Общие сведения. Металлические материалы (преимущественно стальные) в современной архитектурно-строительной практике применяются для следующих основных типов конструкций

Области применения

Металлические материалы (преимущественно стальные) в современной архитектурно-строительной практике применяются для следующих основных типов конструкций зданий и сооружений: с жесткими металлическими связями; подвесных систем; большепролётных с растянутыми ограждающими поверхностями.

Разнообразные каркасы промышленных и гражданских зданий, в том числе каркасы зданий повышенной этажности (более 30 этажей), большепролётные покрытия, мосты и путепроводы, радио- и телевизионные башни – представители конструкций зданий с жёсткими связями.

Весьма популярны металлические профили для пространственных конструкций каркасов общественных зданий.

Стальные профили являются основными материалами для каркасов зданий повышенной этажности (30 – 40 и более этажей).

Формообразующая роль металлических материалов хорошо проявляется в различных пространственных конструкциях мостов и путепроводов.

Стальные профили используют для пространственных стержневых систем, жёстко заделанных в основании радио- и телевизионных высотных башен.

Подвесные системы включают различные типы висячих мостов, подвесных большепролётных покрытий, консольно-подвесные конструкции, здания с подвешенными этажами. Металлические профили в жёстких функциональном и опорном контурах, гибкие канаты (ванты) образуют соответствующие архитектурно-пространственные формы.

Важно отметить, что металлические материалы могут служить средством создания динамичных архитектурных форм – многовариантных трансформирующихся конструкций.

Листы из стали и алюминиевых сплавов для кровельных и стеновых ограждений промышленных, жилых и административных зданий, профили для оконных переплётов часто используются в современной архитектурно-строительной практике.

В интерьерах промышленных и общественных зданий профилированные и гладкие листы из стали и алюминиевых сплавов используются для стационарных и сборно-разборных перегородок, подвесных потолков, отделки стен.

При использовании металлических материалов, как конструкционно-отделочных, так и отделочных, следует учитывать характерное восприятие их физической сущности и оригинальной поверхности, связанное, как правило, с ощущениями прочности, холода, чистоты, в том числе чистоты с экологической точки зрения.

Лекция № 6

Тема: «Минеральные (неорганические) вяжущие материалы».

Минеральными (неорганическими) вяжущими веществами называют тонко измельченные материалы (порошки), которые при смешивании с водой образуют пластичное тесто, способное в процессе химического взаимодействия с ней затвердевать, набирать прочность, связывая при этом в единый монолит введённые в него заполнители, обычно каменные материалы (песок, гравий, щебень), образуя тем самым искусственный камень типа песчаника, конгломерата.

Минеральные вяжущие подразделяют на воздушные (твердеющие и набирающие прочность только в воздушной среде) и гидравлические (твердеющие во влажной, воздушной среде и под водой).

1.Строительная воздушная известь CaO – продукт умеренного обжига при 900-1300°С природных карбонатных пород CaCO₃, содержащих до 8% глинистых примесей (известняк, доломит, мел и др.). Обжиг осуществляют в шахтах и вращающихся печах. Наиболее широкое распространение получили шахтные печи. При обжиге известняка в шахтной печи движущийся в шахте сверху вниз материал проходит последовательно три зоны: зону подогрева (сушка сырья и выделение летучих веществ), зону обжига (разложение веществ) и зону охлаждения. В зоне подогрева известняк нагревается до 900°С за счёт тепла поступающего из зоны обжига от газообразных продуктов горения. В зоне обжига происходит горение топлива и разложение известняка CaCO₃ на известь CaO и двуокись углерода CO₂ при 1000-1200°С. В зоне охлаждения обожжённый известняк охлаждается до 80-100°С двигающимся снизу вверх холодным воздухом.

Рис. 1.1 Получение, гашение и твердение воздушной извести.

В результате обжига полностью теряется двуокись углерода и получается комовая, негашёная известь в виде кусков белого или серого цвета. Комовая негашёная известь является продуктом, из которого получают разные виды строительной воздушной извести: молотую порошкообразную негашёную известь, известковое тесто.

