Строительные металлы
Положительные свойства металлов:
- высокая прочность;
- тепло- и электропроводность;
- пластичность;
- способность работать при относительно низких и высоких температурах.
Недостатки металлов:
- большая средняя плотность;
- коррозия под действием различных газов и влаги;
- деформации при высоких температурах.
Влияние химических элементов на свойства стали
Присутствие в стали различных примесей ухудшает качество изделий и конструкций.
Кремний и марганец содержатся в металлах в небольшом количестве (SiO2 < 0,35 %, Mn < 0,9 %). В таких объемах примеси практически не оказывают существенного влияния на свойства стали.
Фосфор относится к вредным примесям. Он, находясь в состоянии твердого раствора с ферритом, искажает кристаллическую решетку стали, увеличивает ее твердость, однако значительно снижает пластичность, способствует получению крупнозернистых сталей, что ведет к повышению хрупкости и снижению механической прочности. Особенно повышается хрупкость стали при содержании фосфора более 0,2 %, поэтому его содержание не должно быть больше 0,05 %.
Сера является также вредной примесью. Она не растворяется в железе и находится в ней в виде соединения FeS, образующего с железом легкорастворимую эвтектику с температурой затвердевания 958 0С. Сера уменьшает прочность стали и повышает ее хрупкость. Стали с примесью серы являются непригодными для горячей механической обработки (прокатки, ковки и др.). Сера также понижает коррозионную стойкость и свариваемость сталей. Ее содержание не должно превышать 0,05 % для мартеновской и 0,06 % для бессемеровской стали.
Влияние кислорода подобно сере – он не растворяется в твердом железе, и находится в стали преимущественно в виде закиси железа FeO. С увеличением содержания кислорода сталь становится хладоломкой, понижается ее ударная вязкость, ухудшается свариваемость.
Легирование стали
Легирующие элементы вводят в конструкционные стали для дополнительного улучшения их свойств (повышение прочности и пластичности, хорошей свариваемости). Они служат добавками-модификаторами, обеспечивающими зарождение и измельчение зерна стали при кристаллизации расплава.
Для маркировки легированных сталей приняты следующие обозначения:
А – азот |
К – кобальт |
Т – титан |
Б – ниобий |
М – молибден |
Ф – ванадий |
В – вольфрам |
Н – никель |
Х – хром |
Г – марганец |
Р – бор |
Ц – цирконий |
Д – медь |
С – кремний |
Ю – алюминий |
При маркировке сталей первой цифрой обозначают содержание углерода в сотых долях процента для конструкционных сталей, и в десятых долях процента для инструментальных сталей.
В начале марки указывается содержание углерода в сотых долях процента. Содержание легирующих элементов в процентах ставится после соответствующей буквы при их содержании более 1 %. Легирующие элементы располагаются последовательно по мере их содержания. Например, сталь марки 12ХН3 означает, что в ее составе 0,12 % углерода С, 1 % хрома Cr и 3 % никеля Ni.
При суммарном содержании легирующих элементов до 2,5 % стали относят к низколегированным, от 2,5 до 10 % - к среднелегированным, свыше 10 % - к высоколегированным.
Сталь, применяемая в строительной практике, делится на классы и обозначается буквами: А – стержневая арматура, В – проволока и К – канаты. Характеристики стержневой арматуры приведены в табл. П.22.1 и П.22.2.
