МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО Навчальний посібник (для студентів напрямку 1201 „Архітектура”)


НазваМАТЕРІАЛОЗНАВСТВО Навчальний посібник (для студентів напрямку 1201 „Архітектура”)
Сторінка10/19
Дата05.05.2013
Розмір2.31 Mb.
ТипДокументи
bibl.com.ua > Географія > Документи
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   19

Кольорові метали й сплави

Кольорові метали й сплави діляться за густиною на легкі (густиною до 5000 кг/м3), наприклад, сплави на основі алюмінію і магнію й важкі (густиною вище 5000 кг/м3) – сплави на основі міді. Розрізняють також тугоплавкі сплави на основі молібдену й ванадію.

Сплави кольорових металів застосовують для виготовлення деталей, що працюють в умовах агресивного середовища і піддаються тертю, що вимагають великої теплопровідності, електропровідності й зменшеної маси.

Мідь – метал червонуватих кольорів, що відрізняється високою теплопровідністю й стійкістю проти атмосферної корозії. Міцність невисока: σв = 180...240 МПа при високій пластичності  >50 %.

Латунь – сплав міді з цинком (10...40 %), добре піддається холодній прокатці, штампуванню, витягуванню σв=250...400 МПа, σв =35...15 %. При маркуванні латуней (Л96, Л90, ..., Л62) цифри вказують на вміст міді у відсотках. Крім того, випускають латуні багатокомпонентні, тобто з іншими елементами (Мn, Sn, Pb, Al).

Бронза – сплав міді з оловом (до 10 %), алюмінієм, марганцем, свинцем та іншими елементами. Має добрі ливарні властивості (вентилі, крани, люстри). При маркуванні бронзи Бр. ОЦСЗ-12-5 окремі індекси позначають: Бр – бронза, О – олово, Ц – цинк, С – свинець, цифри 3, 12, 5 – вміст у відсотках олова, цинку, свинцю. Властивості бронзи залежать від її складу: σв=150...200 МПа, δ =4...8 %, НВ60 (у середньому).

Алюміній – легкий сріблястий метал, що має низьку міцність при розтяганні – σв = 80...100 МПа, твердість – НВ20, малу густину– 2700 кг/м3, стійкість до атмосферної корозії. У чистому вигляді в будівництві його застосовують рідко (фарби, газоутворювачі, фольга). Для підвищення міцності до його складу додають легуючі добавки (Мn, Сn, Mg, Si, Fe) і використають деякі технологічні прийоми. Алюмінієві сплави ділять на ливарні, застосовувані для виливки виробів (силуміни), і деформовані (дюралюміни), що йдуть для прокатки профілів, листів і т.п.

Силуміни – сплави алюмінію із кремнієм (до 14 %), вони мають високі ливарні якості, малу усадку, міцність σв = 200 МПа, твердість НВ50...70 при досить високій пластичності δ=5...10 %. Механічні властивості силумінів можна істотно поліпшити шляхом модифікування. При цьому збільшується ступінь дисперсності кристалів, що підвищує міцність і пластичність силумінів.

Дюралюмінискладні сплави алюмінію з міддю (до 5,5 %), кремнієм (менш 0,8 %), марганцем (до 0,8 %), магнієм (до 0,8 %) та ін. Їхні властивості поліпшують термічною обробкою (загартуванням при температурі 500...520 °С з наступним старінням). Старіння здійснюють на повітрі протягом 4...5 діб при нагріванні на 170 оС протягом 4...5 годин. Межа міцності дюралюмінів після загартування й старіння становить 400...480 МПа й може бути підвищена до 550...600 МПа в результаті наклепу при обробці тиском.

Останнім часом алюміній і його сплави все ширше застосовують у будівництві для несучих конструкцій і тих, що обгороджують. Особливо ефективне застосування дюралюмінів у конструкціях для великопрольотних споруд, у збірно-розбірних конструкціях, при сейсмічному будівництві, у конструкціях, призначених для роботи в агресивних середовищах. Почалося виготовлення тришарових начіпних панелей з листів алюмінієвих сплавів із заповненням пінопластовими матеріалами. Шляхом введення газоутворювачів можна створити високоефективний матеріал - піноалюміній із середньою густиною 100...300 кг/м3.

Всі алюмінієві сплави піддаються зварюванню, але воно здійснюється більш важко, ніж зварювання сталі, через утворення тугоплавких оксидів Аl2О3. Особливостями дюралюміна як конструкційного сплаву є низьке значення модуля пружності, приблизно в 3 рази менше, ніж у сталі, вплив температури (зменшення міцності при підвищенні температури більше 400°С і збільшення міцності й пластичності при негативних температурах); підвищений приблизно в 2 рази в порівнянні зі сталлю коефіцієнт лінійного розширення; знижена зварюваність.

