Medžiagų klasifikacija pagal kilmę ir panaudojimą

VILNIAUS GEDIMINO TECHNIKOS UNIVERSITETAS STATYBINIŲ MEDŽIAGŲ KATEDRA MEDŽIAGŲ MOKSLO NAMŲ DARBAI Atliko: AATn-06gr. stud. heberle Priėmė: prof. A. Gailius 2008 Vilnius ĮVADAS Statybinė medžiagotyra (medžiagų mokslas) yra taikomasis mokslas apie statybines medžiagas, naudojamas pastatams ir kitiems statiniams statyti, tinkamas komplektuoti įvairiais deriniais. Statyboje plačiai naudojamos labai nevienalytės sandaros medžiagos. Medžiagų savybės priklauso nuo cheminės ir mineralinės sudėties, vidinės sandaros ir nuo to, kaip šios medžiagos gamybos metu buvo paveiktos. Medžiagų nomenklatūra labai įvairi. Daugiausia medžiagų moksle nagrinėjama statybinės medžiagos, kurių sandara labai įvairi ir sudėtinga, tačiau atitinkamai jas sugrupavus, galima nustatyti sandaros ir savybių charakteristikų priklausomybės dėsningumus. Jais remiamasi aiškinant šių medžiagų sudėtį, parenkant gamybos procesus ir ir apskaičiuojant savybių rodiklius.Tinkamai parinkus statybines medžiagas ne tik užtikrinamas tam tikro konstrukcinio elemento, bet ir viso pastato ar statinio patikimumas ir ilgaamžiškumas. Tai yra svarbu ir ekonomiškai. Statybinėms medžiagoms žaliavos esti gamtinės- mineralinės (natūralus ir apdorotas akmuo- uoliena, molis, rūdinės uolienos metalams, asbestas ir kt.) ir augalinės- organinės (mediena, durpės, akmens anglys, nafta, dujos) bei pramoninės atliekos (aukštakrosnių šlakai, pelenai, pjuvenos ir kt.). Klasifikacija esti įvairi ir nėra nusistovėjusi. Paprastai klasifikuojama pagal skirtingus kriterijus. MEDŽIAGŲ KLASIFIKACIJA PAGAL KILMĘ IR PANAUDOJIMĄ Natūralaus akmens (uolienų) panaudojimas Natūralus akmuo (uolienos) susidarė Žemės plutoje iš vėstančio silikatinio lydalo, iš dalies ar visiškai jam susikristalizavus. Įvairiomis geologinėmis sąlygomis, auštant skystai magmai susiformavo įvairių struktūrų ir savybių natūralio akmens medžiagos. Atsižvelgiant į susidarymo sąlygas, akmens medžiagos skirstomos į gilumines (intruzines) ir išsiliejusiąsias (efuzines). Efuzinės uolienos susidaro, kai magma pro ugnikalnio kraterį ar plyšius išsilieja į Žemės paviršių ir ten sustingsta. Išsiliejusi magma vadinama lava. Išsiveržus, ji netenka lakiųjų komponentų ir labai greitai sustingsta. Tokiomis sąlygomis susidaro daugybė kristalų centrų, tačiau veikiant žemai temperatūrai, esančiai Žemės paviršiuje, mineralai nespėja išsikristalizuoti. Efuzinės uolienos skirstomos į kainotipines ir paleotipines. Intruzinės uolienos susidaro, kai silikatinis lydalas (magma) sustingsta Žemės plutoje, įsiterpęs į įvairios kilmės uolienų masyvus. Įsiterpusių magminių uolienų kūnai vadinami intruzijom. Uolienos aušo ir kristalizavosi nevienodomis sąlygomis, jų savybės labai skirtingos. Struktūra- ir kristalinė, ir amorfinė- stikliškoji. Jų randama ir masyvuose, ir nuotrupų, ir susicementavusių, t.y. gamtinių cementų. Veikiant atmosferiniams veiksniams uolienos dūlėjo- susidarė molis, smėlis, žvirgždas, klintys, dolomitai (1 pav.), gipsas ir kt.- arba uolienose atsirado giluminių lūžių, pro kuriuos skverbėsi skysta magma, dujos ir kitos lakiosios medžiagos. Jas veikė įvairus slėgis ir aukšta temperatūra. Tokiomis sąlygomis paprastai pasireiškia metamorfizmo reiškiniai, o tai reiškia, kad mineralai pasikeitė, pasikeitė jų struktūra, tekstūra. Todėl iš magminių ir nuosėdinių uolienų susidarė metamorfinės uolienos (gneisas, molio skalūnas, marmuras, kvarcitas). Pirminius uolienų tyrimus atlieka geologai žvalgymo metu. Sudaromi uolienų slūgsojimo žemėlapiai, nurodomi atsargų kiekiai, aprašomos gavybos sąlygos. Uolienos yra brangus, neatsikuriantis gamtos turtas, sunaudojamas negrižtamai. Tik retais