Сталь и чугун в строительстве



Много веков назад металлы стали применяться в сфере строительства как один из основных материалов, сдвинув с лидирующих позиций камень и дерево. И это обосновано тем, что металлы имеют несколько прекрасных физико-технических показателей, к которым относятся:

применению в строительстве углеродистых сталей и алюминиевых сплавов

Стальные уголки

  • Высокая прочность;
  • Пластичность;
  • Тепло- и электропроводность;
  • И необычный блеск, который создает своеобразие металлических изделий. Такой блеск впоследствии получил название металлический.

В настоящее время применению в строительстве углеродистых сталей и алюминиевых сплавов уделяется огромное значение. И это связано не только с превосходными качествами, но и с тем, что металлам на сегодняшний день достойной замены еще не нашлось.

В периодической таблице химических элементов Д.И.Менделеева почти 75% — это металлы. Некоторые из них считаются очень редкими. Но не все металлы пригодны и используются в строительстве.

Хотя список основных достаточно большой, и перечислять весь реестр нет необходимости, нужно отметить, что все металлы делятся на две группы: черные и цветные. В строительстве они используются только как металлопрокат и металлические изделия.

Черные и цветные металлы

Рассматривать черные и цветные металлы нужно в отдельности, хотя многие эксплуатационные характеристики двух групп во многом совпадают.

К группе черных металлов относятся:

  • Железо;
  • Сталь;
  • Чугун;
  • Хром;
  • И так далее.

К цветным металлам относятся:

  • Алюминий;
  • Цинк;
  • Свинец;
  • Золото;
  • И еще большое количество элементов.

    сталь и чугун в строительстве

    Сталь и чугун в строительстве

Если сравнивать две группы, то в современном строительстве большее предпочтение отдается черным металлам за их прочность, надежность и долговечность. Сегодня железо, сталь и чугун в строительстве используются достаточно широко. Это связано с высокими эксплуатационными показателями, которые год от года улучшаются, потому что наука предлагает совершенно новые методы выплавки и процессы обработки металлов.

Цветные же металлы нашли свое применение в строительной сфере как материалы, используемые в электропроводке, и как элементы дизайна, к которым относятся всевозможная фурнитура, осветительные приборы, вазы, подсвечники, сантехническое оборудование и многое другое.

И все же многие специалисты, а это подтверждается практикой и статистикой, утверждают, что основным металлом, который больше других используется в строительстве, является сталь.

Марка стали зависит от классификации

Чтобы правильно разобраться в маркировке сталей, необходимо знать их классификацию. Сегодня сталь имеет большое количество классов и видов. Здесь все зависит не только от метода ее плавления и добавок, которые улучшают качество, но и от назначения самой стали. Поэтому разделение стали по назначению происходит по следующим группам:

  • Конструкционная;
  • Инструментальная;
  • Железнодорожная;
  • Броневая;
  • Подшипниковая;
  • И так далее.

В строительстве в основном используется обычная углеродистая сталь и изделия из нее. Кстати, углеродистая сталь, как и многие другие виды, делится на две группы, все зависит от способа ее производства. Это горячекатаная и холоднокатаная стали.

сталь применяемая в строительстве

Чугунные перила для входа

Углеродистая сталь попадает в классификацию, которая делит сталь на две группы. Основой для сравнения здесь выступает химический состав. Итак, первая группа – это углеродистая сталь, вторая группа – сталь легированная.

К первой группе относится сталь, содержание углерода в которой составляет менее 2%. Легированная сталь имеет то же процентное содержание, но в ее состав входят и легирующие элементы, такие как вольфрам, хром, никель и другие.

Легированные стали нашли свое применение в основном в машиностроении из-за своих высоких физико-технических качеств, которые возникают при добавлении в металл при его плавке легированных элементов. Но и в строительстве этот вид сталей часто используется, особенно в тех местах, где необходима повышенная коррозионная стойкость.