Титан останнім часом почали застосовувати в різних галузях техніки завдяки його унікальним властивостям:

- високій корозійній стійкості (практично не кородує в атмосфері, прісній і морській воді, стійкий проти кислотної й газової корозії);

- малій густини в порівнянні зі сталлю (4500 кг/м3);

- високій міцності (R = 450-650 МПа);

- підвищеній теплостійкості (температура плавлення 1660 оС).

На основі титану створюються легкі й міцні конструкції зі зменшеними габаритами, здатні працювати при підвищених температурах. Основний компонент титанових сплавів - алюміній, його в них знаходиться до 6,5 %. Крім цього в титанові сплави вводять такі компоненти, як марганець, хром, молібден, ванадій.


5. МІНЕРАЛЬНІ В’ЯЖУЧІ МАТЕРІАЛИ
5.1 Повітряні в'яжучі матеріали
В'яжучими речовинами називають такі, що здатні за певних умов під впливом фізико-хімічних процесів переходити з порошкоподібного, пластичного-грузлого або рідкого стану в твердий або малопластичний. Мінеральні в'яжучі речовини - порошкоподібні тонкодисперсні речовини, що утворюють при замішуванні з водою або деякими водяними розчинами пластичну масу, яка під впливом фізико-хімічних процесів переходить у каменеподібне тіло. Таку їх властивість використають для одержання безвипалювальних штучних кам'яних матеріалів і виробів, розчинних і бетонних сумішей, що клеють, і барвистих сполук.

Мінеральні в'яжучі залежно від складу, найважливіших властивостей і здатності твердіти в різних умовах підрозділяють на дві групи:

- повітряні;

- гідравлічні.

Повітряні в'яжучі після замішування здатні твердіти і довгостроково зберігати свою міцність тільки в повітрі. До цієї групи належать гіпс, ангідрит, магнезіальні в'яжучі, повітряне вапно. До повітряних в'яжучих також відносять виділені в самостійну групу кислотостійкі (кислототривкі) цементи, які після затвердіння на повітрі можуть тривалий час опиратися агресивному впливу кислот. Такі в'яжучі, що замішують на водяному розчині силікату натрію (розчинного скла), застосовують для кислототривких покриттів.

Гідравлічні в'яжучі після замішування і попереднього твердіння в повітряно-вологому середовищі продовжують зберігати й нарощувати свою міцність у воді. До цієї групи належать гідравлічне вапно й різні цементи (портландцемент і його різновиди, пуцоланові, шлакові, глиноземистий, що розширюється, романцемент та ін.). Ці матеріали можна застосовувати як у надземних, підземних, так і в підводних будівельних конструкціях.

Повітряні в'яжучі підрозділяють залежно від умов термічної обробки при одержанні, строків (швидкості) тужавлення і твердіння на такі види:

- низьковипалювальні (швидкотужавіючі й швидкотверднучі) - гіпс будівельний, формувальний звичайний і високоміцний;

- високовипалювальні (повільнотужавіючі й повільнотверднучі) - ангідритовий цемент й естріх-гіпс.

Крім гіпсових й ангідритових до повітряних в'яжучих належать магнезіальні в'яжучі: каустичний магнезит і каустичний доломіт, а також кислототривкі цементи й будівельне повітряне вапно.
Будівельне повітряне вапно

Будівельне вапно одержують шляхом випалу кальцієво-магнієвих гірських порід - крейди, вапняку доломітизованих і мергелістих вапняків, доломітів і мергелястої крейди до повного видалення вуглекислоти. Тонкомелене будівельне вапно одержують гасінням водою й розмелом негашеного вапна, у процесі чого можна додавати до його складу мінеральні тонкомелені добавки.

Застосовують будівельне вапно для приготування будівельних розчинів і бетонів, як в'яжучу речовину при виробництві штучних каменів, блоків і будівельних деталей. Якість будівельного вапна повинна відповідати вимогам ДСТУ 9179-70.

Залежно від умов твердіння будівельне вапно розділяють на повітряне, що забезпечує твердіння будівельних розчинів і бетонів і збереження ними міцності в повітряно-сухих умовах, і на гідравлічне, наявність якого в розчинах і бетонах забезпечує твердіння й збереження міцності як на повітрі, так й у воді. Повітряне вапно за видом основного оксиду, що міститься в ньому, поділяють на кальцієве, магнезіальне й доломітове.