atvejais antrinės uolienų žaliavos perdirbamos pakartotinai į prastesnės kokybės medžiagas. Todėl šis gamtos turtas turi būti rūpestingai saugomas, tausojamas ir labairacionaliai naudojamas būtiniausiems visuomenės reikalams. Uolienų klasifikacija pateikiama 2 paveiksle. Natūralus akmuo (uolienos) naudojamos: • Lauko akmenų konstrukcijoms, plokštėms ir blokams (skaldytas, tašytas ir pjaustytas); • Užpildams (skalda, žvirgždas, smėlis, mineraliniai milteliai; pigmentai dažams); • Sukepinamoms ir lydytosioms medžiagoms (keraminėms medžiagoms, užpildams lengviesiems betonams, šamotui, stiklui, kristaliniam stiklui (sitalams), mineralinės vatos plaušams) gaminti; • Rišančiosioms medžiagoms (cementams, kalkėms, gipsui) gaminti; • Metalams gaminti (rūdinės uolienos)- juodiesiems (geležis ir jos lydiniai- plienai, ketus, ferolydiniai ir techninė geležis) bei spalvotiesiems (varis, aliuminis, nikelis, švinas, titanas, magnis ir kt.) ir jų lydiniams. 1 pav. Dolomitas 2 pav. Natūralaus akmens medžiagų klasifikacija Didžiąją dalį Žemės plutos sudaro (apie 95%) magminės ir metamorfinės kilmės uolienos. Nuosėdinės uolienos sudaro likusią dalį. Tačiau paviršiuje dažniausiai slūgso nuosėdinės uolienos. Viena plačiausiai aptinkamų gamtoje magminių giluminių uolienų yra granitas (3 pav.). Pagrindinės granito sudedamosios dalys yra mineralai feldšpatas ir kvarcas. Kartais granite būna kitų mineralų: magnetito, granatų, cirkono, apatito. Granitas yra tvirčiausias, lyginant jį su marmuru, travertinu, oniksu ir kt. Juodojo (tamsaus) granito daugiausia Skandinavijos šalyse (Švedija, Norvegija), Ukrainoje – rausvo ir pilko, Kinijoje – rožinio, gelsvo, tamsiai žalio, juodai rožinio, Italijoje – visu atspalviu pilko, Ispanijoje – šviesiai žalio, juodo ir rožinio. Iš granito gaminama skalda, daromos laiptų pakopos, tiltų atramos, jis naudojamas pastatų ir statinių apdailai, skulptūroms. Granitiniais rieduliais grindžiami keliai, gatvės, iš jų mūrijamos granitinės sienutės, pamatai. Granito yra visuose žemynuose, kur kristalinis pamatas siekia Žemės paviršių. Lietuvos teritorijos paviršiuje ir kvartero sluoksniuose dažnai aptinkama granito riedulių. Daug jų yra žvyrynuose. 3 pav. Granitas Metalai Metalai (3 pav.) yra kristalinės struktūros ir nuo kristalų išsidėstymo priklauso ir jo stipris tempiant, elektrinis laidumas.Taisyklingas kristalų išsidėstymas metale yra kristalinė gardelė. Suardyta kristalinė gardelė vadinama kristalitais. Kristalai susijungia į kristalinius vėrinius vadinami grūdeliais.Pasikeitus sąlygoms kristalinė gardelė keičiasi, ir tokie metalai yra vadinami alotropiniais. Kaitinant, atleidžiant tam tikrais greičiais, galima pasiekti tam tikras metalų savybes. Procesas vadinamas rekristalizacija arba atskirais procesais: atkaitinimas, normalizavimas, įgrūdinimas, užgrūdinimas, atleidimas. Pagrindinės metalų savybės: 1)stipris tempiant 2)plastinis deformavimas 3)tankis 4)alotropinės savybės 5)laidumas šilumai, elektrai 6)atsparumas korozijai. Metalų lydiniai kurie yra atsparūs korozijai yra vadinami legiruotais (priedai kurie padidina atsparumą korozijai: chromas, nikelis, varis) . Visi metalai ir jų lydiniai sąlygiškai skirstomi į juoduosius ir spalvotuosius. Juodieji metalai- tai geležis ir lydiniai jos pagrindu: plienas, ketus, ferolydiniai. Jie sudaro 95% visų gaminamų metalų. Spalvotieji- tai visi kiti metalai ir jų lydiniai. Jie skirstomi į lengvuosius, kurių tankis iki 4g/cm (magnis, aliuminis, berilis ir kt.), sunkiuosius (varis, nikelis, švinas ir kt.), tauriuosius (auksas, sidabras, platina ir kt.). Palyginti su juodaisiais, spalvotieji metalai labai brangūs, todėl visur, kur tik galima, juos stengiamasi pakeisti