВ = 42 … 45), високу міцність (360 …790 МПа), границю текучості – 190…340 МПа.
Крім алюмінієвих сплавів у будівництві застосовують мідні сплави – латуні та бронзи. В латунях основним легуючим елементом є цинк (до 4,5 %), а в бронзах – олово, алюміній, кремній та інші. Латуні та бронзи мають високу міцність (300…600 МПа) і твердість (НВ = 200…250), корозійну стійкість, сприятливі антифрикційні властивості.
До найлегших конструкційних матеріалів належать магнієві сплави (густина магнію 1,7г/см). Так само, як і алюмінієві сплави, їх поділяють на сплави, що деформуються (МД) та ливарні (МЛ). Низька густина у поєднанні з високою міцністю та корозійною стійкістю характерна також і для титанових сплавів.