Таблица П.22.1
Характеристики стержневой арматурной стали
Класс арматурной стали (по ГОСТ 10884-94) |
Марки стали |
Предел прочности при растяжении, МПа |
Предел текучести, МПа |
Относительное удлинение, % |
A-I (А240) |
Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп |
380 |
235 |
25 |
A-II (А300) |
Ст5сп, Ст5пс, 18Г2С |
500 |
295 |
19 |
AС-II (Ас300) |
10ГТ |
500 |
295 |
25 |
A-III (А400) |
35ГС, 25Г2С, 32Г28пс |
600 |
390 |
14 |
A-IV (А600) |
80С, 20ХГ2Ц |
900 |
590 |
6 |
AT-IV(Ат600) |
20ГС, 25Г2С, 35ГС, 28С, 27ГС, 10ГС2, 08Г2С, 25С2Р |
900 |
590 |
11 |
AT-IVC (Ат600С) |
590 |
11 |
||
AT-IVK (Ат600К) |
590 |
11 |
||
A-V (А800) |
23Х2Г2Т |
1000 |
785 |
7 |
AT-V (Ат800) |
20ГС, 20ГС2, 10ГС2, 28С, 22С |
1000 |
785 |
7…8 |
AT-VK (Ат800К) |
35ГС, 25С2Р |
1000 |
785 |
7…8 |
A-VI (А1000) |
22Х2Г2АЮ, 22Х2Г2Р, 20Х2Г2СР |
1250 |
980 |
6 |
AT-VI (Ат1000) |
20ГС, 20ГС2, 25С2Р |
1250 |
980 |
6…7 |
AT-VIK (Ат1000К) |
20ХГС2 |
1250 |
980 |
6…7 |
AT-VII (Ат1200) |
30ХС2 |
1500 |
1175 |
5…6 |
Примечание. Индекс Т означает термически упрочненные стали, индекс С – стали упрочненные вытяжкой; обозначения: кп – кипящая сталь, сп – спокойная сталь, пс – полуспокойная сталь.
Таблица П.22.2
Стержневая арматура
Диаметр стержня, мм |
Теоретическая масса 1 м, кг |
Диаметр стержня, мм |
Теоретическая масса 1 м, кг |
6 7 8 10 12 14 16 18 20 22 25 |
0,222 0,302 0,395 0,617 0,888 1,210 1,580 2,000 2,470 2,980 3,850 |
28 32 36 40 45 50 55 60 70 80
|
4,830 6,310 7,990 9,870 12,480 15,410 18,650 22,190 30,210 39,460
|
Арматурную проволоку делят на обыкновенную (низкоуглеродную), изготовленную из стали класса В-I, и высокопрочную (углеродистую), изготовленную из стали класса B-II.
По форме поперечного сечения проволока бывает гладкой (B-I и B-II) и периодического профиля (Вр-I и Вр-II). Характеристики проволоки представлены в табл. П.22.3, а канатов – в табл. П.22.4.
Таблица П.22.3
Арматурная проволока
Диаметр стержня, мм |
Теоретическая масса 1 м, кг |
3 4 5 6 7 8 |
0,0555 0,0987 0,1540 0,2220 0,3020 0,3920 |
Таблица П.22.4
Характеристики арматурных канатов
Класс канатов |
Диаметр, мм |
Площадь сечения проволоки, мм2 |
Разрывное усилие, кН |
Масса 1 м длины, кг |
К-7 |
6 9 12 15 |
23,0 53,0 93,0 139,0 |
40,6 93,5 164,0 232,0 |
0,184 0,419 0,736 1,099 |
К-19 |
14 |
128,7 |
236,9 |
1,020 |
К-2Х7 |
18 25 |
101,8 181,6 |
169,7 303,1 |
0,800 1,430 |
К-3Х7 |
10 13 16,5 20 |
38,1 67,8 106,2 152,7 |
74,8 126,4 187,4 269,7 |
0,300 0,580 0,830 1,210 |
К-3Х19 |
16,5 20 |
108,1 180,9 |
202,1 337,5 |
0,850 1,420 |
Рис. П.22.1. Сортамент
профилей проката: 1
– блюмс; 2 – квадратный с закругленными
углами; 3 – квадратный; 4 – круглый;
5
– полосовой; 6 – треугольный; 7 –
овальный; 8 – полукруглый; 9 – сегментовый;
10 - ромбовидный; 11, 12 – угловой
неравнобокий и равнобокий; 13 – швеллер;
14 – двутавр; 15 – тавр; 16 – рельс; 17
– зетовый; 18 – колонный
Характеристики некоторых видов прокатных сталей представлены в табл. П.22.5…22.9.
