Строительные материалы, полученные термической обработкой

Термическая обработка материалов является необходимым технологическим приёмом, с помощью которого происходит переход одной фазы в другую с поглощением энергии и изменением химического и минералогического состава материала. Появление расплава способствует уплотнению материала, повышению его прочности, слитности или, наоборот, из расплава легко сделать волокно, воздушную, пористую структуру.

Высокотемпературной обработке подвергают глины, пески и горные породы, а также металлы. Из минерального сырья получают искусственные каменные строительные материалы: кирпич, керамическую плитку, черепицу, стекло, каменное литьё, минеральную вату, бетоны, металлы и другие изделия.

 

3.1 Керамические материалы

Изделия, сделанные из глины, называются керамическими. Глины – это осадочные породы разнообразного состава, основу которого составляют алюмосиликаты с включениями песка, солей кальция, магния, железа и др. По причине разного минерального состава глины отличаются по свойствам и по отношению к температуре и называются легкоплавкими, тугоплавкими, огнеупорными и высшей огнеупорности. Снижают температуру плавления глин плавни – оксиды железа и щелочей, которые при необходимости добавляют в глиняное тесто.

Глину добывают в карьерах, где она должна в раздробленном виде вылёживаться не менее года для более полного разрыхления. За год происходит выветривание, когда на твёрдые куски породы действуют все метеорологические факторы и они рассыпаются, становятся более мягкими, поддаются механической обработке на заводе, превращаясь в пластичную массу. Так как глинистые частички очень малы, менее 0,005 мм, удельная поверхность глин велика, частички могут удерживать большое количество воды, превращаясь в вязкое тесто, которое называют жирным. Тесто легко формуется, принимает любую форму, но после высыхания, когда вода уходит, частички остаются на расстояниях друг от друга, изделие покрывается сеткой трещин и даже деформируется, поэтому жирную глину отощают. В качестве отощителей в глиняное тесто вводят до 50% песка или зол и молотых шлаков. Если надо изготовить кирпич более лёгкий, пористый, то в тесто добавляют выгорающие или порообразующие добавки – опилки, молотый уголь или молотый известняк, выделяющийся при обжиге газ. Есть и другие технологические добавки: пластификаторы, плавни, красители.

Глиняное тесто формуют (делают кирпич) двумя способами: пластическим формованием, когда в тесте содержится до 18-28% воды, и полусухим прессованием с содержанием воды в тесте 7-10%. Такая технология дешевле, так как отформованные изделия не требуется сушить (изделия сразу после формования идут на обжиг), но они имеют менее плотную структуру и меньшую морозостойкость, поэтому их нельзя применять для цоколей зданий, фундаментов и стен влажных помещений.

Отформованные кирпичи пластическим способом необходимо сушить до влажности не более 5%, на что расходуется больше энергии. Только после сушки кирпич можно отправлять в обжигательную печь на обжиг.

При сушке изделий в сушильных камерах происходит воздушная усадка и чем пластичнее было тесто, тем больше усадка (до 10-18%). Высушенные изделия отправляют в обжигательную печь, где температура 1000-1200ºС. В печи при спекании происходит стяжение частиц в результате расплавления легкоплавких компонентов глины с плавнями, сопровождающееся огневой усадкой, составляющей 2-8%. В структуре кирпича образуется матрица из расплава в виде стекловидной фазы, объединяющая более крупные частицы нерасплавленного песка и минералов. Таким образом, керамические материалы – это композиционные материалы, имеющие матрицу и армирующие компоненты.

Главнейшим свойством при изготовлении изделий из глины является спекаемость – способность при обжиге частично расплавляться и, остывая, переходить в камневидное состояние за счёт удаления химически связанной воды с образованием при температуре спекания водостойких и прочных минералов силлиманита (Al₂O₃ SiO₂) и муллита (3Al₂O₃ 2SiO₂).