Углеродистая сталь марки Ст.3 в настоящее время самая распространенная. Обычно из нее изготавливают большое количество всевозможных изделий, которые нашли свое применение в строительстве зданий и сооружений. Ассортимент достаточно широк, необходимо привести несколько основных, это

  • Трубы;
  • Арматура;
  • Всевозможные металлические профили (уголок, швеллер, двутавр);
  • Листы.

Почему именно сталь марки Ст.3 стала так востребована в строительных работах? На данный вопрос можно ответить так: сталь Ст.3 обладает прекрасными физико-техническими и эксплуатационными показателями, к которым можно отнести высокую прочность, совмещенную с пластичностью, кстати, не каждая марка стали обладает сразу двумя этими показателями и способностью выдерживать достаточно высокие нагрузки.

К тому же, Ст.3 обладает качествами, которые на сегодняшний день входят в основной список улучшенных характеристик, – это стойкость к коррозии и разрушениям.

применению в строительстве углеродистых сталей и алюминиевых сплавов

Листовая сталь

Есть один показатель, который можно отнести к минусам металлических изделий, это коррозия металлов, с которой испокон веков ведут борьбу на всех стройплощадках мира. Кстати, данный показатель относится только к черным металлам.

Методов борьбы с коррозией металлов достаточно много, разработаны и используются они давно, но все опять-таки связано с расходами и качеством покрытий. Научно-технический прогресс не стоит на месте, и уже сегодня можно говорить о новейших методах защиты металлов от коррозии, которые продлевают их эксплуатацию.

Покраска горячекатаной стали порошковой краской – это на сегодняшний день дешево и надежно

Современные методы защиты различных видов металлов постепенно вытесняют с рынка традиционные методы, к которым относятся обработка поверхностей металлов жидкими лакокрасочными материалами.

В настоящее время все больше специалисты используют совершенно новые материалы, которые отвечают всем современным нормам и требованиям. К таким материалам можно сегодня отнести порошковые краски, которые позволяют создать на поверхности обрабатываемого материала полимерные покрытия, относящиеся к высокотехнологичной категории. Особенно востребована покраска горячекатаной стали порошковой краской.

Процесс нанесения порошковой краски состоит из нескольких этапов:

  • Очистка поверхности металла от ржавчины, грязи и пыли и других загрязнений;
  • Сам процесс опыления, где необходимо отметить, что частички краски предварительно заряжаются электрическим током с минусовым показателем. А металл имеет положительный заряд. Происходит взаимодействие. Те частицы, которые не соединились с поверхностью металла, собираются для повторного использования;
  • Полимеризация окрашенного металла, где под воздействием высокой температуры (200°С) окрашенный слой превращается в монолит.

    сталь и чугун в строительстве

    Гараж из стальных листов

Этот вид защиты металлов не только качественней, но дешевле, прочнее, чем покраска жидкими красками. К тому же необходимо отметить экологичность этого вида покрытия.

Одним из видов стали является нержавеющая сталь, которой не страшны ни коррозия, ни перепады температур, ни высокая влажность.

Горячекатаная нержавеющая сталь

Нержавеющей сталью называется сталь, содержание хрома в которой составляет не менее 10,5%. Она имеет достаточно высокое содержание химического элемента. Современная промышленность выпускает два вида изделий из нержавеющей стали:

  • Горячекатаный или холоднокатаный прокат в виде круга;
  • То же самое в виде листа.

Горячекатаные нержавеющие листы производятся толщиною 3-100 миллиметров и используются практически во всех областях промышленности и быта.

Сегодня современные заводы по производству горячекатаной нержавейки все больше вкладывают денежные средства в развитие производства, где приобретение новейших технологий и нового вида оборудования считается основным.

Так все больше на производствах устанавливают специальные прокатные станы, которые работают по методу непрерывного или полунепрерывного производства. Во-первых, происходит увеличение производительности. Во-вторых, снижается себестоимость продукции. В-третьих, повышается качество. Эти три составляющие являются критериями производства и выпуска конкурентноспособной продукции.