Таблица П.22.5
Характеристика балок двутавровых
Номер балки |
Масса 1 м, кг |
Номер балки |
Масса 1 м, кг |
Номер балки |
Масса 1 м, кг |
10 12 14 16 18 18а 20 20а |
9,46 11,5 13,7 15,9 18,4 19,9 21,0 22,7 |
22 22а 24 24а 27 27а 30 30а |
24,0 25,8 27,3 29,4 31,5 33,9 36,5 39,2 |
33 36 40 45 50 55 60
|
42,2 48,6 57,0 66,5 78,0 92,6 108,0
|
Таблица П.22.6
Характеристика швеллеров
Номер профиля |
Масса 1 м, кг |
Номер профиля |
Масса 1 м, кг |
Номер профиля |
Масса 1 м, кг |
5 6,5 8 10 12 14 14а 16 |
4,84 5,90 7,05 8,59 10,40 12,30 13,30 14,20 |
16а 18 18a 20 20a 22 22a
|
15,3 16,3 17,4 18,4 19,8 21,0 22,6
|
24 24а 27 30 33 36 40
|
24,0 25,8 27,7 31,8 36,5 41,9 48,3
|
Таблица П.22.7
Характеристика стали квадратного профиля
Сторона квадрата, мм |
Масса 1 м, кг |
Сторона квадрата, мм |
Масса 1 м, кг |
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 25 26 27 28 29 30 |
0,283 0,385 0,502 0,636 0,785 0,950 1,13 1,33 1,54 1,77 2,01 2,27 2,54 2,82 3,14 3,46 3,80 4,52 4,91 5,30 5,72 6,15 6,60 7,06 |
32 34 35 36 38 40 45 46 48 50 52 55 58 60 63 65 70 75 80 85 90 93 95 100 |
8,04 9,07 9,62 10,17 11,24 12,56 15,90 16,61 18,09 19,62 21,23 23,75 26,40 28,26 31,16 33,17 38,47 44,16 50,24 56,72 63,58 67,90 70,85 78,50 |
Таблица П.22.8
Характеристика стали круглого профиля
Диаметр, мм |
Масса 1 м, кг |
Диаметр, мм |
Масса 1 м, кг |
5 5,5 6 6,3 6,5 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 24 25 26 28 30 34 36 38 40 42 |
0,154 0,186 0,222 0,245 0,260 0,395 0,499 0,616 0,746 0,888 1,040 1,210 1,390 1,580 1,78 2,00 2,23 2,47 2,72 2,98 3,55 3,85 4,17 4,83 5,55 7,13 7,99 8,90 9,87 10,88 |
45 48 50 53 56 60 63 65 70 75 80 85 90 95 100 110 120 125 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 240 250 |
12,48 14,20 15,42 17,32 19,33 22,19 24,47 26,05 30,21 34,68 39,46 44,55 49,94 55,64 61,65 74,60 88,78 96,33 104,20 120,84 138,72 157,83 178,18 199,76 222,57 246,62 271,89 298,40 355,13 385,34 |
Таблица П.22.9
Характеристика стали полосового профиля
Ширина полосы, мм |
Масса 1 м полосы, кг, при толщине, мм |
|||||||||
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
14 |
|
20 22 25 28 30 32 36 40 45 50 60 70 80 100 |
0,63 0,69 0,78 0,88 0,94 1,00 1,13 1,26 1,41 1,57 1,88 2,20 2,51 3,14 |
0,78 0,86 0,98 1,10 1,18 1,26 1,41 1,57 1,77 1,96 2,36 2,75 3,14 3,02 |
0,94 1,04 1,18 1,32 1,41 1,51 1,70 1,88 2,12 2,36 2,83 3,30 3,77 4,71 |
1,10 1,21 1,37 1,54 1,65 1,76 1,98 2,20 2,47 2,75 3,30 3,85 4,40 5,50 |
1,26 1,38 1,57 1,76 1,88 2,01 2,26 2,51 2,83 3,14 3,77 4,40 5,02 6,28 |
1,21 1,55 1,77 1,98 2,12 2,26 2,54 2,83 3,18 3,53 4,24 4,95 5,65 7,06 |
1,57 1,73 1,96 2,20 2,36 2,51 2,83 3,14 3,53 3,92 4,71 5,50 6,28 6,85 |
1,73 1,90 2,16 2,42 2,59 2,76 3,11 3,45 3,89 4,32 5,18 6,04 6,91 8,65 |
1,88 2,07 2,36 2,64 2,83 3,01 3,39 3,77 4,24 4,71 5,65 6,59 7,54 9,42 |
2,20 2,42 2,75 3,08 3,30 3,52 3,96 4,40 4,95 5,50 6,59 7,69 8,79 10,99 |
Широко используются в строительстве горячекатаные бесшовные (табл. П.22.10, П.22.11) и электросварные трубы.
