Старые и новые металлы

 

старые и новые металлы

Одним из наибольших неудобств в связи с использованием железа и стали в строительстве и для других целей является подверженность металла окислению и ржавлению на воздухе при обычных атмосферных условиях, т. е. при наличии свободного кислорода и определенной влажности и весьма незначительном количестве углекислоты.

Защитные покрытия различными видами окраски, обычно используемые для крупноразмерных металлических конструкций, действуют скорее механически, а не химически — покрытие просто предохраняет металл от контакта с окисляющими агентами. Но некоторые красители, используемые с учетом основных характеристик конкретных материалов, кроме того, уменьшают способность металлов к окислению. В определенных случаях коррозия железа может быть уменьшена контактом с ним более активного металла так, чтобы после гальванизации окисление воспринималось цинком. Покрывая поверхность железа плотно примыкающей к ней защитной цинковой оболочкой, можно достигнуть своего рода постоянной металлической окраски, предохраняющей втройне — механически от контакта с воздухом, гальванически и химически.

Гофрированное железо начали производить из сварочного железа с 20-х годов XIX в. В производственной рекламе указывалось, что «лист, который не выдерживает собственного веса в плоском виде, после приобретения профильного строения выдерживает 700 фунтов». Промышленные процессы гальванизации были запатентованы как во Франции, так и в Англии в 1837 г.

Оцинкованное профильное железо использовалось уже в середине XIX в. для строительства полносборных зданий. Гофрированное железо экспортировалось в колонии, где материалы для стен и дерево для конструкций перекрытий и крыш имелись в достаточном количестве, но е выбором подходящего кровельного материала возникали трудности. Во многих тропических странах оцинкованное кровельное железо использовалось уже так давно, что стало фактически привычным местным материалом.

Гальванизацию нельзя применять для защиты стальных элементов, соединяемых клепкой Или сваркой, так как нагрев разрушает защитный слой, а крупные детали невозможно погружать в цинк. Но и окраска долговременных конструкций стоит дорого, поскольку ее необходимо возобновлять регулярно через несколько лет.

Эта проблема была решена, в 60-х годах нашего столетия после получения в США сталей, устойчивых к атмосферным воздействиям. Это были высокопрочные стали с малым процентом примесей, содержащие небольшое количество никеля и хрома, вследствие чего под воздействием атмосферных явлений создается прочное и плотное окисное покрытие. Это покрытие изменяется в течение нескольких лет в цвете от яркого ржаво- оранжевого до красно-коричневого, но остается надежной водостойкой защитой на много лет. Здания и тротуары около таких конструкций должны быть спроектированы с учетом защиты от ржавых подтеков и загрязнения других материалов — бетона, кирпича и камня.

Два других метода защиты стали от коррозии слишком дорогостоящие, чтобы использоваться в строительстве, за исключением элементов навесных стен и некоторых других элементов, требующих большого количества материала. Один из таких методов— покрытие стали фарфоровой эмалью — был разработан в 30-х годах и впервые использовался в навесных стенах в 50-х годах нашего века.

Другой способ — производство нержавеющей стали, которая была изобретена Гарри Брей ли в Англии, Ф. М. Бекетом в США и Бенно Штраусом и Эдвардом Маурером в Германии. Имеются различные виды нержавеющей стали, но все они содержат по меньшей мере 10% хрома, а некоторые какое-то количество никеля. В 1929 г. башня Крайслер Билдинг в Нью-Йорке была покрыта нержавеющей сталью, а в 1932 г. нержавеющая сталь была использована для сооружения колонн и покрытия переплетов здания Эмпайр Стейт Билдинг. Навесные стены из волнистых листов нержавеющей стали толщиной 0,93 мм впервые были применены в четырехэтажном здании турбины компании «Дженерал Электрик» в Шенектеди. В 1951 г. в Питтсбурге было построено 24-этажное здание Гейтвей Сентр, вся поверхность стен которого была покрыта навесными стенами из листов нержавеющей стали толщиной 0,78 мм с внутренним теплоизоляционным слоем перлитобетона. Тонкие листы стали могли иметь значительные вмятины, что ухуд-шало общий вид здания, и в большинстве последующих построек с использованием нержавеющей стали в конструкциях навесных стен листы делались гофрированными или с рельефным рисунком.

С 50-х годов нашего столетия нержавеющая сталь начала заменять эмалированный чугун в санитарно-технических приборах в кухнях и ванных.