juodaisiais metalais arba plastmasėmis. Pagrindinis statybinis metalas yra geležies lydiniai. Į geležies lydynių sudėtį įeina įvairūs cheminiai elementai: geležis, anglis, silicis, manganas, chromas, nikelis, volframas, molibdenas, titanas, vanadis, boras, varis, siera, fosforas, selenas. Geležis – cheminis periodinės elementų lentelės elementas, žymimas Fe (lot. ferrum), eilės numeris 26, sidabriškai pilkas, blizgus metalas. Tai gausiausias metalas Žemėje (Žemės plutoje – antras pagal gausumą, pirmas – aliuminis – 8%) ir manoma, kad 10 pagal gausumą elementas visatoje. Geležis – didžiausią Žemės dalį pagal masę sudarantis elementas (34,6%), taip pat sudaro 4,65% Žemės plutos masės. Manoma, kad didelė geležies koncentracija labiausiai įtakoja magnetinį Žemės lauką. Geležis būna 3 alotropinių atmainų, kurios viena nuo kitos skiriasi kristaline struktūra arba magnetinėmis savybėmis: αFe – stabili iki 910°C Fe – nuo 1400°C iki 1539°C.temperatūros, γFe – nuo 910°C iki 1400°C, Iki 769°C geležis yra feromagnetikas, o kai temperatūra aukštesnė – paramagnetikas. Tai plastiškas metalas, kalus, lengvai štampuojamas ir valcuojamas. Geležis tirpina anglį ir kitas vietines medžiagas, todėl galima gauti įvairių savybių geležies lydinių. Kietasis anglies tirpalas α geležyje vadinamas feritu, γ geležyje – austenitu. Svarbiausi mineralai magnetitas ir hematitas sudaro geležies rūdos telkinius. Iš geležies rūdos gaunami geležies ir anglies lydiniai – ketus ir plienas. Gryna geležis išgaunama perdirbant rūdą. Nedideliais kiekiais gryna miltelių pavidalo geležis gaunama 300°C temperatūroje skaidant karbonilą Fe(CO)5 amoniako terpėje, po to dar redukuojant vandeniliu 500-600°C temperatūroje. Labai gryna geležis gaunama zoninio lydymo būdu. Geležis ir jos lydiniai yra plačiausiai naudojamas metalas (jie sudaro 95% visų metalinių gaminių masės). Toks populiarumas susijęs su geležies santykiniu pigumu ir tvirtumu, dėl kurio ją galima panaudoti įvairiose srityse, įskaitant automobilių pramonę, laivų statybą, statybinių konstrukcijų gamybą. Geležies pagrindu kuriamos naujos medžiagos, atsparios aukštai arba žemai temperatūrai, vakuumui ar dideliam slėgiui, agresyvioms aplinkoms, didelėms kintamoms apkrovoms, jonizuojantiems spinduliams. Pagal anglies kiekį geležies lydiniai skirstomi į plieną ir ketų. Metalų klasifikacija pateikiama 4 paveiksle. 3 pav. Metalas 4 pav. Metalų klasifikacija Plienas yra plačiai paplitusi statybinė medžiaga. Jis yra nebrangus ir įvairiai naudojamas. Tačiau plienas turi vieną trūkumą – jis rūdija. Plienas rūdija, kai atsiranda kontaktas su deguonimi ir vandeniu. Plieno klasifikacija pateikiama 5 paveiksle. 5 pav. Plieno klasifikavimas pagal paskirtį Plienas (6 pav.) – geležies ir anglies lydinys kuriame yra iki 2% anglies su mangano (0.3...1.8%), silicio (0.15...1.1%), sieros (iki 0.06%) ir fosforo (iki 0.07%) priemaišomis. Be to, dar gali būti legiruojančių priedų (chromo, nikelio, vario, molibdeno ir kt.) Kai pliene daug anglies, jis yra stipresnis, bet trapesnis ir blogiau suvirinamas. Manganas didina stiprumą, truputį mažina plastiškumą. Silicis didina plieno stiprumą, blogina suvirinamumą ir mažina atsparumą korozijai. Žalingos priemaišos yra šios: siera, fosforas, azotas ir deguonis. Siera greitina plieno mikropleišėjimą aukštoje temperatūroje. Fosforas didina plieno trapumą, ypač žemoje temperatūroje, ir mažina plastiškumą šildant. Azoto įtaka plienui panaši kaip ir fosforo, o deguonies – kaip sieros. 6 pav. Plieno trosai Plienas skirstomas: a)pagal anglie kiekį: • Neanglingasis (iki 0,05 % C), dar vadinamas technine geležimi; • Mažaanglis (0,08

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!