Будівельне повітряне вапно одержують із кальцієво-магнієвих гірських порід, причому вміст глинистих домішок не повинен складати більше 6 %. Технологічний процес одержання вапна складається з видобутку вапняку в кар'єрах, його підготовки (дроблення й сортування) і випалу. Після випалу грудкове вапно подрібнюють, одержуючи мелене негашене вапно. При гасінні його водою одержують гашене вапно. Випал вапна відбувається за реакцією:

СаСО3 + 180 кДж = СаО + СО2↑, (5.1.1)

на розкладання 1 моля СаСО3 потрібно 180 кДж тепла.

У заводських умовах температура випалу вапняку звичайно становить 1000- 1200°С. При випалі з вапняку виділяється вуглекислий газ, що становить до 44 % його маси; об'єм продукту зменшується всього до 10 %, тому шматки грудкового вапна мають пористу структуру. Обпалюють вапняк у різних печах: шахтних (рис. 5.1.1), обертових і в киплячому шарі; використають також установки для випалу вапняку у завислому стані.



Рис. 5.1.1 - Шахтна піч для випалу вапна:

1 - завантажувальний механізм; 2 - зона підігріву; 3 - зона випалу; 4 - зона охолодження; 5 - розвантажувальний механізм.

Гашене вапно. Повітряне вапно на відміну від інших в'яжучих речовин може перетворюватися в порошок не тільки при помелі, але й при гасінні (дією води на шматки грудкового вапна). Цей процес протікає за реакцією:

СаО + Н2О = Са(ОН)2 + 65,5 кДж ↑. (5.1.2)

Залежно від швидкості гасіння всі сорти повітряного негашеного вапна підрозділяють на три види:

- швидкозагашуване (до 8 хв);

- середнезагашуване (до 25 хв);

- повільнозагашуване (більше 25 хв).

Для одержання пухкого порошку вапно гасять у спеціальних машинах - гідраторах. При гасінні вапна з отриманням вапняного тіста грудкове вапно закладають у вапногасник, в якому воно розмелюється, перемішується з водою до утворення вапняного молока й зливається в сепаратор-відстійник. Після відстоювання молока утворює вапняне тісто. Не можна застосовувати вапняне тісто з більшим вмістом непогашених повністю зерен вапна, бо при гасінні їх у кладці може розтріскатися вапняний розчин.

Донедавна повітряне вапно застосовували в будівництві тільки в гашеному вигляді. В 1930-х роках І.В. Смирнов запропонував застосовувати вапно в тонкомеленому негашеному вигляді. Він показав, що за певних умов можливе твердіння вапна при взаємодії з водою з утворенням гідрату оксиду кальцію. Мелене негашене вапно має ряд переваг перед гідратним вапном при використанні його в розчинах або бетонах у вигляді порошку або тіста. Для приготування розчинів і бетонів використовується все тонкомелене вапно, включаючи відходи у вигляді зерен, що не погасилися. При гідратному твердінні меленого негашеного вапна виділяється значна кількість тепла, що прискорює процеси твердіння. Таке вапно характеризується меншою водопотребою, ніж гашене. Питома поверхня його значно менша, ніж у гідратного вапна, необхідну легкоукладальність бетонної або розчинної суміші одержують при зниженій витраті води. Зниження ж водопотреби бетонних і розчинних сумішей збільшує міцність виробів. Крім того, негашене вапно, гідратуючи у розчинах і бетонах, зв'язує велику кількість води й переходить у тверду фазу. Вироби з негашеного вапна мають підвищену щільність, міцність, водостійкість і довговічність у порівнянні з отриманими на гашеному вапні.

Для прискорення твердіння розчинних і бетонних сумішей на меленому негашеному вапні до їх складу вводять соляну кислоту, хлористий кальцій, а також зменшують водо-вапняне відношення. Для сповільнення його твердіння в початковий період тужавіння додають гіпс, сульфат натрію, сульфітно-дріжджову барду або збільшують водо-вапняне відношення й подовжують строки перемішування сумішей. Добавки гіпсу й хлористого кальцію, крім того, підвищують міцність розчинів і бетонів, а сповільнювачі твердіння попереджають утворення тріщин.

Одержують мелене вапно найчастіше в кульових млинах. Звичайно заводи випускають вапно, що характеризується залишком 2-7 % на ситі № 008, що приблизно відповідає питомій поверхні 3500-5000 см2/г. Будівельне повітряне негашене вапно ділять на три сорти: I, II й III. Для виробів автоклавного твердіння можливий помел вапна разом із кварцовим піском.

Твердіння вапна. Залежно від виду вапна, а також умов, в яких протікає процес твердіння, розрізняють три види твердіння: карбонатне, гідратне й гідросилікатне.