Прочный черепок образуется за счёт склеивания этих соединений расплавом из легкоплавких глинистых минералов. При более низкой температуре обжига эти минералы не образуются, остаётся глинистый минерал метакаолинит (Al₂O₃ 2SiO₂), такой кирпич называют недожогом. Он отличается более алым цветом, низкой прочностью, низкой водостойкостью. Изделия спецкерамики (огнеупорный кирпич, клинкерный кирпич, а также изделия тонкой керамики – фарфор, фаянс) обжигают при более высокой температуре – от 1300 до 1800ºС.

Изделия, изготавливаемые из глины:

- стеновые (кирпич);

- облицовочные для фасадов (лицевой кирпич, плитка);

- облицовочные для внутренних помещений;

- плитки для пола, клинкерный кирпич для мощения дорог;

- спецкерамика (огнеупорная, кислотоупорная, строительный фаянс);

- заполнители для лёгких бетонов (керамзит), лёгкий кирпич.

Следует знать, что эти изделия делятся на две группы:

1) пористые (водопоглощение более 5% – кирпич, черепица, облицовочные плитки);

2) плотные (водопоглощение менее 5% – плитки для пола).

К группе стеновой керамики относится кирпич обыкновенный, эффективный (пустотелый, пористо-пустотелый, лёгкий, пустотелые камни, блоки и плиты), а также крупноразмерные блоки, панели из кирпича и керамических камней.

Кирпич обыкновенный имеет размеры 250×120×65 мм, утолщённый- 250×120×88 мм и модульный – 288×138×65 мм. Масса не должна превышать 4,3 кг, поэтому кирпич делают с пустотами.

По плотности кирпич делят на три категории: обыкновенный – со средней плотностью более 1,6 г/см³; условно-эффективный, плотность которого находится в пределах 1,6-1,45 г/см³; эффективный – сплотностью не более 1,45 г/см³.

Керамические стеновые изделия, изготовленные из глиняной массы, где в качестве отощителей добавлены молотые диатомиты или трепелы имеют среднюю плотность ещё ниже – 1,3-0,7 г/см³. Такой кирпич используют как теплоизоляционный материал.

Прочность кирпича определяют в соответствии со стандартом, испытывая его при изгибе и сжатии. Он относится к хрупким материалам, если прочность при изгибе намного меньше прочности при сжатии, и работает кирпич в стенах зданий также на сжатие. Поэтому марки (М) кирпича определяются по прочности при сжатии в кг/см²: 75, 100, 125, 150, 175, 200, 250, 300.

Морозостойкость кирпича определяется специальными испытаниями в морозильной камере и равна количеству циклов, которые кирпич прошёл без разрушения,- F15, F25, F35, F50.

Водопоглощение кирпича зависит от количества открытых пор и обусловливает как морозостойкость, так и теплопроводность материала. Чем выше марка кирпича, тем выше его плотность, тем ниже водопоглощение. Оно нормируется: для лёгкого кирпича должно быть не менее 8%, для более прочного и плотного – не менее 6%.

Теплопроводность кирпича зависит от его плотности, пористости. У обыкновенного кирпича она составляет λ = 1,16 Вт/(мºС), у пористого кирпича- 0,07-1,0 Вт/(мºС).

С готовой партией кирпича завод оформляет паспорт на продукцию, где указывают название кирпича по плотности, его марку и морозостойкость.

Облицовочные керамические материалы – кирпич и камни лицевые, крупноразмерные плиты, плитки керамические для внешней и внутренней облицовки стен, плитки для пола. Эти материалы отличаются не только размером, толщиной, но и свойствами, пористостью. Критерием качества облицовочных изделий является водопоглощение. Для наружных облицовочных плиток оно может быть от 5 до 7-8%, для плиток, предназначенных для внутренней отделки выше – до 16%.

Плитки для пола должны иметь ещё меньшее водопоглощение (не более 4%) и высокую износостойкость, т. е. более высокую плотность. Клинкерный кирпич, предназначенный для мощения дорог, имеет более высокую прочность (до 400-1000 кг/см²), плотность и водопоглощение его ограничивают 2%.

Кислотоупорный кирпич применяют для защиты аппаратов и конструкций, работающих в условиях кислой среды, агрессивных газов в дымовых трубах. Плитки кислотостойкие должны быть не ниже первого сорта, с водопоглощением от 0,4 до 8%, с кислотостойкостью 97-99%.