Таблица П.22.10
Характеристика стальных бесшовных горячекатаных труб
Наружный диаметр, мм |
Масса 1 м трубы, кг, при толщине стенки, мм |
|||||||||
2,5 |
2,8 |
3,0 |
3,5 |
4,0 |
4,5 |
5,0 |
5,5 |
6,0 |
7,0 |
|
25 28 32 38 42 45 50 54 57 60 63,5 68 70 73 76 83 89 95 |
1,39 1,57 1,76 2,19 2,44 2,62 2,93 — — — — — — — — — — — |
1,53 1,74 2,02 2,43 2,7 2,91 3,25 — — — — — — — — — — — |
1,63 1,85 2,15 2,59 2,89 3,11 3,48 3,77 4,00 4,22 4,48 4,81 4,96 5,18 5,4 — — — |
1,86 2,11 2,46 2,98 3,32 3,58 4,01 4,36 4,62 4,88 5,18 5,57 5,74 6,00 6,26 6,86 7,38 7,9 |
2,07 2,37 2,76 3,35 3,75 4,04 4,54 4,93 5,23 5,52 5,87 6,31 6,51 6,81 7,1 7,79 8,38 8,98 |
9,28 2,61 3,05 3,72 4,16 4,49 5,05 5,49 5,83 6,16 6,55 7,05 7,27 7,6 7,93 8,71 9,38 10,04 |
2,47 2,84 3,33 4,07 4,56 4,93 5,55 6,04 6,41 6,78 7,21 7,77 8,01 8,38 8,75 9,62 10,36 11,10 |
2,64 3,05 3,59 4,41 4,95 5,36 6,04 6,58 6,99 7,39 7,87 8,48 8,75 9,16 9,5 10,51 11,33 12,14 |
2,81 3,26 3,85 4,74 5,33 5,77 6,51 7,1 7,55 7,99 8,51 9,17 9,47 9,91 10,36 11,36 12,28 13,17 |
3,11 3,63 4,32 5,35 6,04 6,56 7,42 8,11 8,63 9,15 9,75 10,53 10,88 11,39 11,91 13,12 14,16 15,19 |
Таблица П.22.11
Характеристика стальных водогазопроводных труб
Условный проход, мм |
Легкие |
Обыкновенные |
Усиленные |
|||
Толщина стенки, мм |
Масса 1 м, кг |
Толщина стенки, мм |
Масса 1 м, кг |
Толщина стенки, мм |
Масса 1 м, кг |
|
6 8 10 15 20 25 32 40 50 70 80 90 100 125 150 |
1,8 2,0 2,0 2,5 2,5 2,8 2,8 3,0 3,0 3,2 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 |
0,37 0,57 0,74 1,16 1,50 2,12 2,73 3,33 4,22 5,71 7,34 8,44 10,85 13,42 15,88 |
2,0 2,2 2,2 2,8 2,8 3,2 3,2 3,5 3,5 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 4,5 |
0,40 0,61 0,80 1,28 1,66 2,39 3,09 3,84 4,88 7,05 8,34 9,60 12,15 15,04 17,81 |
2,5 2,8 2,8 3,2 3,2 4,0 4,0 4,0 4,5 4,5 4,5 4,5 5,0 5,5 5,5 |
0,47 0,74 0,98 1,43 1,86 2,91 3,78 4,34 6,16 7,88 9,32 10,74 13,44 18,24 21,63 |
Оглавление
Введение ……………………………………………………………………………. |
3 |
РАЗДЕЛ 1 Физические свойства строительных материалов ………………. |
4 |
Методические указания к решению задач по разделу 1…………………………. |
8 |
РАЗДЕЛ 2 Механические свойства строительных материалов…………... |
15 |
Методические указания к решению задач по разделу 2…………………………. |
16 |
РАЗДЕЛ 3 строительныЕ материалЫ И ИЗДЕЛИЯ ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ……………. |
|
21 |
|
Методические указания к решению задач по разделу 3…………………………. |
22 |
РАЗДЕЛ 4 КЕРАМИЧЕСКИЕ материалЫ И ИЗДЕЛИЯ ………………………………… |
|
26 |
|
Методические указания к решению задач по разделу 4………………………… |
27 |
РАЗДЕЛ 5 НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА …………………………………. |
|
30 |
|
Методические указания к решению задач по разделу 5…………………………. |
33 |
РАЗДЕЛ 6 ЗАПОЛНИТЕЛИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ ……….. |
|
40 |
|
Методические указания к решению задач по разделу 6…………………………. |
43 |
РАЗДЕЛ 7 СТРОИТЕЛЬНЫЕ РАСТВОРЫ ……………………………………………………. |
47 |
Методические указания к решению задач по разделу 7………………………… |
48 |
РАЗДЕЛ 8 ТЯЖЕЛЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ БЕТОН И ДОРОЖНЫЙ ЦЕМЕНТОБЕТОН …. |
51 |
Методические указания к решению задач по разделу 8…………………………. |
54 |
РАЗДЕЛ 9 ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА. АСФАЛЬТОБЕТОН …………… |
61 |
Методические указания к решению задач по разделу 9…………………………… |
63 |
РАЗДЕЛ 10 ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫЕ, ГИДРОИЗОЛЯЦИОННЫЕ И АКУСТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ………………………………………………………………………. |