Медь и бронза были первыми материалами, используемыми человеком, и начало бронзового века отделяло от начала железного века более тысячи лет. Использование латуни — сплава меди и цинка — отмечено еще во времена Рима. До того как железо прочно вошло в обиход, инструменты, гвозди, а иногда и балки делались из меди, например в Пантеоне. Медь использовалась как обычный материал для покрытия крыш, по крайней мере, со времен Рима и до сих пор применяется для этой цели. Медь, подверженная атмосферному воздействию, покрывается зеленой патиной, являющейся основным медным карбонатом, которая образует твердую оболочку и предохраняет медь от дальнейшей коррозии.

Цвет патины весьма характерен для медных крыш. В связи с хорошей проводимостью электричества медь и латунь широко используются в электропроводках.

Сплавы меди использовались для навесных стен, однако они дороги и подобный визуальный эффект может быть достигнут применением покрашенного под бронзу анодированного алюминия.

Свинец — мягкий металл, обладающий упругими свойствами при достаточно низких температурах. Этот металл использовался весьма расточительно в Древнем Риме и Византии и до XIX в. считался наилучшим материалом для водяных труб и резервуаров, которые часто были украшены рисунком. В Средние века и в эпоху Возрождения свинец был привычным материалом для покрытия крыш, особенно в Англии,, которая была основным его производителем и где он еще достаточно широко использовался в XIX в.. В свое время свинец был дешевым материалом, но теперь он стал дорогим и множество крыш, покрытых свинцом, были перекрыты другим: материалом.

Все рассмотренные металлы были известны еще в древнем мире. Слово «алюминий» происходит от «алюма» — квасцов — кристаллического калиево-алюминиевого сулсфата. «Алюмен» римлян — использовался с V в. до н, э. в крашении тканей как вещество, закрепляющее краску. Хэмфри Дэйви получил сплав алюминия с железом электролизом из окиси алюминия. Он предложил название «алюминий». В 1825 г. Ганс Христиан Оерстед впервые получил металлический алюминий посредством химической реакции. В 1845 г. Фридрих Вёлер произвел достаточное количество металла, чтобы определить его физические свойства, такие, как удельный вес, цвет, вязкость. Современный метод производства алюминия электролизом был открыт почти одновременно в 1886 г. Полем Эрулем во Франции и Чарльзом Мартином Холлом в США. Британскай энциклопедия в 1875 г., том I привела физические и химические свойства алюминия и описала его как металл, используемый в ювелирном деле и благодаря своему легкому весу для изготовления коромысел весов. В 1893 г. алюминий был использован для изготовления статуи Эроса на площади Пиккадилли в Лондоне. Эта статуя, и сейчас еще находящаяся в хорошем состоянии, является свидетельством надежности металла.

Одним из ранних примеров использования алюминия в архитектуре был орнаментированный карниз из листа металла здания Канадской страховой компании в Монреале, построенного в 1896 г. Первая крыша из волнистого алюминия выполнена в 1900 г. в административном здании на улице Макквори в Сиднее. Однако листы были закреплены медными гвоздями, — ошибка, довольно распространенная в течение многих последующих лет, хотя электрохимические реакции металлов были уже хорошо известны. Эти гвозди были причиной расширения отверстий в алюминиевых листах вследствие электрохимической коррозии. Тем не менее, эти листы были в отличном состоянии, когда кровля менялась в 1937 г. Примерно в 1860 г. у Наполеона III был столовый сервиз, сделанный из алюминия, но к началу XX в. алюминий стал достаточно дешевым для изготовления из него кухонной посуды.

Первая мировая война дала сильный импульс развитию производства алюминия, так как легкий вес делал его удачным материалом для конструкций- самолетов. В связи с высокой стоимостью алюминия и недооценкой его свойства образовывать прочную пленку окиси благодаря высокой химической активности его применение в строительстве было ограниченным до 30-х годов нашего века.

Быстрота развития производства пластиков может быть прослежена при сравнении трех изданий популярных книг, посвященных пластикам, опубликованных двумя инженерами-химиками в 1941, 1956 и 1968 гг.

Химическая индустрия изменила также производство красок и клеев. Органические красители и натуральные пигменты были в значительной степени заменены синтетическими. Традиционно используемые клеи, изготовляемые из костей, рыбьей чешуи, казеина и соевых бобов, вытеснялись синтетическими смолами, особенно при использовании для наружных поверхностей и других целей, где необходима водоустойчивость.

Источник материала: grensi.com

Категория: Архитектура
 
 
Нравится  
 
 
 
 
 
 
 
Комментариев нет
 
 
Оставьте комментарий
Имя*:      
Ваш e-mail*:     (не отображается)
Адрес веб-сайта:      
 
 
Имя:  
Цитата:  
    Закрыть
 
 
 
 
* - обязательные поля
 
 
Сайт продается, присылайте
свои предложения на
cloudinfo@ya.ru