Kovy používané ve stavebnictví

Kovy
Sektor kovů můžeme rozdělit na dvě základní části – drahé kovy (precious metals) a technické kovy (base metals).
Drahé kovy
Zlato, stříbro, platina a palladium se řadí mezi drahé kovy a kromě investičního hlediska mají často velké využití ve šperkařství. I přes dobré fyzické a chemické vlastnosti mají drahé kovy kvůli vysoké ceně spíše omezené využití v průmyslu. Obecně dominantním kovem pro tento sektor je zlato.
Průmyslové kovy
Z investičního pohledu mezi průmyslové kovy patří hliník, měď, olovo, nikl, zinek a cín. Tyto kovy slouží zejména jako suroviny pro průmysl a stavebnictví.

Kovy v současnosti nejsou ve většině aplikací používány v čisté formě, ale spíše ve formě slitin s jinými prvky. Slitiny obvykle dosahují lepších mechanických vlastností (vyšší tvrdost, pevnost v tahu, otěruvzdornost) než čisté kovy. Mezi nejpoužívanější slitiny patří slitiny železa, hliníku a mědi.

Slitiny železa s uhlíkem, případně dalšími prvky se nazývají oceli a litiny. Oceli jsou slitiny železa obsahující méně než přibližně 2,1 hm. % uhlíku. Pokud je obsah uhlíku vyšší než tato hranice, mluvíme o litinách. Zatímco oceli jsou tvárné a je výhodné je zpracovávat tvářením z tepla (válcováním nebo kováním), litiny jsou křehké a mají velmi dobré slévárenské vlastnosti. Litiny se tudíž používají ve formě odlitků. Podle chemického složení se běžné konstrukční oceli dělí na oceli uhlíkové (bez dalších záměrných legujících prvků) a oceli legované s přísadou dalších prvků, například Cr, V, Ni, Mn. Kromě konstrukčních ocelí se používají rovněž korozivzdorné a nástrojové oceli. Korozivzdorné oceli se podle obsahu uhlíku a legujících prvků (Cr,Ni) dělí na feritické, martenzitické, austenitické a duplexní. Nástrojové oceli se vyznačují vysokým obsahem uhlíku a karbidotvorných prvků (W, V, Mo, Cr) a velmi dobrou odolností proti otěru.


Slitiny hliníku lze rozdělit na slévárenské slitiny a slitiny vhodné ke tváření. Typickým zástupcem slévárenských slitin jsou tzv. siluminy – slitiny Al-Si. Nejznámějšími tvářenými slitinami hliníku jsou duraly (slitiny Al-Cu, případně Al-Cu-Mg), které se využívají mimo jiné při výrobě sportovního náčiní (jízdní kola, tenisové rakety…).
Ocel ve stavebnictví

Ocel je slitina železa s uhlíkem, popřípadě s dalšími prvky. Vyznačuje se dobrou tvárností a houževnatostí. Podle způsobu výroby se ocel dělí například na konvertorovou, Siemensovu-Martinovu, elektroocel. Podle chemického složení na uhlíkovou a slitinovou (legovanou). Ocel uhlíková obsahuje maximálně 1,8 % uhlíku, několik desetin % manganu, popřípadě křemíku a pod 0,06 % fosforu a síry. Vlastnosti uhlíkové oceli jsou určovány obsahem uhlíku. Oceli slitinové se legují nejčastěji Cr, Mn, Ni, Mo, V, W, Ti, Al. Podle použití jsou oceli konstrukční, nástrojové a speciální. Oceli konstrukční mají dobré mechanické vlastnosti, dobrou houževnatost, popřípadě i vyhovující technologické vlastnosti, zejména svařitelnost. Oceli nástrojové mají vysokou tvrdost, dobré řezné vlastnosti (i při vyšších teplotách). Oceli speciální jsou obvykle vysoko legované, nejčastěji prvky Cr, Ni, Mo, Mn. Podle druhu a množství přísadových prvků nabývají zvláštní vlastnosti - dobrou korozní odolnost, žárovzdornost, žáropevnost, popřípadě zvláštní fyzikální vlastnosti - nemagnetičnost, malý součinitel teplotní roztažnosti.

Ocel je lehká ale velmi silná. Základy nemusí být masivní, přeprava a manipulace na staveništi je snadnější.

Ocel se ve svém využití vyznačuje značnou průžností. Situační plány budov mohou býr připraveny přesně podle potřeb.

Je možné dosáhnout velkých rozpětí - až do 100m clear span.

Komponenty jsou vyráběny v provozních podmínkách, které zajištují přesnost a kvalitu.

Koordinace dodávek a kontrola postupu na staveništi je jednodušší.

Konstrukce vyžaduje pouze jednoduché vybavení staveniště.