Карбонатне твердіння вапняних розчинів і бетонів на гашеному вапні при звичайних температурах складається з двох процесів, що протікають одночасно: випар механічно домішаної води й поступова кристалізація гідрооксиду кальцію з насиченого водяного розчину й утворення карбонату кальцію:

Са(ОН)2 + СО2 + n Н2 О = СаСО3 + (n+ 1)Н2О. (5.1.3)

Чисте вапняне тісто внаслідок сильної усадки при висиханні розтріскується. Для усунення цього недоліку до тіста додають від 3 до 5 частин піску (за об'ємом).

Міцність розчинів на гашеному вапні невисока. Так, при твердінні розчинів протягом 1 місяця у звичайних умовах міцність при стиску становить 0,5-1 МПа, а у віці декількох десятків років - 5-7 МПа (70 кг/см2).

Штучна карбонізація бетонів і розчинів може підвищити міцність. Особливо ефективні бетони на меленому негашеному вапні, а також з добавкою меласи до 0,2 % від маси вапна, що сприяє прискоренню процесу карбонізації й збільшенню міцності.

Гідратним твердінням називають процес поступового перетворення у тверде каменеподібне тіло вапняних розчинів і бетонних сумішей на меленому негашеному вапні в результаті взаємодії вапна з водою й утворення гідрату окису кальцію. При замішуванні водою меленого негашеного вапна відбувається твердіння, характерне й для інших в'яжучих речовин, що виражається в гідратації окису кальцію і наступної колоїдації й кристалізації продукту гідратації. Для процесу твердіння при звичайних температурах мають також значення випар вільної води при висиханні й природна карбонізація. Умовами, що сприяють гідратному твердінню вапна, є швидкий і рівномірний відвід тепла, що виділяється при твердінні, використання форм, що не допускають збільшення об'єму маси, яка твердіє, і введення добавок, що сповільнюють процес гідратації. Для поліпшення умов гідратного твердіння вапно необхідно рівномірно обпалювати й можливо тонше подрібнювати.

Гідросилікатне твердіння характерно для теплової обробки виробів в автоклавах. Виготовлення виробів з вапняно-піщаних сумішей тривалий час не одержувало розвитку внаслідок того, що при звичайних температурах гасіння вапно твердіє дуже повільно, а вироби на його основі мають невелику міцність. Якщо ж вапняно-піщані силікатні вироби обробляти паром підвищеного тиску 0,8-1,6 МПа, що відповідає температурі 174,5 – 200 °С, то в автоклаві відбувається хімічна взаємодія між вапном і кремнеземом піску з утворенням гідросилікатів кальцію, що забезпечують високу міцність і довговічність виробів.

Твердіння вапняно-кремнеземистих матеріалів в умовах теплової обробки паром в автоклавах є наслідком ряду складних фізико-хімічних процесів, що проходять у три стадії: утворення кристалічних зародків гідросилікатів, деякий ріст кристалів і збільшення їхнього числа без зрощення; формування кристалічного зростка; руйнування (ослаблення) зростка внаслідок перекристалізації контактів між кристалами. У період гідротермальної обробки в результаті твердіння новотворів, кількість і склад яких безупинно міняються, міцність виробів підвищується.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   19

Схожі:

Яцківський Л. Ю., Зеркалов Д. В. З57 Транспортне забезпечення виробництва. Навчальний посібник
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів напряму “Транспортні технології” вищих навчальних...
ББК Ш 141. 14 9
...
ЗАГАЛЬНИЙ КУРС Рекомендовано Міністерством освіти і науки України...
Маляренко В. А. Енергетичні установки. Загальний курс: Навчальний посібник. – Харків: ХНАМГ, 2007. – 287с з іл
ПРАКТИЧНИЙ КУРС АНГЛІЙСЬКОЇ МОВИ Навчальний посібник з практики усного...
Практичний курс англійської мови (англійською та українською мовами). Навчальний посібник з практики усного та письмового мовлення...
Навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів Рекомендовано...
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Є. Тихомирова Зв’язки з громадськістю Рекомендовано Міністерством...
Посібник містить питання до самоконтролю та список літератури, що сприятиме глибшому засвоєнню матеріалу
Демський Е. Ф. Адміністративне процесуальне право: Навчальний посібник...

Цукровий діабет, класифікація, етіологія, патогенез, клініка, діагностика
НАВЧАЛЬНИЙ МЕТОДИЧНИЙ ПОСІБНИК ДЛЯ СТУДЕНТІВ 4 КУРСУ ЗА ПРОГРАМОЮ ВНУТРІШНЯ МЕДИЦИНА
№1: Сутність, роль та методологічні основи менеджменту 9
Навчальний посібник для студентів напрямів 100400 «Транспортні технології» і 050200 «Менеджмент організацій»
П. С. Дудик Комунікативно- стилістичні якості мовлення
Рекомендовано Міністерством освіти і науки України як навчальний посібник для студентів вищих навчальних закладів
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка