Wyroby metalowe

Stal niskowęglowa (stosowana w budownictwie) jest to stop żelaza o zawartości do 2% węgla i innych pierwiastków, otrzymany w wyniku dwustopniowego procesu produkcji. W pierwszym etapie produkcji z rud żelaza przetopionych w wielkich piecach otrzymuje się surówkę, która oprócz żelaza zawiera 2,5-4,5% węgla i ok. 7% innych domieszek.

W drugim etapie produkcji surówkę poddaje się procesowi utleniania, w wyniku którego otrzymuje się staliwo o wymaganym składzie chemicznym. Po obróbce mechanicznej przez kucie lub walcowanie uzyskuje się gotowe wyroby o określonym kształcie nazywane stalą.

Żeliwo – przetopiona surówka z dodatkiem złomu. Zawiera 2-4% węgla i do 4% krzemu.

Stal – przetopiona surówka odtleniona, poddana obróbce mechanicznej. Zawiera do 2% węgla.

W zależności od składu chemicznego stale dzielimy na:

• stale węglowe (głównym składnikiem, oprócz żelaza, jest węgiel (do 2%), a zawartość pozostałych składników (krzem, mangan, fosfor, siarka) nie powinna przekraczać wartości określonej dla danego gatunku,

• stale stopowe (nisko i wysokostopowe); oprócz żelaza i węgla zawierają inne składniki dodane w celu uzyskania pożądanych właściwości.

W zależności od stopnia odtlenienia stale dzielimy na:

• uspokojone

• półuspokojone

• nieuspokojone

Uspokojenie stali to proces odtlenienia, polegający na usunięciu pozostałości rozpuszczonego tlenku żelaza

Stal uspokojona jest odtleniona w takim stopniu, że podczas jej krzepnięcia nie zachodzą żadne reakcje z wydzieleniem gazów, dzięki czemu ma lepszą jakość.

W budownictwie wykorzystuje się głównie dwa rodzaje stali – stal zbrojeniową używaną do wykonywania elementów żelbetowych oraz stal konstrukcyjną używaną do budowy konstrukcji nośnych stropów, dachów, słupów.

Stal zbrojeniową dzielimy na klasy i gatunki. Klasa stali zależy od jej właściwości mechanicznych (wytrzymałość na rozciąganie, granica plastyczności). Klasę stali oznacza się literą A i cyfrą rzymską. Produkuje się klasy stali: A-0, A-I, A-II, A-III, A-IIIN (im wyższa cyfra, tym wyższa wytrzymałość stali).

W ramach każdej klasy występują gatunki, określające właściwości technologiczne, takie jak: spawalność, zgrzewalność, stopień uspokojenia.

Elementy konstrukcyjne wykonywane są ze stali węglowej zwykłej lub podwyższonej jakości, a gatunek użytej stali powinien być określony w projekcie budowlanym, jeśli wyrób odbiega od standardowych kształtowników hutniczych.

Zbrojenia do betonu

Pręty zbrojeniowe

Zbrojenie współpracuje z betonem przy przenoszeniu sił wewnętrznych występujących podczas pracy konstrukcji. Ponieważ beton jest materiałem o wysokiej wytrzymałości na ściskanie i niewielkiej na rozciąganie, najczęściej głównym zadaniem zbrojenia jest przeniesienie sił rozciągających.
Stal zbrojeniowa jest produkowana w postaci prostych prętów zbrojeniowych lub drutu dostarczanego w zwojach. Pręty proste nie wymagają prostowania na budowie, chyba że zostały pogięte podczas transportu.

W klasach stali A-0 i A-I produkuje się pręty i druty okrągłe gładkie, wykorzystywane głównie jako elementy pomocnicze zbrojenia, takie jak strzemiona i przewiązki. Do wykonywania zbrojenia głównego wykorzystuje się przede wszystkim pręty klasy A-III, żebrowane ze stali gatunku 34GS o średnicy 8-20 mm. W klasach A-III i A-IIIN produkuje się pręty okrągłe żebrowane dwuskośne (mają dwa żebra podłużne oraz żebra poprzeczne usytuowane „w jodełkę”).

Pręty 20G2Y ze stali klasy A-IIIN, dla odróżnienia od prętów 34GS klasy A-III, mają po obu stronach nawalcowane żeberka podłużne na długości równej trzem odstępom żeberek poprzecznych. Na budowie łączenie prętów ze strzemionami i miedzy sobą wykonuje się przy użyciu miękkiego drutu wiązałkowego tworząc na połączeniach węzły krzyżowe.

Siatki zbrojeniowe

Siatki zbrojeniowe zgrzewane standardowe lub typowe stosuje się do zbrojenia konstrukcji z betonu. Wykonuje się je z prętów z drutu gładkiego lub profilowanego na zimno, krzyżujących się pod kątem 90°C. W miejscach połączeń pręty zgrzewa się punktowo. Siatki standardowe, o wymiarach 6x2,45 m, produkuje się na skład. Siatki nietypowe produkuje się na indywidualne zamówienie, jednak ich długość nie może przekraczać 12 m, a szerokość – 2,45 m.

Szkielety zbrojeniowe

Szkielety do zbrojenia konstrukcji z betonu (płaskie i przestrzenne) wykonuje się ze stalowych prętów prostych, zgrzewanych punktowo i krzyżujących się pod kątem 90°C. Szkielety przestrzenne wykonuje się ze szkieletów płaskich i pojedynczych prętów.

Kształtowniki

Kształtowniki są to wyroby stalowe, otrzymane w procesie walcowania stali na gorąco (kształtowniki hutnicze) lub w procesie gięcia blachy na zimno. Kształtowniki hutnicze mają przekrój otwarty w postaci prostych figur geometrycznych, natomiast kształtowniki zimnogięte mogą mieć profile zamknięte o przekroju kwadratowym lub prostokątnym. Z kształtowników wykonuje się m.in. belki i podciągi (elementy poziome) i słupy (elementy pionowe), balustrady, wzmocnienia konstrukcji dachowej. Przekroje belek i słupów mogą być proste (z jednego kształtownika) albo złożone (z dwóch lub większej liczby). Łączone są metodą spawania lub łączenia na śruby.

Do najczęściej wykorzystywanych kształtowników stalowych należą:

• płaskowniki – są to wyroby płaskie o szerokości 20-150 mm, grubości 6-40 mm i znormalizowanej długości 6-9 m. Oznacza się je prostokątem, przy którym podaje się szerokość i grubość w mm;

• kątowniki – mogą być równoramienne i nierównoramienne. Produkowane są kątowniki równoramienne o długości ramion 20-200 mm i nierównoramienne o długości ramion 30-200 mm. Kątowniki są oznaczane symbolem kształtu przekroju i trzema liczbami, z których dwie pierwsze oznaczają (w mm) długości ramion, a trzecia – ich grubość;

• dwuteowniki – składają się z pionowego środnika i dwóch poziomych półek. Mogą być: normalne, ekonomiczne i o pocienionym środniku. Dwuteownik oznacza się symbolem określającym kształt przekroju poprzecznego oraz liczbą oznaczającą wysokość w mm.

• ceowniki – mają w przekroju kształt litery C; składają się z pionowego środnika i dwóch poziomych półek. Mogą być: normalne, ekonomiczne i o pocienionym środniku. Ceownik oznacza się symbolem określającym kształt przekroju poprzecznego oraz liczbą oznaczającą wysokość w mm.

• Inne metale

Oprócz stali w budownictwie stosuje się także inne metale.

• Aluminium jest to metal o srebrzystobiałej barwie, lekki, kowalny, topliwy, dobrze przewodzący ciepło i elektryczność, odporny na korozję. W budownictwie jest wykorzystywany do wykonywania elementów konstrukcyjnych (kształtowniki aluminiowe) okien, drzwi, ogrodów zimowych, świetlików, daszków oraz folii i powłok ochronnych.

• Cynk jest to metal o niebieskawosrebrzystej barwie. Warstewka tlenku, wytwarzająca się na jego powierzchni chroni go przed działaniem czynników atmosferycznych. Jest stosowany do wyrobu blach cynkowych, wytwarzania powłok ochronnych (zabezpieczających stal przed korozją), produkcji farb cynkowych. Wchodzi w skład wielu stopów metali (np. mosiądzu, brązu).

• Miedź jest to metal o charakterystycznym czerwonym połysku, kowalny i ciągliwy, bardzo dobrze przewodzący ciepło i elektryczność. Pod wpływem działania wilgoci pokrywa się zielonym nalotem zwanym patyną. Z miedzi wytwarza się blachy dachowe, rynny i rury spustowe, rury do instalacji wodnych.

• Mosiądz jest to stop miedzi z cynkiem oraz dodatkiem innych metali (5-6%): ołowiu, żelaza, manganu. Mosiądz dobrze przewodzi ciepło i elektryczność, jest odporny na korozję, daje się łatwo obrabiać. Jest stosowany do wyrobu okuć budowlanych, blach, rur, śrub, ozdób. Mosiądz wysokoniklowy jest to stop zawierający 55-66% miedzi, 10-20% niklu, 20-24% cynku. Łatwo poddaje się obróbce plastycznej, dlatego wykorzystuje się go do wyrobu prętów, drutów, blach, rur.

• Brąz jest to stop miedzi z cyną, czasami z domieszką innego metalu, np. aluminium; Jest stosowany do wyrobu elementów ozdobnych: krat, balustrad, poręczy, dzwonów.

• Spiż jest to stop miedzi, cyny, cynku i ołowiu. Jest metalem odpornym na ścieranie. Stosuje się go do wyrobu elementów dekoracyjnych.

• Znal jest to stop cynku z aluminium, miedzią i magnezem. Daje się łatwo spawać, lutować, niklować, chromować i obrabiać, ale z upływem czasu staje się kruchy. Stosuje się go do wyrobu okuć budowlanych.

• Żeliwo jest to odlewniczy stop żelaza z węglem (2-4,5%), krzemem, manganem, fosforem, siarką i innymi składnikami, otrzymywany przez stopienie surówki żelaza z dodatkiem złomu żeliwnego i stalowego oraz stopów żelaza. Rozróżnia się żeliwo: szare (w którym węgiel występuje w postaci grafitu), białe (węgiel występuje w postaci węglika żelaza – cementytu) i połowiczne (węgiel występuje zarówno jako grafit, jak i cementyt). Żeliwo charakteryzuje się wysoką odpornością na korozję, ale jest kruche i łatwo pęka na skutek uderzenia.

• Nikiel jest to metal o barwie srebrzystobiałej, twardy, kowalny, trudno topliwy, odporny na działanie tlenu, wilgoci, powietrza. Jest stosowany do powlekania innych metali (stali, cynku, miedzi) w celu zwiększenia ich wytrzymałości i odporności na korozję. Jest składnikiem wielu stopów (np. mosiądzu).