Кирпич для дымовых труб изготавливают из огнеупорных глин марок не ниже М125 с водопоглощением не ниже 6%; для внутренних сводов печей и труб изготавливают специальный кирпич – шамотный, огнеупорный с добавкой в качестве отощителя шамота (дегидратированной глины) или хромомагнезитовые добавки, отвальные шлаки и др.

Кроме этого из глин изготавливают дренажные и канализационные трубы. Для канализационных труб водопоглощение должно быть не более 8%, кислотостойкость – до 93%. Дренажные трубы, предназначенные для мелиоративного строительства, по водопоглощению не нормируется, морозостойкость их должна быть не менее F15.

Издревле используют глины для изготовления черепицы – штучный кровельный материал, который применяется и в наше время.

 

3.2 Стекло

 

Из расплавленного сырья получают такой необходимый для строительства материал как стекло. Сырьём для стекла служит кварцевый песок, сода, карбонатные добавки и сульфат натрия. Любое минеральное сырьё имеет непостоянный состав, поэтому при варке стекла в смесь вводят вспомогательные добавки – осветлители, глушители, красители и др. Из очищенного кварцевого песка, дроблёного известняка и соды готовят шихту и направляют массу в стеклоплавильные печи. При температуре 1100-1150ºС шихта становится жидким расплавом, называемым силикатным, который неоднороден и насыщен газовыми пузырьками. Для расплавления более тугоплавких компонентов – оксида кремния и алюминия, а также для гомогенизации и осветления расплава температуру стекломассы повышают до 1500-1600ºС. При этом снижается вязкость, газовые пузырьки свободно выходят, однородность расплава повышается, и после введения сульфата натрия он становится прозрачным. Чтобы формовать изделия или разливать сплав, его вязкость должна быть повышена. Поэтому стекломассу охлаждают (процесс называется студкой), она приобретает требуемую вязкость и из неё формуют стеклянные изделия способами: вытягиванием, литьём, прокатом, прессованием, выдуванием и флоат-способом. Последний из них является наиболее совершенным и производительным, когда стекломасса разливается тонким слоем на лист раскалённого олова. Поверхность получается очень ровной и гладкой, не требующей дальнейшей полировки. После этого лист с оловом быстро охлаждается и тонкий лист стекла приобретает аморфную структуру, благодаря чему становится прозрачным. Для снятия внутренних напряжений от быстрого охлаждения (растрескивание) готовое стекло подвергают отжигу и закалке по особому режиму. Переохлаждённый расплав называется стеклом. Большинство стёкол являются силикатными, т. е. в качестве основного стеклообразующего окисла в составе присутствует кремнезём – SiO₂.

В стекле образующие его окислы соединяются в любых соотношениях и представляют собой аморфный сплав, свойства которого зависят от количества того или иного оксида. Так, оксид алюминия повышает термическую, химическую и механическую прочность. Оксид кальция придаёт стеклу химическую стойкость и нерастворимость в воде, борный ангидрит понижает вязкость расплава, делает стекло менее хрупким, окись бария улучшает оптические свойства и т. д.

Плотность силикатного стекла – 2,5 г/см³, прочность при сжатии составляет от 600 до 1000 МПа, ударная прочность – 0,2 МПа, теплопроводность λ = 0,5 – 1,0 Вт/(мºС), твёрдость плотного стекла составляет 5-7, модуль упругости – 70000 МПа.

Стеклянные материалы и изделия классифицируют по назначению: техническое стекло (ткани, волокна, оптика), бытовое стекло (зеркала, посуда), строительное стекло. К строительному относят листовое: оконное, витринное, декоративное. Они отличаются размерами и толщиной листа. В настоящее время производят разнообразные виды стёкол для нужд строительства: узорчатое, армированное бесцветное и цветное, многослойное (триплекс), теплоотражающее, теплопоглощающее, электропроводящее, а также отделочные материалы: облицовочное стекло (стемалит, марблит), смальта, стеклянная плитка, матовое стекло, увиолевое и т. д.