Sestavení ocelové konstrukce je rychlé. Nezahrnuje prakticky žádnou práci "za mokra".

V seizmických podmínkách je konstrukce jednoduchá.

Ocel nepoškozuje životní prostředí.


Hliník ve stavebnictví

Hliník je materiál který má životnost stejnou jako měď a řekněme, že je až extrémně bez údržbový. Trvalý vývoj a náročné zkoušky materiálu a výroby zaručují kvalitu na nejvyšší úrovni. Hliník má se svými technickými vlastnostmi budoucnost ve stavební technologii stálostí forem i barev a problém s korozí, nebo se změnami barev vlivem kyselých dešťů a chemických vlivů se ho netýkají. Oproti mědi je cena téměř třetinová a navíc je možné zvolit z barevných odstínů. Kromě standardní sady barev v nabídce lze vyrobit i speciální odstín.

Používá se hlavně ve slitinách jako konstrukční materiál (dural), v elektrotechnice na vodiče, na výrobu obalových folií (alobal), ve výrobě kovů, například chromu, manganu, titanu aluminotermií. Hliník se na vzduchu pokrývá ochrannou vrstvičkou oxidu. Ve sloučeninách je amfoterního charakteru a má oxidační číslo III. Významnými sloučeninami hliníku jsou například: oxid hlinitý, hydroxid hlinitý, chlorid hlinitý, síran hlinitý. Hlinité kamence MIAl(SO4)2.12H2O mají podobné užití jako síran; tetrahydridohlinitan sodný Na[AIH4] je důležité redukční činidlo. Hlinitokřemičitany alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin se používají jako iontoměniče, molekulová síta a nosiče katalyzátorů.
Železobeton

Železobeton je název pro konstrukce z betonu a ocelové výztuže, obvykle v podobě ocelových drátů (roxor, hřebínková ocel) nebo lan, které jsou v betonových dílcích při výrobě uloženy (zality) tak, aby při předpokládané deformaci (zatížení) byly natahovány (ocel má velkou pevnost v tahu). Uvádí se, že železobeton byl vynalezen v roce 1867.

• Zajištění větší bezpečnosti

– Vyšší bezpečnost betonových konstrukcí před vznikem požáru, působením větru a působením vody.
– Vyšší bezpečnost betonových konstrukcí před mimořádnými účinky seismicity, explozí a teroristických útoků.

Předepjatý beton

Betonové stavivo vyztužené ocelovou výztuží, která je předpjatá, tj. napjatá před zatížením konstrukce; druh železového betonu, v němž je předpětím vnesen tlak do části průřezu, která by jinak byla tažena a v níž by vznikaly trhliny. Průřez je předpětím tlačen v celém rozsahu. Předpjatý beton vyžaduje pevnější beton i ocelovou výztuž, aby bylo možné předpínat velikou silou a vyloučit pokud možno zmenšení délky nosníku smršíováním a dotvarováním (creep) betonu, které působí ztráty předpětí; ty je třeba omezit nejvýše na 15 % počátečního předpětí. Podle postupu výroby se rozeznává železobeton předem předpjatý, u něhož se předpínací síly po zatvrdnutí betonu přenášejí soudržností, a železobeton dodatečně předpjatý, u něhož se v prvku vynechají kanálky; těmi se provléknou předpínací kabely, které se napínací pistolí napnou, a napětí se přenese kotvami do nosníku.

Nevyztužený beton

Stmelené stavivo vyrobené z betonu, do něhož není vložena ocelová výztuž. Prostý beton je vhodný pro konstrukce namáhané tlakem, například přehradní zdi, opěrné zdi, podkladní betony, cementobetonové kryty vozovek. Zvláštní druhy prostého betonu jsou colcret a prepaktbeton.

* Colcret
Způsob výroby betonových konstrukcí, kdy se bednění vyplní vibrovaným štěrkem a dodatečně zalévá shora nebo pod tlakem zdola dokonale tekutou cementovou maltou (colgrout), mechanicky aktivovanou roztíráním v rychloběžných míchačkách. Výhodou je, že štěrk neprochází míchačkou, proto může mít větší zrno, vyrobený beton se málo smršťuje a štěrková zrna se těsně dotýkají.

* Prepaktbeton
Beton vyráběný injektováním cementové malty do štěrkového skeletu. Viz také injekční betonování. Oddělené betonování (prepakt beton) - vhánění cementové malty do štěrkového skeletu. Do bednění se osadí děrované injekční trubky, kolem se nasype štěrk a injektuje se jemnou maltou. Vyrobený beton se málo smršťuje a dobře se spojuje se starým betonem, hodí se proto na opravy betonových konstrukcí pod vodou.