70 |
Методические указания к решению задач по разделу 10……………………….. |
72 |
РАЗДЕЛ 11 ЛАКОКРАСОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ. СТРОИТЕЛЬНЫЕ ПЛАСТМАССЫ ……. |
75 |
Методические указания к решению задач по разделу 11……………………….. |
77 |
РАЗДЕЛ 12 МЕТАЛЛЫ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ …………………………………………………. |
79 |
Методические указания к решению задач по разделу 12……………………….. |
81 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………….. |
85 |
БиБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ …. |
85 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Основные физико-механические свойства строительных материалов ………… |
86 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Атомные массы элементов, входящих в состав строительных материалов …… |
87 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Формулы для определения коэффициента теплопроводности …………………. |
87 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Соотношение между классами бетона по прочности на сжатие и марками ….. |
88 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 5 Нормативные требования к керамическому кирпичу (по ГОСТ 530-2007) ……. |
89 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 6 Зависимость основных свойств древесины от влажности ……………………… |
90 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 7 Диаграмма Н.Н. Чулицкого для определения равновесной влажности древесины |
91 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 8 Условное обозначение керамических изделий (по ГОСТ 530-2007) ………….. |
92 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 9 Нормативные требования к строительному гипсу ………………………………. |
94 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 10 Нормативные требования к воздушной строительной извести …………………. |
96 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 11 Нормативные требования к цементам ……………………………………………. |
97 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 12 Нормативные требования к песку для строительных работ ……………………. |
99 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 13 Нормативные требования к щебню и гравию для строительных работ ……….. |
101 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 14 Характеристики строительных растворов ………………………………………… |
104 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 15 Справочные данные для расчета состава тяжелого бетона ……………………… |
106 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 16 Справочные данные для расчета состава дорожного цементобетона ………….. |
109 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 17 Основные характеристики нефтяных дорожных битумов (по ГОСТ 22245-90)…. |
113 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 18 Основные характеристики асфальтобетона (по ГОСТ 9128-97) ……………….. |
117 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 19 Характеристики теплоизоляционных материалов и изделий ………………….. |
123 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 20 Характеристики акустических материалов и изделий …………………………… |
124 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 21 Характеристики гидроизоляционных материалов и изделий ………………….. |
126 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 22 Строительные металлы ……………………………………………………………… |
128 |
Учебное издание
Чернушкин
Олег Аркадьевич,
Усачев Александр Михайлович
Усачев Сергей Михайлович, Черкасов Сергей Васильевич