Кроме светопроницаемого стекла в строительстве всё больше применяют конструкционное стекло: стеклоблоки, профильное стекло, стеклопакеты, стеклянные трубы и стеклобетонные конструкции. Стеклопрофилит представляет собой погонажные длинномерные светопрозрачные изделия определённого профиля или открытого и замкнутого сечения. Их применяют для устройства светопрозрачных ограждений, стен, перегородок, кровель в зданиях разного типа с прозрачными ограждающими конструкциями.

Из силикатного расплава делают волокна, нити или поризуют жидкий расплав, получая ячеистое стекло (пеностекло). Сырьевые материалы те же: кварцевый песок, известняк, сода, сульфат натрия. Ячеистые изделия можно получить из расплавов других горных пород: сиенитов, обсидианов, нефелинов, а также из отходов – стекольного боя, шлаков, зол.

Вводят в сырьевую смесь газообразователи – известняк и кокс, при этом выделяется углекислый газ, образуя поры. Получают теплоизоляционный несгораемый материал с высокой температуростойкостью до 400-600ºС.

Стеклопор получают, гранулируя и вспучивая жидкое стекло с минеральными добавками. Чаще его используют в качестве наполнителя сотопластов.

Стеклянное волокно – это тонкие стеклянные волокна диаметром 5-15 мкм, получаемые из расплавов боя стекла, а также из легкоплавких горных пород и металлургических шлаков. Жидкий расплав под давлением пара или воздуха распыляется и собирается на непрерывно движущейся сетке, быстро охлаждаясь. Из такого волокна изготавливают нити для стеклотканей, стеклоарматуру, плиты, маты, изделия с гофрированной структурой для теплоизоляции.

Керамическая вата – огнестойкий, теплоизоляционный материал, сырьём для которого являются алюмосиликатные расплавы (из глин, мергелей).

Минеральная вата – подобным способом полученное волокно, сырьём для неё являются любые отходы камнедробления, металлургические и топливные шлаки, их смеси. Из минеральной ваты делают жёсткие и мягкие плиты, маты, штучные изделия в виде кирпича, сегментов, скорлуп для теплоизоляции трубопроводов, аппаратов, строений.

Базальтовое волокно имеет высокую температуростойкость – до 1000ºС, производится по той же технологии и используется для изготовления огнестойких матов и плит.

Каменное литье – способ получения штучных изделий разной структуры: плотные, ячеистые и волокнистые из естественного камня и каменных отходов. Камни дробят, добавляют технологические добавки и расплавляют при температуре 1500ºС в ванных печах или электропечах. Затем литьём в формы разливают плав и получают литые изделия нужной формы с последующей термической обработкой. Полученные каменные изделия превосходят по своим свойствам самые прочные природные камни. Плотные литые изделия (брусчатка для площадей, облицовочная плитка, стойкая к агрессивны средам) имеют плотность 2,9-3 г/см³, прочность при сжатии 200-240 МПа, высокую морозостойкость, низкую истираемость.

Термозит (шлаковая пемза) – каменное литьё ячеистой структуры получают с помощью вспучивания расплава и быстром его охлаждении холодной водой. Плотность такого камня становится 0,3-1,1 г/см³, используют его как дешёвый заполнитель для лёгких бетонов.

Каменное литьё волокнистой структуры – это та же минеральная вата, которую получают из отходов каменных материалов и металлургических шлаков. Такую вату ещё называют горной или шлаковой, если она получена из шлака, то содержит до 95% воздуха в своей структуре. Используют такую вату как теплоизоляционный и звукоизоляционный материал, коэффициент её теплопроводности равен 0,064-0,07 Вт/мºС.

Ситаллы, в отличие от керамики с кристаллической структурой и стекла с аморфной структурой, занимают промежуточное положение, их структура – стеклокристаллическая. Это композиционный материал с матрицей из стекла, наполненного кристалликами стекла размером 1-2 мкм. Они занимают объём в структуре до 90-95%. Образуют их искусственно с помощью катализаторов кристаллизации, они как бы армируют стеклянную матрицу, увеличивая её прочность. Обладая поликристаллическим строением, ситаллы, сохраняя положительные свойства стекла, лишены его недостатков: хрупкости, недостаточной прочности при изгибе и низкой теплостойкости. По своим свойства ситаллы сравнивают с металлами: твёрдость как у стали, прочность при сжатии – до 500 МПа, высокая термостойкость до – 1100ºС, стойкость к воздействию сильных кислот и щелочей, могут паяться даже со сталью.

Разновидностью их являются шлакоситаллы, расплав для которых получен из металлургических шлаков, песка и других добавок. По прочности они превосходят ситаллы – до 650 МПа при несколько меньшей плотности – 2,5-2,7 г/см³ и термостойкости 750ºС.

В строительстве ситаллы и шлакоситаллы используют для устройства пола в промышленных цехах, где могут быть большие нагрузки и проливы агрессивных жидкостей, расплавов металлов. Используют их для изготовления химической аппаратуры и труб, для теплообменников и других особо прочных изделий.

 

3.3 Металлы

Необходимость делать строительные конструкции из металлов возникла потому, что металлы надёжны при больших нагрузках, способны выдерживать эти нагрузки даже при значительных деформациях, поэтому их применяют в зданиях с большими пролётами, большой высоты. Конструктивные элементы из металла имеют небольшое сечение, что позволяет облегчить конструкцию и легко монтировать её с помощью сварки, к тому же отличаются металлические конструкции экономичностью, если используются тонкостенные гнутые и трубчатые профили. Из таких конструкций сооружают каркасы промышленных зданий, большепролётные покрытия, мосты, эстакады, башни, мачты, рамы и другие.

В строительстве используют чёрные металлы (85%) и цветные. К чёрным металлам относят сталь и чугун. Получают их из расплавов железной руды с коксом в доменных печах при температуре 1900ºС. Образуется сплав железа (на 93%) с углеродом (около 5%) с небольшим количеством примесей других химических элементов. Называется такой сплав белым чугуном, который имеет большую прочность, но очень хрупок. С помощью плавления в мартеновских или электропечах при температуре 1539ºС уменьшают содержание углерода в чугуне, удаляют примеси и получают сталь с содержанием углерода от 0,02 до 2,14%. Чем меньше углерода в составе, тем пластичнее сталь.

Стальной расплав разливают в формы, получая слитки, из которых методом проката, прессования, волочения, ковки или штамповки получают изделия нужного профиля.

Металлургические заводы выпускают для изготовления конструкций заготовки, которые получили название сортамент. В его перечень входит несколько групп разных профилей с указанием массы, размеров и допусков.

 

 

Сортамент можно разбить на 5 групп:

1 – листовая (тонкая и толстая) сталь;

2 – профильная сталь (тавры, швеллеры, уголки);

3 – трубы (горячекатаные, сварные);

4 – специальные холоднотянутые профили (для покрытий);

5 – периодический прокат, профили специального назначения.

Каждый профиль выпускают нескольких типоразмеров, регламентированных стандартами.

 

Рис. 1 – Основные профили проката:

а – простой профиль; б – фасонный профиль; в – специальный прокат – схема получения вагонного дискового колеса; г – периодический профиль – изготовление шатунов двигателя;

д – периодический профиль – арматурная сталь

 

Плотность стали – 7,8 г/см³, прочность – до 600-1500 Мпа (высокопрочная), модуль упругости – 200 · 10³ МПа.

Металлы после остывания имеют кристаллическое строение с плотной упаковкой мелких кристаллитов – зёрен, ориентированных в разных направлениях, что придаёт металлам изотропные свойства; прочность при сжатии, растяжении и изгибе одинаковы. При изменении температуры (например, сварке) происходят изменения в структуре, возникают напряжения, дефекты и даже трещины. Чтобы этого избежать, сталь модифицируют, т. е. вводят при плавлении химические элементы (Gr, Ni, W, V, Si, B, Ti и др.), улучшающие её свойства – легируют. На заводах металлоконструкций, где изготавливают стальные изделия, их подвергают температурному отжигу, отпуску, закалке. Этими приёмами улучшают структуру, делают её более однородной, устойчивой к температурному воздействию, коррозионностойкой.