А на сегодняшний день это самый важный показатель. Развитие производства горячекатаного листа из нержавеющей стали происходит достаточно высокими темпами. Компании-производители прекрасно понимают, что небольшое отставание от современных тенденций в сталеварении может привести к большим финансовым потерям.

Использование чугуна в строительстве

сталь применяемая в строительстве

Стальные перила для лестницы

Чугун, как строительный материал, используется уже очень давно. Он обладает превосходными качествами, если изделия из него изготовлены строго по технологии. Ведь чугун производится литьем, и здесь необходимы некоторые требования, которые влияют на качество. Формовочные линии, трещины и воздушные раковины, а точнее сказать их наличие, влияют на качество изделий из чугуна.

В недавнем прошлом чугунные изделия использовались в строительстве как несущие конструкции, собранные подетально. То есть отливались части конструкции, которые соединялись между собой болтами или винтами. Чаще такой метод использовался при строительстве арочных конструкций. Также чугун использовался для прокладки труб канализации, в основаниях столбов и всевозможных стоек, как различные фигурки для дизайна.

Особенно в прошлых столетиях популярными были решетки из чугуна. Разнообразие форм и конструкций данного изделия сделали чугун одним из самых востребованных материалов. Сегодня можно наслаждаться красотою набережных и дворцовых ограждений, выполненных по эскизам знаменитых в то время мастеров. Неповторимость линий и узоров возвели чугунные изделия в ранг искусства.

Делится чугун на две группы: белый и серый. Здесь все зависит от цвета излома чугуна. Белый чугун очень твердый, но достаточно хрупкий. Поэтому его часто используют для получения ковкого чугуна или он идет на переплавку для стали. Серый является тем чугуном, который и используется в различных отраслях промышленности, и в строительстве в том числе.

С появлением на современном рынке строительных материалов новых материалов изменили отношение к чугуну. Все больше в жизнь внедряются изделия, изготовленные из пластика. Так практически вышли из бытового употребления

  • Чугунные канализационные трубы;
  • Сантехнические фитинги;
  • Водопроводная арматура;
  • И тому подобное.

Но еще используются чугунные канализационные трубы больших размеров, канализационные колодцы, различные ограждения и крышки.

Алюминиевые сплавы

Алюминиевые сплавы стали применяться в строительстве достаточно давно. Можно вспомнить многие здания и сооружения, где не только ограждающие и отделочные элементы из алюминиевых сплавов были использованы при их строительстве, но и несущие конструкции. Особенно большое применение они нашли в сборно-разборных сооружениях.

В настоящее время компании-производители конструкций из алюминиевых сплавов выделяют большие средства на изучение и внедрение в производство новейших технологий. Хотя стоимость данного материала достаточно высока, но учитывая все экономические факторы применения алюминиевых сплавов в строительстве, можно с большой долей уверенности сказать, что использование их в строительстве определенной категории зданий и сооружений считается эффективной.

Алюминиевые сплавы делятся на две группы:

  1. Литейные в виде отливок, обычно используются в машиностроении;
  2. Деформируемые в виде различных профилей и листов. Именно эта группа используется в сфере строительства.

Деформируемые алюминиевые сплавы имеют свою классификацию, где основными элементами являются алюминий и добавочный элемент, который создает определенные качества сплаву. К примеру, марка АМц – это сплав алюминия и марганца, АМr – алюминиево-магниевый сплав, Д – дуралюмин и так далее.

Рассмотрим несколько марок алюминиевых сплавов на наличие положительных характеристик. АМr отличает высокий показатель стойкости к коррозии. Эти сплавы занимают первое место по данному показателю.

К тому же, они хорошо свариваются, причем, не изменяя своих технических характеристик. Данная марка алюминиевых сплавов обычно используется для изготовления ответственных сварных конструкций, которые выдерживают высокие нагрузки.

АМц имеет низкий предел прочности, поэтому его используют для изготовления только ограждающих конструкций. Хотя надо отдать должное, что данный сплав хорошо сваривается.

