Строительные материалы и изделия

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ И СПЛАВАХ

щшт^

«Металлы кристаллические вещества, характеризующиеся высо - кши 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. т

В технике обычно применяют не чистые металлы, а сплавы, что связано с трудностью получения чистых веществ, а также с необходи­мостью придания металлам требуемых свойств.

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. l Применяемые в строительстве металлы делят на две группы: черные

и цветные.

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

Сталь — сплав железа с углеродом (до 2,14 %) и другими элемен­тами. По химическому составу различают стали углеродистые и леги­рованные, а по назначению — конструкционные, инструментальные и специальные.

Чугун — сплав железа с углеродом (более 2,14 %), некоторым коли­чеством марганца (до 2 %), кремния (до 5 %), а иногда и других элементов. В зависимости от строения и состава чугун бывает белый, серый и ковкий.

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

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

Металлы обладают высокой прочностью, причем прочность на изгиб и растяжение у них практически такая же, как и на сжатие (у каменных материалов прочность на изгиб и растяжение в 10... 15 раз ниже прочности на сжатие). Так, прочность стали более чем в 10 раз превышает прочность бетона на сжатие и в 100...200 раз прочность на изгиб и растяжение; поэтому, несмотря на то, что плотность стали (7850 кг/м3) в 3 раза выше плотности бетона (2500 кг/м3), металлические конструкции при той же несущей способности значительно легче и компактнее бетонных. Этому способствует также высокий модуль упругости стали (в 10 раз выше, чем у бетона и других каменных материалов). Еще более эффективны конструкции из легких сплавов (табл. 7.1).

Металлы очень технологичны: во-первых, изделия из них можно получать различными индустриальными методами (прокатом, волоче­нием, штамповкой и т. п.), во-вторых, металлические изделия и конструкции легко соединяются друг с другом с помощью болтов, заклепок и сварки.

Однако с точки зрения строителя металлы имеют и недостатки. Высокая теплопроводность металлов требует устройства тепловой изо­ляции металлоконструкций зданий. Хотя металлы негорючи, но ме­таллические конструкции зданий необходимо специально защищать от действия огня. Это объясняется тем, что при нагревании прочность металлов резко снижается и металлоконструкции теряют устойчивость и деформируются. Большой ущерб экономике наносит коррозия ме­таллов (см. §7.10). Металлы широко применяют в других отраслях промышленности, поэтому их использование в строительстве должно быть обосновано экономически.