Стальные конструкции изготавливают из стального проката, соединяемого сваркой, заклёпками и болтами. Так как сталь имеет высокие прочностные показатели, в конструкциях она воспринимает растягивающие и изгибающие напряжения.

Механические свойства стали зависят от структуры и содержания углерода в сплаве. Основными показателями свойств стали являются: прочность при растяжении, при ударе и твёрдость. Надёжность конструкции определяют трещиностойкость и выносливость. При отрицательной температуре все механические показатели стали, даже модифицированной, снижаются.

Стали, в зависимости от условий эксплуатации, разделены на 4 группы.

В первую группу входят сварные конструкции, работающие в особо тяжёлых условиях под воздействием вибрации и нагрузок (подкрановые балки, мосты, эстакады). В этом случае надо применять особо высокопрочные, низко- и сложнолегированные и низкоуглеродистые стали.

Во вторую группу входят конструкции, эксплуатируемые в тяжёлых условиях, но без ударных и вибрационных нагрузок (фермы, ригели, рамы, балки перекрытий). Здесь применяются высокопрочные, низкоуглеродистые и низколегированные стали.

В третью группу входят сварные конструкции, работающие на сжатие (колонны, стойки, опоры). Для них используют низкоуглеродистые, низколегированные стали повышенной прочности.

В четвёртую группу входят вспомогательные конструкции и элементы (лестницы, ограждения). Можно для их изготовления использовать обычные и даже кипящие низкоуглеродистые стали.

Строительные стали должны быть не только прочными, но и хорошо обрабатываться, свариваться. Этими качествами обладают низколегированные, низкоуглеродистые стали.

Арматуру для железобетона изготавливают из качественной низкоуглеродистой стали, упрочнённой закалкой с прокатного нагрева, холодной или тёплой деформации.

По своим свойствам строительные стали объединены в группы А, Б, В. Группа А означает гарантию механических свойств стали, группа Б – гарантирует химический состав сплава, группа В – гарантирует как механические свойства, так и химический состав. Сталь группы В обычно используется для изготовления проволочной и монтажной арматуры. Рабочую арматуру (забетонированную внутри конструкции) выполняют из стали группы А.

По содержанию углерода в сплаве сталь разделяют тоже на три группы: низкоуглеродистая (содержание углерода 0,25%), среднеуглеродистая – конструкционная (содержание углерода от 0,3 до 0,6%), высокоуглеродистая сталь – от 0,7 до 1,3%.

Высокоуглеродистые стали менее пластичны, плохо свариваются, более хрупки, их называют инструментальными. Содержание углерода обозначается в записи марки стали целыми числами, хотя его там десятые доли процента: Ст1, Ст2, Ст3, и так до содержания углерода 0,6% – Ст6. Группа стали ставится впереди: АСт3, АСт5, или БСт4, БСт2, или ВСт2, ВСт3, затем пишется марка и категория раскисления – спокойная (сп), полуспокойная (пс), кипящая (к). По возрастанию прочности приняты обозначения римскими цифрами: обычная сталь А-I (240 МПа), А-II (300 МПа), А-III (400 МПа), Вр-I ( 600 МПа); высокопрочная сталь, используемая для напрягаемой арматуры А-IV (600 МПа), A-V (800 МПа), A-VI (1000 МПа), В-II (1200-1500 МПа).

Арматура для железобетона выпускается в виде стержней диаметром от 6 до 40 мм, проволоки диаметром от 3 до 8 мм и канаты – К-7, К-19. Арматура бывает гладкая и периодического профиля (р) для лучшего контакта с бетоном (Вр-II).

Повышают надёжность арматуры при работе в агрессивной среде специальной защитой. Природа металла такова, что кристаллиты имеют разные потенциалы, электроны покидают атом железа (от воздействия влаги, кислорода воздуха, газов), и начинается электрохимический процесс коррозии металла до полного его разрушения. Этот процесс не идёт в плотном слое бетона, так как в щелочной среде (её создаёт цемент) на металле образуется оксидная плёнка – фладе-потенциал, переводящая его в пассивное состояние. В открытом виде, при контакте с атмосферой в сложнолегированной стали также образуется аморфная плёнка из гидроокиси железа - картены, не допускающая коррозии. Если изделие будет работать в агрессивной среде, металлические изделия защищают покрытиями из оксидных (цинкование, алитирование, хромирование и др.) и органических плёнок (лаки, масла). В агрессивной среде предусматривают средне- и высоколегированные стали, не вступающие в электрохимический процесс коррозии, а также предусматривают электрохимическую защиту металла.

Более стойким к коррозии является чугун. Наибольшее применение имеет серый, ковкий и высокопрочный чугуны. Серый получают из белого, снижая количество углерода до 2,4-3,8%. У ковкого чугуна углерода ещё меньше (менее 2,4%), поэтому он пластичнее.

Серый чугун используют в конструкциях со сжимающей нагрузкой (колонны, фундаменты, трубопроводная арматура, канализационные трубы, краны, крышки люков, задвижки и др.). Чугун, так же как и сталь, модифицируют, легируют, после чего структура его становится более однородной. Так получают высокопрочный и ковкий чугуны. Их применяют в конструкциях с динамической нагрузкой (полы в цехах, фундамент под кузнечно-прессовое оборудование, подферменные опоры, транспортные тоннели и др.). Выплавляют и нержавеющий чугун с высоким содержанием Gr, предназначенный для работы в агрессивной среде.

Цветные металлы. Чистые металлы не используют в строительной практике, применяют сплавы, так как они имеют большую прочность, твёрдость, износостойкость. Их используют там, где требуется коррозионная стойкость, электро- и теплопроводность, декоративные качества. Наибольшее распространение находит технический алюминий.

Чистый Аl получают электролизом, осаждая из расплава. Это мягкий металл с температурой плавления 658ºС, с плотностью 2,7 г/см³, прочностью 80-100 МПа, модуль упругости – в 3 раза меньше, чем у стали.

Технические сплавы имеют большую прочность и твёрдость, чем чистый металл. В строительстве применяют конструкционные алюминиевые сплавы: литейные и деформируемые. Литейные – силумины, это сплав алюминия с кремнием и другими элементами, прочность его при растяжении доходит до 200 МПа. Сплавы алюминия с магнием или с магнием и цинком называют дуралюминами (АД). Прочность их возрастает до 200-500 МПа. Дуралюмины более стойки к отрицательной температуре, не дают искры, что очень важно в пожароопасных цехах. Алюминиевые сплавы легируют и подвергают термической обработке. Дуралюмины – сплавы деформируемые, они легко поддаются прокату, штамповке, прессованию, свариваются; из них получают трубы и профили сложной формы. Отличаются высокой стойкостью к кислотам; из них изготавливают резервуары для агрессивных жидкостей. Стойки к отрицательной температуре. Используют в несущих конструкциях в большепролётных покрытиях, в пространственных стержневых конструкциях, висячих элементах, для наружной облицовки зданий, для сварных ёмкостей, дверных и оконных переплётов, подвесных потолков. Жёсткость плоскостям придают гофрированием.

Алюминиевые сплавы легко вступают в реакцию со щелочами, поэтому не стойки к щелочной среде и их температуростойкость невелика – 150-200°С, при более высокой температуре деформации возрастают, несущая способность снижается.

Латуни – пластичные сплавы меди и цинка с хорошей прочностью, выдерживают отрицательную температуру без дефектов. Используются в санитарно-техническом оборудовании, для декоративных элементов.

Бронзы бывают оловянистыми, свинцовыми, бериллиевыми, кремниевыми – в зависимости от компонента, который содержится в сплаве. Обладают хорошими литейными свойствами, термостойки, коррозионностойки, поэтому из них делают сточные трубы, крепёжные детали, арматуру для дверей и окон. Бериллиевые бронзы имеют прочность 1100-1200 МПа.

Титановые сплавы прочны и пластичны, хорошо обрабатываются, свариваются. Легированные такими химическими элементами как: Al, Mo, V, Gr становятся коррозионностойкими и термостойкими. Прочность составляет 700-1200 МПа. Используют для монументальных сооружений, для термостойких деталей специального назначения.