Эти две марки относятся к группе термически неупрочняемых алюминиевых сплавов. Их прочность оставляет желать лучшего, хотя использовав некоторые технологические операции, можно довести данный показатель до максимального уровня.

Группа алюминиевых сплавов, относящихся к термически обрабатываемой категории, отличается высокой степенью прочности, но сварные работы с данными сплавами проводить не рекомендуется. Приведем примеры сплавов из этой категории. Дуралюмин – это самый распространенный сплав, который используется в строительстве. Большое содержание меди в составе сплава делает его очень экономичным, но при этом его прочностной показатель не уменьшается. К примеру, предел прочности сплава марки Д16-Т составляет 49 кг/мм2. Прекрасный показатель. Но есть у дуралюмина один минус – это низкая стойкость против коррозии, поэтому рекомендуется конструкции из этого сплава окрашивать.

Авиаль или алюминиево-кремниевый сплав АВ-Т1 отличает высокая прочность, которую можно сравнить с прочностью низколегированных сталей. Специалисты рекомендуют использовать данный сплав для ответственных конструкций, которые будут размещены в агрессивных средах.

Высокопрочные сплавы марки В имеют также высокий предел прочности. Хотя данный показатель резко снижается, если сплав нагревать свыше +150°С. Сегодня говорить о частом использовании этого сплава не приходится, слишком высокая стоимость.

Один из показателей алюминиевых сплавов, который относится к ценным качествам, это его небольшой вес при высокой прочности изделия. При расчете строительных конструкций обычно используется коэффициент, который отображает зависимость расчетного показателя к объемному весу. К примеру, этот коэффициент для железобетонных конструкций равен 410 м, для древесины – 2160 м, для стали – 2680 м, для дуралюмина – 9460 м.

Как и все металлы, алюминиевые сплавы подвержены влиянию температуры. И здесь, если сравнивать сплавы и сталь, соотношение не в пользу сплавов. Коэффициент удельного расширения у алюминиевых сплавов почти в два раза выше, чем у стали. Но это если конструкции из сплавов подвергаются влиянию высоких температур. Если температуры низкие, то алюминиевые сплавы наоборот приобретают повышенную прочность, что делает их использование в северных районах и для полярных экспедиций предпочтительнее.

И немного о коррозии. Алюминиевые сплавы могут гордиться своими коррозионостойкими характеристиками, которые в 20 раз выше, чем у стали. Это достигается тем, что на поверхности сплавов образуется пленка толщиною меньше одного микрона. Это высокопрочный окисел алюминия, которая надежно защищает поверхность сплава от дальнейшего окисления. О том, что дуралюмин имеет самый низкий показатель коррозионной стойкости, было сказано выше.

И все же основное применение в современных условиях алюминиевые сплавы нашли в производстве различных профилей, которые используются при изготовлении окон, дверей, натяжных потолков, для карнизов и так далее. Это отрасль промышленности больше всего использует этот вид сплавов. Хотя необходимо отметить, что кровельные материалы из алюминиевых сплавов все больше находят свое применение в строительстве как жилых, так и коммерческих зданий.

Медные сплавы

Если алюминиевые сплавы относятся к легким сплавам, то медные – к тяжелым. В настоящее время медные сплавы используются в основном в кабельной промышленности, которая поставляет на строительные площадки различные марки кабельной продукции. Некоторые компании-производители сантехнического оборудования использует в качестве деталей и узлов изделия, изготовленные из медных сплавов. Но больше всего прекрасные характеристики медных сплавов оценили дизайнеры, которые все чаще используют этот вид материала в своих творческих изысканиях.

Подведя итог об использовании металлов в строительстве, необходимо отметить, что алюминиевые сплавы, чугун и сталь, применяемая в строительстве, являются востребованными материалами, которые все чаще заменяют такие традиционные материалы, как древесина и железобетон. суммируя все выше написанное, можно сделать вывод, что применение: сталь в строительстве — это настолько важно, что без этого элемента большинство процессов бы даже и получило развития!

Ваш комментарий