Строительную воздушную известь различного вида используют при приготовлении кладочных и штукатурных растворов, бетонов низких марок (работающих в воздушно-сухих условиях), изготовлении плотных силикатных изделий (кирпича, крупных блоков, панелей), получении смешанных цементов.

 2. Гипсовые вяжущие вещества – это воздушные вяжущие, полученные тепловой обработкой природного гипсового камня (СаSО4•2Н2О), во время которой происходит частичное или полное удаление химически связанной воды с образованием полуводного гипса (СаSО4•0,5Н2О) или ангидрита(СаSО4) и последующем помолом продукта.

Гипсовые вяжущие делятся на низкообжиговые и на высокообжиговые (в зависимости от температуры тепловой обработки). Низкообжиговые получают нагреванием двуводного гипса до температуры 110-180ºС, при этом удаляется 1,5 молекул воды, и образуется полуводный сульфат кальция. К ним относятся строительный, высокопрочный, формовочный гипс (различие состоит в кристаллической модификации, содержании примесей и тонкости помола).

Высокообжиговые производят обжигом природного гипса при температуре 600-900ºС с полным удалением воды и частичным разложением ангидрита до оксида кальция (СаО) и сернистого газа (SО3). Это вяжущее называют высообжиговым гипсом или эстрих-гипсом.

Строительный гипс – быстротвердеющее вяжущее вещество, которое после смешивания с водой образует с течением времени прочный гипсовый камень, состоящий из двуводного сульфата кальция (рис. 2.1).

Рис.2.1 Схема твердения гипса.

Гидротехнические и гидромелиорационные сооружения и конструкции работают в условиях постоянного воздействия воды. Эти тяжёлые условия эксплуатации конструкций и сооружений требуют применения вяжущих веществ, обладающих не только необходимыми прочностными свойствами, но и водостойкостью, морозостойкостью и коррозионной стойкостью. Такими свойствами обладают гидравлические вяжущие вещества.

3.Гидравлическую известь получают умеренным обжигом природных мергелей и мергелистых известняков при 900-1100°С. Мергель и мергелистый известняк идущие для производства гидравлической извести содержат от 6 до 25% глинистых и песчаных примесей. Её гидравлические свойства характеризуются гидравлическим (или основным) модулем (m), представляющим отношение в процентах содержания окислов кальция к содержанию суммы окислов кремния, алюминия и железа:

Гидравлическая известь – медленно схватывающееся и медленнотвердеющее вещество. Её применяют для приготовления строительных растворов, низкомарочных бетонов, легких бетонов, при получении смешанных бетонов.

4. Портландцемент – гидравлическое вяжущее вещество, получаемое путём совместного, тонкого помола клинкера и двуводного гипса. Клинкера – продукт обжига до спекания (при t>1480°С) однородной, определённого состава природной или сырьевой смеси известняка или гипса. Сырьевую массу обжигают во вращающихся печах.

Портландцемент как вяжущее вещество используют при приготовлении цементных растворов и бетонов.

Рис.4.1 Твердение цемента: а – рост цемента (Rсж) во времени (n); б – схема взаимодействия зерен цемента с водой в различные сроки; 1 – зерна цемента; 2 – вода; 3 – гидратные новообразования; 4 – воздушные поры.

Шлакопортландцемент - в своём составе имеет гидравлическую добавку в виде гранулированного, доменного или электротермофосфорного шлака., охлаждаемого по специальному режиму. Его получают путём совместного помола портландцементного клинкера (до 3,5%), шлака (20…80%), и гипсового камня (до 3,5%). Шлакопортландцемент имеет медленное нарастание прочности в начальные сроки твердения, однако в дальнейшем скорость нарастания прочности нарастает. Он чувствителен к окружающей температуре, стоек при воздействии на него мягких сульфатных вод, имеет пониженную морозостойкость.

Карбонатный портландцемент получают путём совместного помола цементного клинкера с 30% известняка. Он обладает пониженным тепловыделением при твердении, повышенной стойкостью.

Лекция № 9

Тема: «Строительные растворы»

Дата добавления: 2014-11-08